刘金芳 刘磊 刘瑶 张鹏

DOI：10.19850/j.cnki.2096-4706.2021.09.050

摘  要：随着互联网等技术的广泛应用，各高校积极开展信息化建设，推行智慧教学，探索信息技术与教育的融合。文章基于“数字逻辑”课程信息化建设的现状，从提升教师信息化教学能力，建设教学资源库，“数字逻辑”课程与理论教学、实践教学、思政教学融合等多个角度来探索信息技术的应用和实施路径。信息技术与高等教育的深度融合已是大势所趋，并将推动高等教育教学改革不断前进。

关键词：信息技术;高等教育;数字逻辑;教學改革

中图文分类号：TP331.1;G434               文献标识码：A  文章编号：2096-4706（2021）09-0195-04

The Exploration of Information Technology Application in Higher Education Curriculum Reform

——Take “Digital Logic” Course as an Example

LIU Jinfang1，LIU Lei1，LIU Yao1，ZHANG Peng2

（1.Lingnan Normal University，ZhanJiang  524048，China;2.Qiqihar University，Qiqihar  161006，China）

Abstract：With the wide application of internet and other technologies，universities actively carry out informatization construction，promote wisdom teaching，and explore the integration of information technology and education. Based on the current situation of “Digital Logic” course informatization construction，this paper explores the application and implementation path of information technology from the perspectives of improving teachersinformatization teaching ability，building teaching resource base，and integrating theory teaching，practice teaching and ideological and political teaching with “Digital Logic” course. The deep integration of information technology and higher education has been the general trend and will promote the teaching reform of higher education.

Keywords：information technology;higher education;digital logic;teaching reform

0  引  言

近年来，随着信息技术、物联网、大数据等技术的飞速发展，高等教育理念也发生了新的变化，信息化建设已成为高等学校教育和发展的主要趋势。《国家教育事业发展“十三五”规划》文件中提出“要以教育信息化推动教育现代化，积极促进信息技术与教育的融合创新发展”。《中国教育现代化2035》中也提到“要提高教师现代信息技术与教育教学深度融合的能力，推进智慧教育，强化学习共同体”。当前，信息技术正逐渐改变传统的高等教育生态、高校课堂形态、班级形态，高等教育已经进入“用技术支撑实现教育体系变革”的成熟阶段。特别是新冠疫情时期对在线教学需求的提升，更加快了信息化手段在课堂教学中的应用速度。就目前来看，全国各类院校在基础设施建设、信息技术与教学有机结合的软硬件方面都投入了相当的资源，使信息技术与教育的融合方式方法发生了深刻变革，并取得了一定的成效。本文以计算机类专业基础课“数字逻辑”为例，探索了信息技术在理论和实践教学中的应用优势和应用方法，充分发挥其在驱动教学高质量发展中的作用。

1  “数字逻辑”课程信息化建设现状

集成电路技术的飞速发展使得新器件、新组件层出不穷，新概念及新方法不断涌现，这将导致“数字逻辑”课程的教学面临严峻的挑战。在理论教学环节，多数教材更新较慢，无法跟上时代技术前进的步伐，缺乏最前沿相关技术的介绍，且通常采用教师讲解、学生被动接受的教学模式。这种“满堂灌”的教学方式使学生的课堂参与度较低，因此学生难以真正融入教学过程中，导致教学效率低、教学效果差。在实验环节，“数字逻辑”的实验内容陈旧单一，且多以验证性实验为主，强调对知识点的理解和掌握，但对于学生能力的提升无法发挥积极的作用。在思政环节，高校思政教育的建设及发展一直处于时代的前沿。在全国范围内如火如荼开展的高校教师教学大赛、教学创新大赛等，全面落实了新时代立德树人的根本任务，打造了教学改革的风向标，实现了卓越教学的价值追求。如何利用“互联网+”“大数据”等新兴信息技术有效推动高校思政教育的进一步发展，以满足当代教师和学生的需求，成为教育工作者普遍关注的时代命题。

作为计算机类的专业基础课程，本课程应以高速发展的数字集成电路为纽带，以“夯实基础、开拓视野、激发潜力、提升素质”为总体目标，在要求学生系统地掌握逻辑电路的分析、设计与应用的同时，融合时代元素，将价值导向与素质教育、能力培养有机结合，将教学目标细化为知识、能力、德育三个分目标。

2  “数字逻辑”课程中信息技术的应用探索

在高等教育信息化建设推动教育教学改革的实践中，教师需要充分理解信息化教学的内涵和优势，继而推动教学改革不断发展。在“数字逻辑”课程中，要实现信息技术与教育教学的融合可以从以下几个方面开展。

2.1  教师信息化教学能力的提升

《教育信息化2.0行动计划》中曾提到“要大力提升教师信息素养，推动教师积极有效开展教育教学”。课程教学的改革和创新离不开现代信息技术与教育教学的深度融合。目前，各高校正不断加大能支持信息化教学的硬件设施与软件资源的建设力度，通过建设数字化校园，鼓励开展“线上+线下”混合式教学，制定激励机制等方式为开展信息化教学创造条件。在成熟机制及技术的有力支持下，教师选择信息化教学方式，主动增强自身信息化教学能力的意愿明显提升。通过参加信息化教学能力培训、专家讲座和课堂展示，教师能进一步掌握信息化教学的理念、方式及实践运用技巧，使其可利用先进的信息化教学工具，构建智慧教学环境，创新教学模式。

2.2  数字化教学资源库的建设

教学资源库可以为教师课堂教学现代化提供充足的保障，因此建设一个开放性、内容丰富并具有特色的教学资源库越来越重要：

（1）在开展教学活动前，教师要注重教育资源的挖掘及整合，实现教育资源的优化配置。借助信息网络工具，利用高等教育的慕课、微课等优质教学资源可以取众人之长，打破普通大学和一流大学间的壁垒、打破时间及空间限制，突破传统课堂的边界藩篱，真正实现教育资源配置效率的最大化。

（2）建立以图片、动画仿真、短视频为主的形象化教学完整课件，在现有教材的基础上融入最新科研成果及思政元素，保证本门课程的先进性。

（3）建立包括教学大纲、电子教案、实验演示以及适于网络发布的雨课堂练习题、试题库等课程资源，利用高校已建成的智慧课堂系统实现师生互动。

2.3  信息化技术与理论教学的融合

人工智能技术的飞速发展为课堂教学带来了无限的发展机遇。教学智能化是教学数字化的进一步发展，是教育领域对技术发展的主动追求和深入应用，是教学现代化的体现。在课堂教学前后，学生可以利用资源库中的微课教学资源针对具体的知识点开展预习和复习，以契合当前智能化、移动化、碎片化的学习趋势。在课堂教学中，教师可以利用更加“智慧”的教学环境，更好地收集教学过程信息，并利用其智慧属性对数据加以分析。目前被各高校广泛使用的“雨课堂”“超星学习通”“学堂在线”等移动学习软件大都具有收集、统计、分析数据等功能。

例如，在我校推广的雨课堂教学具有签到、随机点名、课件发布、疑问反馈、分组、讨论、作业批改、答题情况统计分析等功能，教师在知识点讲授后可发布相应的测试题，并利用雨课堂的数据分析功能，生成教学反馈信息，对教师教学的各个环节进行精细化指导。图1～4为“数字逻辑”课程实际教学环节产生的部分数据。通过“教—学—反馈”这样的有效循环可以达到提升教学效果的目的，且能够帮助教师充分利用课堂时间，摆脱许多繁重、重复性的工作，减少耗费在教学反馈阶段的时间和精力。

2.4  信息化技术与实践教学的融合

“数字逻辑”课程是计算类的专业基础课，其配套的“数字逻辑实验”在该专业的硬件课程群中占据着重要地位。随着当前集成电路技术的飞速发展，数字系统的开发已由基于标准芯片的电路连接设计转变为基于硬件编程的大规模集成电路设计，故而实验课程教学也应朝着“硬件软件化”的方向转变。实验教学将原有硬件实验与EDA实验相结合。通过访问资源库中的实验演示、短视频等资源可以让学生开拓视野、提升学习兴趣并尽快掌握EDA技术的原理和方法。在具体内容方面，可减少门电路参数测试、芯片参数分析等验证性实验，增加设计性实验。为了增加知识的具象性，设计性实验均来源于日常生活或实际工程案例，例如多数表决器、奇偶校验器、CPU运算单元、交通灯控制电路等。通过EDA技术在“数字逻辑”实验中的应用，学生可以克服现有硬件实验条件的不足，并提高学生的开发设计数字系统的能力。

2.5  信息化技术与思政教学的融合

思政课程，是进行思想政治教育的课程。在高等教育的范畴内对学生开展思想政治教育，不能只寄希望于思政课和辅导员，更要在贯穿整个大学生涯的专业课中实现立德树人、润物无声。这就需要专业课教师深入发掘课程中蕴含的思政元素，实现知识传授与价值引领的统一。

近年来，互联网、大数据、虚拟现实等新兴技术正不断地重塑教育形态，思政教育的实践路径有了新的载体和形式。在全国掀起思政教育的热潮下，如何利用信息技术实现思政教育的创新已成为当前的热点问题并取得了一定的研究成果。通过课程资源建设、教学模式改革能够有效提升思政教育的时效性。

一方面需要专业课教师具有一定的数据挖掘能力和数据分析能力，先了解学生对马克思主义理论的倾向性，再采取精准数据分析、思考思政教育方式的创新。另一方面需要把思想政治教育融入教学的各个环节，利用虚拟现实技术的沉浸感和交互性，提高课程思政的教学效果。

例如在“逻辑代数基础”这章，以我国“九章”计算机为例，讲述了逻辑代数与電子计算机、量子计算机之间的关系。期间介绍国产计算机发展的艰辛历程、超级计算机及量子计算机发展水平对国家的重要意义等，激发学生的学习兴趣及爱国热情，增强大学生的道路自信、制度自信和文化自信。又如，在讲授组合逻辑电路的竞争冒险时，可引入唯物辩证法的最根本法则——矛盾论。为了避免逻辑电路的冗余，考虑电路的可靠性及成本问题，需要对电路进行化简。但化简后，又极可能产生错误的输出。将电路问题引申为哲学问题，理清主要矛盾和次要矛盾的关系，潜移默化的引导学生树立正确的世界观。

3  结  论

在互联网、大数据、人工智能等技术的支持下，在全新教育理念的引领下，在新冠疫情移动化教学的契机下，高等教育信息化建设获得了千载难逢的发展机遇。随着疫情防控的常态化，高等教学虽然已经回归传统教育的方式，但信息化教学的思想已经植入教师的脑海，改变了教师固有的教学观念，越来越多的教师愿意尝试用与时俱进的教学思想、全新的教学方式、灵活多变的教学手段不断地丰富和充实课堂教学，延长课堂教学的时间，拓宽课堂教学的空间，激发学生的创新能力，提升教学效果。截至2020年4月，全国千余所高校开展线上教学，95万余名高校教师开设在线课程，参加在线课程学习的人数累计达11.8亿人次。信息化建设与高等教育的有效融合，将使传统的高等教育焕发新的生机，并推动高等教育教学改革不断发展。

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作者简介：刘金芳（1982—），女，汉族，黑龙江哈尔滨人，讲师，工学博士，研究方向：信息融合滤波理论、人工智能;刘磊（1981—），男，汉族，黑龙江哈尔滨人，高级工程师，工学学士

学位，研究方向：人工智能;刘瑶（1982—），女，汉族，黑龙江哈尔滨人，副教授，工学博士，研究方向：高光谱技术;张鹏（1982—），女，汉族，黑龙江齐齐哈尔人，副教授，工学博士，研究方向：信息融合滤波理论。

收稿日期：2021-04-23

基金项目：广东省教育教学改革项目（387- LSJGZH1903）;岭南师范学院教育教学改革项目（LSJGZH1903）;黑龙江省高等教育教学改革项目（SJGY20200781）;齐齐哈尔大学学位与研究生教育教学改革研究项目（JGXM_QUG_Z201 801）