工程教育认证+课程思政背景下数字电子技术课程教学的探讨

田莉　胡鹤宇　康迎曦

【摘要】在“工程教育认证+课程思政”大背景下，将思政元素、工程认证和教学内容有机融已成为教学改革的重要内容。本文以工程教育专业认证为导向，挖掘《数字电子技术》课程的思政元素，构建了学习通+BOPPPS的教学模式。实践表明：学习通+BOPPPS的教学模式较好地实现了信息技术、教学内容和思政元素的有机混合，能有效支撑工程教育认证毕业要求，在教学中应用效果良好。

【关键词】工程教育认证  课程思政  学习通  数字电子技术

【基金项目】以学生为中心的《电工电子技术》课程思政教学改革与实践（2020年湖南省普通高等学校课程思政建设研究项目，HNKCSZ-2020-0887）;《电工电子技术》课程线上线下混合式“金课”建设的研究与实践（2020年湖南省普通高等学校教学改革研究项目，HNJG-2020-0748）。

【中图分类号】TM131.4;G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2021）07-0187-03

2016年12月召开的全国高校思想政治工作会议上，习近平总书记强调要坚持把“立德树人”作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程﹐实现全程育人、全方位育人，努力开创我国高等教育事业发展新局面[1]。工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保证制度，是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础，《中国工程教育专业认证》提出了12条毕业要求，如工程与社会、环境和可持续发展﹑职业规范、个人和团队、沟通等[2]。在“工程教育+课程思政”背景下，为满足工程教育认证标准，又能保证实现专业课的育人目标，笔者从提取思政元素、教学模式两方面尝试，将《数字电子技术》课程中的思政元素、工程认证毕业指标和教学内容有机融融合。

1.以工程教育认证为导向的思政元素挖掘

《中国工程教育专业认证》分别从知识能力及素养方面设定了相应的12项目标，要求学生在掌握工程知识、问题分析、设计/开发解决方案、研究、使用现代工具等专业知识能力同时，还需培养学生工程与社会、沟通、个人和团队、职业规范、环境和可持续发展、职业规范和终身学习等人文素养[3-5]。在教学过程中，笔者发现《数字电子技术》课程内容隐含丰富的思政范畴，如职业责任、敬业奉献、团队合作意识、方法论、科学精神、马克思主义哲学思想等。可见，专业工程认证毕业要求与《数字电子技术》课程蕴含的思政范畴有很高的契合度和交集性，表1给出了《数字电子技术》课程的思政范畴和其支撑的毕业要求[6]。本课程从知识能力和人文素养两大方面进行了思政元素的挖掘，期望实现以认证为导向的课程思政。

表1  《数字电子技术》课程思政范畴

及支撑工程认证的毕业要求

1.1知识能力的思政元素

在介绍数字电子技术的发展史时，融入美国制裁中兴事件、华为5G技术，使同学深刻感受“自主创新、核心科技”是强国之重，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当，支持“工程与社会”的毕业要求。在讲解补码运算时，引入超强计算、人工智能的优势，引导学生应用高科技术手段解决问题时应遵守科学中的伦理与道德，支持“使用现代工具”的毕业要求。在学习CMOS的电路结构和工作原理，介绍CMOS的科学前沿如二维材料CMOS 结构的红外探测器，CMOS结构的传感器等，引导学生深刻认识创新思维在工程、科研中的重要性，支撑“设计/开发方案”的毕业要求。在讲解组合逻辑电路设计时，同一电路实现可选用的电子器件种类有限，因此，需将逻辑函数的形式转变为与器件相适应的形式，以此映射解决问题需要学会“变通”，启发学生在科学研究中学会灵活处理问题，锻炼学生的解决问题能力，培养学生创新开放思维，支撑“问题分析”的毕业要求。触发器学习经历“发现问题—研究解决方案—再发现问题—再解决问题—成果总结”的过程，以此融入科学研究的基本思维，支撑“研究”的毕业要求。

1.2人文素养的思政元素

在学习常用编码时，通过介绍生活中的常用编码如邮政编码、车牌编码、身份证编码，学号编码，引导学生规范编码书写、不冒用和不借用车牌、身份证、学号等，严格遵守学校和国家的各项规章制度，从而融入社会主义核心价值观“诚信”，支撑“职业规范”的毕业要求。通过卡诺图化简使得实现一定的功能所用到的元器件个数减少，引导学生减少元器件对环境污染，树立环保意识、杜绝资源浪费，融入社会主义建设核心理念：“绿水青山就是金山银山”，支持“环境和可持续发展”的毕业要求。化简一组多输出逻辑函数不能以求出每个函数的最简形式为目标，映射个人与集体的关系，培养学生的大局观和大局意识，培养工程项目中支撑“个人和团队”的毕业要求。沟通与项目管理：通过完成数字技术的项目，以此融入项目实施、管理流程和沟通意识，在掌握培养学生的沟通能力、重视语言艺术、文化水平等，支撑“沟通”和“项目管理”的毕业要求。通过施密特触发器电路的正反馈电路部分，映射学生的“三思”和自省能力，形成正反馈，激发学生通过不断自省提升和完善自己，支撐“终身学习”毕业要求。

2.BOPPPS+学习通的教学模式

为有效地将思政元素融入教学内容从而支撑工程认证的毕业要求，笔者以BOPPPS教学模式为指导，利用学习通信息化手段为辅助进行了教学设计。基于学习通+BOPPPS模式的教学过程如图1所示。该模式指导下的教学过程实施具体如下：（1）引入环节。利用超星学习通发布含思政元素的社会新闻、有趣的案例和实现的项目等，其目的在于使学生产生强烈的学习兴趣和学习动力。（2）学习目标。该环节需要教师言简意赅地阐明知识目标、能力目标和素质目标或思政目标，学习目标可利用超星学习通的公告功能或群聊功能提前发布。（3）前测。在该环节，教师利用超星学习通创建主观题、投票题、单选题、多选题等进行简短测试，教师通过反馈可及时调整课程内容深度与进度。在此环节中，针对引入环节中素材的测试可了解学生的价值观、方法论等。（4）参与式学习。教师可以利用学习通工具有效开展小组讨论、个人报告、情境模拟、角色扮演和开展辩论等活动。对于简单知识点，可以利用学习通创建单选题、多选题、主观题、投票题等进行巩固，对于疑难知识点可以利用“投票”功能;对于任务型、案例型的教学，教师可以利用学习通创建小组进行组内讨论。在参与式环节中，教师可以根据挖掘的思政元素引导学生形成正确的价值观、人生观和方法论等。（5）后测环节。在该环节中，教师可以利用学习通进行随堂测试，学生以图片、文档、视频方式提交。教师可以布置心得、日志等类型的作业来对学生的态度、价值观等做更深层次的认知。（6）总结。教师利用白板功能，让学生利用思维导图的方式进行课堂总结。教师鼓励学生在讨论区、群聊区发表对课堂中相关案例的观点、问题的解决思路和方案，帮助同学树立正确的价值观、人生观和方法论等。

3.实践案例

《数字电子技术》是电气工程、自动化等电类专业的重要专业基础课，555定时器接成的多谐震荡电路是本课程的一个重要知识点。利用基于学习通+BOPPPS教学模式，笔者对“555定时器接成的多谐震荡电路”教学过程进行了重新设计和实践。该教学案例以学习通为主要信息化手段，将思政元素、教学内容融入BOPPPS教学环节中以达到《数字电子技术》课程思政和专业认证要求。

（1）引入环节，以问题的方式导入。問题：日常生活中我们都见过防盗电路、还有救护车电路，这些电路是如何实现的呢？抛出与生活中常用的案例，引起学员思考、调动学员的学习兴趣。（2）学习目标。知识目标：由555构成多谐振荡器原理的分析;555多谐振荡器的周期、频率计算方法。能力目标：应用555定时器构成多谐振荡器设计电路。素质目标：培养学生的研究思维，提高学生法制和文明意识。（3）前测。本环节设计了两个测试题。第一个测试题：555定时器的逻辑功能？第二个测试题：施密特触发电路是如何构成多谐震荡电路？通过学习通发布测试题，根据反馈结果，对参与式教学环节起到“投石问路”的作用。（4）参与式学习。主要以问题为先导，融入探究性学习过程。该环节通过以下3个步骤实现，步骤1：给出555定时器接成多谐震荡电路，利用学习通分组限时讨论“555定时器是如何接成施密特触发器？在施密特触发器的基础上如何形成多谐震荡电路？”通过问题导向和小组讨论的方式，实现课程教学目标：掌握555定时器接成的多谐震荡电路。步骤2：采用Multisim软件对多谐震荡电路进行仿真，通过多谐震荡电路的输出电压的仿真波形，提出问题“电容充电时间、放电时间和电路的震荡周期？如何改变周期？”通过实验仿真和问题为导向的方式，实现课程教学目标：555多谐振荡器的周期频率计算方法。步骤3：在步骤2的基础上，用学习通随机点名让学生回答占空比表达式？引导学生观察占空比是始终大于50%的，提出问题“如何用555定时器组成占空比可调的多谐震荡电路”？ 教师回顾用施密特触发电路构成占空比可调的多谐震荡电路，引导大家思考问题。至此，参与式学习环节结束。在这个环节中，以合作讨论、引导思考、仿真验证为主要的参与活动，在这个过程让学生经历“发现问题—研究解决方案—再发现问题—再解决问题”的过程，以此融入科学研究的基本思维，支撑“研究”的毕业要求。此外，采用仿真软件培养同学理论联系实际的意识和方法，并支撑“使用现代工具”的毕业要求。（5）后测。利用学习通发布两个主观测试题以检验教学目标和学以致用的目的。测试题1：用555定时器设计一个多谐震荡电路，要求震荡周期为1S，输出脉冲幅度大于3V而小于5V，输出脉冲的占空比为2/3。测试题2：已知555定时器组成的报警电路，分析该电路是如何实现报警功能的？在这个环节中，通过测试达到“学以致用”的目的，培养同学理论联系实际的意识和方法论，并支撑“问题分析”“工程知识”的毕业要求。（6）总结。利用学习通白板功能，用思维导图形式总结知识内容。在该环节也可布置思政的相关讨论：在引入环节的防盗门电路和救护车电路视频，讨论如果遇见盗窃事件，同学们如何做？引导同学学以致用、生活中加强防盗意识，面对罪犯在保护自己的同时伸张正义，融入社会主义核心价值观“法制”。救护车电路案例中，引导同学生命第一，文明礼让，进行社会主义核心价值观“文明”的教育。

可见，在本教学案例中，通过参与式环节支撑了“使用现代工具”“研究”的毕业要求，而课程思政在引入、学习目标、参与式环节、总结这四个环节得以体现。

4.结语

在课程思政和专业认证大背景下，为实现《数字电子技术》课程思政和专业认证的融合，笔者挖掘以专业认证为导向的思政元素，构建了学习通+BOPPPS的模式，在该模式的指导下，笔者对“555定时器接成的多谐震荡电路”内容进行了重新设计和实践。该案例表明：教师可以根据具体课程、教学内容将教学思政元素、认证的毕业要求和信息化教学手段有效地融入到BOPPPS各环节中。本文的思政元素和基于学习通+BOPPPS的教学实施对《数字电子技术》课程的教学设计有一定的指导作用，为“课程思政+专业认证”背景下教学改革提供参考。

参考文献：

[1]习近平.把思想政治工作贯穿教育教学全过程开创我国高等教育事业发展新局面[N].人民日报，2016-12-09.

[2]黄凤远，李鹏，于立军，张康，于永鹏，工程认证背景下化工类专业基础课“课程思政”的实施——以物理化学课程为例，辽宁丝绸，2020（1）：53-54

[3]许彬，谢胜旺，李斌，李杰.工程教育认证背景下的“实验设计法”课程思政教学改革探索，农产品加工，2019，10（10）：119-120

[4]李玉芹，周蓉，唐裕芳，刘文杰，黄师荣.工程教育专业认证导向的生物化学课程思政元素设计与实践，教育现代化，2020，7（30）：126-128

[5]李淑红，以“工程认证”为契机加强大学物理课程的思政教学研究，2020，3（12）：256-257

[6]邓建华，冯焕焕，课程思政目标构建路径[J]，教育现代化，2019，6（88）：127-129

作者简介：

田莉（1980年-），女，博士，副教授，硕士生导师，研究方向：主要从事电路理论的教学工作和电子材料与器件的研究工作。