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课程思政视域下模拟电路与数字电路课程教学设计研究

2023-05-08郭晓然许燕刘彩

电脑知识与技术 2023年9期
关键词:立德树人课程思政教学设计

郭晓然 许燕 刘彩

关键词:课程思政;立德树人;模拟电路与数字电路;教学设计

0 引言

2016年习近平总书记在全国高校思想政治工作会上指出“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”。为了进一步适应人工智能、智能制造等新领域的技术革命与产业变化,深化工程教育改革势在必行,“新工科”就是基于国际战略形式、中国战略发展需求、立德树人要求提出的工程教育改革方向[1-2]。从“大思政”的角度出发,深入挖掘与提炼课程所负载的思政元素,从教学育人向课程育人过渡,做好专业学科与思政课程的有效互动,形成协同育人机制具有重要意义。

“模拟电路與数字电路”是西北民族大学物联网工程和计算机科学与技术专业的必修基础课程,具有知识点多、实践性强、应用基础广泛、知识更新快等特点。在教学过程中,以专业知识和技能传授为主,将思政元素以潜移默化的方式贯穿于知识点中,逐步提升专业教育与思政教育同向同行的育人功能,是课程改革创新的重要方向。本文以该课程为例,从思政教学内容设计、教学模式改革和评价方式等方面进行探讨。

1“模拟电路与数字电路”课程思政必要性

1.1 课程简介

“模拟电路与数字电路”分为模拟电子技术和数字电子技术两个部分,课程开设情况如表1所示。理论课包含大量的基础科学内容,公式、定理、方法等专业知识中蕴含着丰富的哲学思想。实验课通过电路分析、设计与操作培养学生解决电子工程实际问题的能力,为后续专业课程学习和未来职业发展奠定重要基础。

1.2 教学现状

目前课程思政工作的开展力度欠缺,主要存在两种情况:一是专业教师授课时主要侧重专业知识的讲述和方法技能的训练,对学生德育培养的关注程度不够,对思政元素的积累和挖掘较少;二是仅将思政内容简单嵌入课程,专业教育和思政教育各自为政,枯燥地讲大道理,学生只是被动接受,课上抬头率、点头率较低。

课程开课对象是大二学生,基本为“00后”,大多学生经受的逆境及挫折少,缺乏精神依靠,容易受实用主义、享乐主义、功利主义的影响;对于新鲜事物的接受能力强,但缺乏辨别力,对事物的复杂性认识不足,做事凭感觉和主观思维;有较强的学习能力,综合素质较高,但普遍缺乏合作意识。

大二是学生的世界观、人生观、价值观形成时期,也是激发学生专业兴趣、确立专业方向的关键阶段,因此是实施课程思政教育的良好时机。“模拟电路与数字电路”课程仅有54个学时,涉及的知识面广、内容多,需要全面梳理教学内容,合理分配学时,创新教学方式,在教学知识点中巧妙地融入思政资源,激发学生的学习兴趣,提高学生的辩证思维,培养科学精神、人文素养、使命感和责任感,以实现“成人成才一体化”的育人目标。

2 教学内容的思政设计

2.1 教学目标与内容

教学内容是专业课程的重要支撑,也是课程思政的关键载体,首先需要明确专业教学目标和德育目标。其中专业教学目标是对学生知识、能力和素质的培养,要求学生做到基础知识扎实,具有解决常见的工程实践问题能力以及一定的设计创新能力。德育目标是提高学习兴趣和动力,引导学生树立正确的价值观,培养刻苦钻研、勇于创新的科学精神,增强家国情怀与建设祖国的责任担当。“模拟电路与数字电路”课程的教学内容、学时和教学方式如表2所示。

2.2 课程思政设计

课程思政是思政教育与专业课程的交叉融合,既要遵循专业课的教学规律,又要突出思想政治教育的特点。设计上要与具体内容相结合,保证思政元素的科学凝练和有机融入,实施上要适时呈现、恰当传达、体量合适。专业教师通过精心设计,让思政元素自然地流淌于课程教学之中,才能以“润物细无声”的方式提升育人实效。通过深入挖掘“模拟电路与数字电路”课程所隐含的思政教育资源,确定每章的思政内容要点如下[3-5]。

2.2.1 绪论

首先,讲述半导体和电子技术的发展史,体现科学发展进步的来之不易,进而启发学生思考“科学发展的不竭动力”,即大胆质疑、勇于挑战的创新意识。

接下来简述中国航空航天的飞速进展:神舟十二号、十三号载人飞船前后发射成功,天问一号成功着陆于火星,北斗三号卫星导航系统建成。目前在航天航空和军工电子领域坚持走芯片自主研发道路,基本实现了国产化,增强学生的民族自信自豪感。再通过制裁中兴、断供华为事件,讲述高端芯片领域的“卡脖子”困境,强调“自主创新、科技兴国”的重要意义,激发学生的爱国情怀,培养学生树立正确的奋斗目标和献身社会主义现代化建设事业的责任担当。

最后,提出作业规范要求,强调“做事有原则,做人守规矩”,让学生从小事出发,以小见大,有意识地培养自己的职业素养,弘扬工匠精神。

2.2.2 基本放大电路

虽然不同放大电路的结构有差别,但是放大的实质是能量转换和控制,引导学生面对纷繁复杂的事物时,要善于抓住事物的根本和关键,透过现象看本质。此外,选择放大电路的接法时,要先看性能的需求指标,说明解决实际问题时首先要明确需求,之后才能决定方法与形式。

2.2.3 集成运算放大器

集成运算放大器一般由输入级、中间级、输出级、偏置电路组成,蕴含了命运共同体的价值观,即“分工合作、互联互帮、互惠互利”。推动建设人类命运共同体,源自中华文明虽历经沧桑,但始终保持不变的“天下”情怀。包含了“以和为贵”“四海之内皆兄弟”的和平思想,“己所不欲,勿施于人”的处世之道,以及“穷则独善其身,达则兼济天下”的价值判断,这些都是中华文化的重要基因。

比例运算放大器的输出等于输入与放大倍数之积,可形象类比“不以善小而不为,不以恶小而为之”的量变到质变哲理。

2.2.4 逻辑代数基础

逻辑函数有真值表、函数式、逻辑图、波形图、卡诺图等多种表示方法,反映事物普遍具有复杂多样性。进而分析各种表示方法的特点,函数式简单却不如真值表能直观展现逻辑功能,逻辑图便于制作实物电路,卡诺图擅长化简,在数字电路分析和设计中需采取灵活适宜的方法,取长补短、互相补充达到目的。

逻辑式化简可以简化逻辑电路,降低系统成本、提高可靠性,从而引申出删繁就简、返璞归真的极简哲学。公式法化简和卡诺图法化简是两种不同的化简方法,引导学生理解“条条大路通罗马”所说明的道理:做成一件事的方法不止一种,通往成功的路不止一条,解决问题时应多思考。

2.2.5 逻辑门电路

万事万物都有一个发展过程,门电路的发展凝聚了前人科学家的智慧,引用荀子的“不积跬步无以至千里,不积小流无以成江海”,强调学习和工作贵在不断积累,做事的时候要不怕苦不怕累,一步一个脚印迈向人生梦想殿堂,切不可眼高手低。

2.2.6 组合逻辑电路

組合逻辑电路是将各种门电路集合在一起实现某种功能的整体电路,引导学生思考个人与集体间相辅相成、辩证统一的关系。集体是由个人组成的,个人作用的发挥在不同程度上影响集体的力量。所以要充分发挥个人在团队(集体)中的作用,培养团队协作意识和团队合作精神。进而引申出国家的发展与每个人息息相关,所谓天下兴亡,匹夫有责,中国梦的实现需要每个人添砖加瓦,承担起自己的责任与义务。

2.2.7 触发器

数字电路中的记忆单元仍然是由组合逻辑电路构成的,仅仅改变了其中的连线方式而已,功能上就发生了显著变化,说明思维创新的重要性,要敢于打破思维定式、思维惯性。

触发器的演变从锁存器开始,到电平触发器、脉冲触发器、边沿触发器,这一过程体现了在已有成果上的继承与改进,使学生体会到继承与发展的真谛,即科学发展是在创新指导下的继承,在继承基础上的创新。继承和创新反复交替,推动了科学技术的不断前进。应正确处理好继承与创新的关系,善于继承才能少走弯路,勇于创新才能突破和前进。

SR触发器和T触发器可以通过改造JK触发器的输入端接线实现,说明事物之间具有普遍联系性,在一定条件下会发生转变。人的一生不可能总是一帆风顺,总会遭遇这样那样的困难和挫折,如果以一种积极的心态去看待,挫折也可能成为一种机遇。

2.2.8 时序逻辑电路

进行时序逻辑电路分析时,引导学生从辩证唯物主义角度认识事物的发展规律,利用规律进行改进和创新,做到事半功倍,提高效率。

时序逻辑电路具有自启动功能,指的是启动后经过若干时钟脉冲,电路可以从一种无效状态自动进入有效状态。无法自启动的电路需要对结构做出一定修改,类比学生在学习和生活中状态不佳时应及时进行自我调节,通过一些有效的方法如请教有经验的人、进行体育锻炼、培养自己的兴趣爱好等,让自己从较差的状态中恢复过来。

2.2.9 实验与电路制作

实验课程的操作直接体现了“实践是检验真理的唯一标准”这一马克思主义认识论。理论知识不能只停留在原理性内容上,要做到知行合一,就离不开实践,正所谓“纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行”“知者行之始,行者知之成”。

除了基础的验证性实验,还引入设计性和综合性工程案例实验,由学生分组完成,组内同学分工合作,这样可以充分发挥学生的主动性,培养学生的创造性思维、工程思维和团队意识。

3 课程思政教学改革探索

3.1 教学模式改革

通常,工科专业课程的教学方法和手段较为单一,课堂气氛不活跃,教师讲、学生听的填鸭式模式不利于课程思政的顺利实施,因此需要对教学模式进行改革。一是采用丰富多样的教学手段如:多媒体演示、问题讨论、案例分析、汇报展示等激发学生的听课兴趣和学习主观能动性。二是开展线上线下混合式教学建设,优化教学资源、丰富教学载体,推动翻转课堂SPOC教学模式。加入思政教学后会占用部分课堂时间,就需要通过其他的教学方式来弥补学时的不足,如课前通过MOOC平台预习,课下微信、钉钉答疑等,充分借助网络平台把教学课件、预习内容、实践任务书、教案等信息及时发送给学生[6-7]。采用线上线下结合,课内延伸至课外的多维度学习方式,既能弥补传统课堂教学的不足,又能提高学生的交互体验和自学能力,让学生由被动学习逐渐转为主动学习。

3.2 教学评价方式改革

专业课程思政教学中对“学”的评价,应摒弃以卷面成绩为主,平时成绩为辅的传统考核方式,采用多元化方式进行,注重过程评价。学生的学习主动性、学习习惯、回答问题的表现、讨论时的思路、与老师学生沟通的言行等方面,既能反映学习态度,也能体现个人人格、道德精神、价值观念、社会责任感、创新创造等能力。实验环节中,打破以实验报告为主的评价方式,增加对学生动手能力、操作规范性、团结协作能力、创新性的考核。

为了持续改进课程思政的教学设计和实施,还需要及时评价课程思政建设,做好课程思政“教”的评价。宜采取不同角度的综合评价模式,如“文本评价、教学观察、学生评价”。其中,文本评价针对教学设计、思政元素与资源开发情况、学生的学习成果、教师的教学反思等材料进行系统性打分与评价,主要关注点是教学目标实现程度与教学内在逻辑合理性。教学观察是观察教学的动态过程,注重课堂上的教学方法策略与学生的接受程度及效果,以弥补文本评价中的过程性缺失这一问题。最后,从学生主体角度出发,通过座谈交流、问卷调查等方式进行评价。将三者有机结合,可以比较全面地对课程思政教学全过程进行科学评价。

4 结束语

本文基于立德树人的理念,进行“模拟电路与数字电路”课程的思政教学设计,明确教学目标与德育目标,结合理论与实验教学内容,深入挖掘和凝练思政元素。课程思政建设是一项长期且系统的工程,以什么样的模式实施,用什么样的方式评价教与学,是保障课程思政建设卓有成效的重要基础。通过专业教育与思政教育的同向同行,培养学生的科学思维、人文素养、团队精神、家国情怀、使命责任感,激发学生的学习兴趣和创新能力,为社会培养有责任、有担当的专业技术人才。

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