應用型本科教育背景下數電課程教學改革研究*

陳霞 秦鑫

鄭州工商學院 鄭州 451400

0 引言

河南省2022年1月發布的《“十四五”教育事業發展規劃》中提出加強應用型人才培養水平，建設15所左右高水平應用型本科院校。應用型本科院校具有科學性、技術性、工程性和數學性等多重定位和特色，對于人才培養有著重要意義[1-2]。這就要求學生必須夯實理論基礎、具備較高層次的專業技能、較強的動手實踐操作能力和數理邏輯推理能力，同時具有能夠靈活運用綜合知識處理實際工程問題的能力[3]。因此，探索出更加適合應用型人才的培養模式，不斷革新教學內容和方式的必要性日益凸顯。

數字電子技術課程是電氣類專業學生必修的一門專業基礎課，具有理論性強、與實際工程結合緊密的特點[4]。傳統教學主要是以理論知識講解和驗證性實驗操作為主，無法有效凸顯學生的主體地位，且課堂互動的形式較為單一，教學效果不盡如人意。較多的驗證性實驗會導致學生以結果為導向去思考問題、進行固定模式的實驗操作，這一現象會使學生缺少對實驗本身的設計和創新能力。少量設計性實驗也僅僅局限在三人表決器組合邏輯電路設計的基礎層面，無法達到實驗本身開拓學生思維提高學生動手能力的目的，很難激發學生對實驗的創新思路。因此，在應用型本科教育背景下亟須對數電課程教學進行改革研究。

1 數電現存教學模式分析

目前，越來越多的民辦本科高校將教學理念轉向以培養應用技術型人才為主，導致數字電子技術課程教學體系、教學內容也隨之不斷擴大，教學內容多、實驗課時少與產學研用融合程度不夠三者之間的矛盾激發，數電教學改革勢在必行。對目前數電現存教學模式分析如下。

1.1 理論授課方式不夠靈活，學生興趣不高

數字電子技術作為電氣類的專業基礎課，其自身具有抽象性、復雜性和較強的實踐性等特點。單純地依靠填鴨式教學，滿堂灌輸枯燥的理論知識，大多數學生并不能很好地理解并掌握課程中的基本概念、基本原理和分析方法，因而也很難激發學生對該課程的學習興趣，在枯燥的理論學習中，學生很難將該課程知識點完全、準確地吸收并加以應用。傳統理論教學過程中均采用PPT輔助板書的滿堂灌法，學生對電路邏輯不能形成直觀的印象和理解，缺乏對電路原理的動態展示，點、線、面不能有效融合在一起，課程講解較為死板，缺乏靈活生動，教師與學生不能達成良好的互動效果，學生的主體性地位不明確，進而導致課堂效率低下。

1.2 綜合性實驗重視度不足，理實一體化教學模式較單一

數電實驗在應用型本科院校中主要以驗證性實驗為主，缺乏綜合性實驗項目的實踐機會，這導致學生的科學思維、工程素養、團隊協作精神、創新精神和解決實踐問題的能力得不到有效的提高。很多學生只是機械地按照實驗指導書進行操作，缺少思考的空間，且缺乏對實驗原理、理論知識和其他課程的整合。此外，理實一體化教學模式單一，實驗課時相對較少，學生對實驗預習和操作的熱情不高，同時缺乏權威的拓展知識獲取渠道，使得實驗教學難以達到預期的效果。因此，在數電實驗教學中，應注重綜合性實驗項目的開發和提供實踐的機會，同時需要加強學生的預習和自主思考能力，提高實驗教學的權威性和有效性。

1.3 產學研用融合程度不夠

“產學研用”是一種協作模式，將生產、學習、科研和實踐等領域的創新進行整合。此模式可以實現技術創新在不同階段的對接和耦合，包括上游、中游、下游以及最終用戶。通過這種模式的推進，產學研合作可以更加深化，加強創新環境和最終用戶之間的聯系。目前數電教學主要使用實驗輔助理論的模式，將理論和實踐進行有效融合，有些應用型本科高校已明確數電教學任務和目標，豐富產學研的形式。然而，由于在數電教學過程中，高校、企業和科研機構的配合流于形式，且未考慮用戶在創新進程中的主體地位，使得數電教學在“產學研用”方面的構建成效并不顯著，進而無法將科技、教育和經濟發展有效地進行融合。

2 數電教學改革方向

2016年隨著學校轉設為獨立普通本科高校工作的開展，學校的教學理念也逐步轉向以培養應用技術型人才為主，為了響應學校發展號召，結合數字電子技術課程的特點，現從以下三個方向對數電教學進行改革。

2.1 優化教學理念，提高學生學習興趣

為了解決數字電子技術教學中存在的問題，數電課程組需要深化教學理念，改變教學模式，將知識構建和邏輯思維方式作為教學重點。同時，簡化電子器件制造和內部工作原理分析，強調學以致用。為達到這些目標，可以采用引入問題、講演結合、翻轉課堂和雨課堂相結合的教學方法，引入Multisim仿真平臺進行動態演示，突出重難點內容的演示和講解，提高學生學習興趣及靈活運用知識和不斷創新的能力。通過將焦點放在知識的實踐上，引導學生自主學習知識，注重過程學習，形成問題引入、教師啟發、學生主動和共同進步的學習過程。重視學生的主體地位，提高學生對知識的應用能力，有效培養應用型人才。

2.2 豐富實踐教學方法，注重學生綜合能力培養

數電實驗教學時，要著重培養學生運用理論知識去解決實驗問題的能力，體現學用結合理念。培養學生主動學習、善于學習的好習慣，授課過程中，不能僅限于實驗的完成，更要讓學生知曉實驗的流程和規范化操作，讓學生對從事電氣類相關行業所需具備的技能有清晰的認知。同時應適當減少驗證性實驗的比例，引入設計性強、綜合性高的研究性實驗，由淺入深且循序漸進，以企業在實際生產過程中遇到的具體問題為導向，引導學生獨立運用數電知識解決實際問題，激發學生創新意識。實驗前，教師可錄制實驗講解視頻，并通過雨課堂平臺發布實驗任務，學生可在線預習實驗內容并做好疑點筆記，帶著問題進入課堂實踐。實驗過程中采用翻轉課堂的模式，學生進行規范化的實驗操作，教師進行答疑解惑，培養學生嚴謹的科學態度和實事求是的精神。

2.3 打造產學研用協同育人新模式

民辦高校在當前高等教育中起著重要作用。首先，需要建立民辦本科產學研用協同育人模式，使人才培養模式更具創新性和實用性。其次，應將產業發展需要和市場需求聯系起來，突出創新和經管特色。為有效突出數電課程的特點，應凸顯用戶在創新中的主體地位，并優化數電教學模式，利用學校、企業和科研單位等機構的優勢，轉變單一的學校教育為學校教育、工程實踐、企業生產和科研創新有機結合的新型教育形式。此外，需要培養一支專業、產業、用戶互聯共育的雙師型教師隊伍，最終建立一個將課程實驗、專業實踐和畢業實習有機銜接的實踐性教學體系。

3 數電教學過程實施

數字電子技術課程的教學需要考慮其邏輯性強、內容抽象難懂、涉及面廣等特點。為了更好地講授該課程，需要從教學內容、教學手段、教學方法和課程考核方式等多方面進行改革和研究。在講解理論和實驗時，需要突出重點內容，以學生為主，教師為輔。同時，可以利用虛擬實驗等輔助教學工具，組織數電教學活動和競賽等，以提高教學效果。

3.1 教學內容和方式的轉變

在數電教學過程中，需要將目標定位于培養高級應用型人才，使其具備全面的知識、技能和素質，以滿足生產、建設、管理和服務一線的需求。為此，需要大力推進教學內容和教學方式的改革，以應用型教育為基礎，以社會人才需求為導向，培養高層次應用型人才。為了實現這一目標，數電教學組應優化教學內容，轉變教學方式，以學生為主體，搭建課程框架，提煉課程知識點，提高課堂授課效果。具體而言，可以設計如表1所示的數字電子技術教學內容，以實現教學效果的最大化。

表1 數字電子技術教學內容設計

表1中羅列了數字電子技術教學的重點內容，在進行邏輯電路部分的講解中，教師可以把日常生活和工程實踐的實例引入課堂，從書中走進生活，讓學生切身地感受到理論知識在實際生活和工程中的運用。對數字邏輯基礎、邏輯門電路和編碼器等內容進行講解分析時，可以抓重點，簡化邏輯門電路內部原理分析，幫助學生梳理學習的重難點。針對組合邏輯電路、時序邏輯電路、脈沖的產生與整形、A/D和D/A轉換內容，采用講演結合的形式，以此激發學生的學習興趣，提高教學效果。

3.2 理實一體化課堂講授策略

講授與仿真相結合，進行邏輯抽象。為有效激發學生的學習興趣，結合數電課程自身特點，采用理論講授與仿真相結合的方式進行電路原理分析。在課前教師通過雨課堂平臺發布課程預習內容，使學生進行線上預習，帶著問題進入課堂。課中借助Multisim仿真軟件進行講演結合，使學生能夠動態、形象地觀測到邏輯電路分析結果，加強學生對重難點的理解和掌握。此外，為更好地貫徹以學生為主體的教學方針，在課中引入翻轉課堂，發揮學生的主觀能動性。在教師引導下，學生能夠積極主動地思考問題，分析問題，歸納和總結問題，進而培養學生綜合運用知識的能力和創新意識。課后采用周練結合雨課堂線上答疑的方式進行強化教學，幫助學生更好地消化所學知識，課前預習、課中主導和課后鞏固相結合的學習方式，有助于學生鞏固所學內容及知識框架的搭建。

3.3 實踐教學策略

數字實驗教學體系應具有模塊化、循序漸進的特點，可制定與課程耦合程度較高的綜合性實驗，設計出符合企業生產和社會經濟發展要求的實驗項目，提升與本學科相關課程融合度，加強不同學科之間的研究，使各實驗教學階段之間聯系緊密?？蓸嫿ㄈ鐖D1所示的實驗教學設計框架。

圖1 數電實驗教學設計框架

圖1展示了使用Multisim軟件進行仿真的驗證性實驗。對于更為復雜的設計和綜合實驗，學生需要使用Multisim仿真軟件設計電路原理圖并確保仿真結果正確，然后進行規范化的實踐操作。為了進一步培養學生的綜合創新能力，課程設計環節采用了“產學研用”結合工程實踐的方式。

3.4 課程考核方式的調整

教師應該將能力培養和育人培養緊密結合，并改變考核方式。重點應該放在過程考核上，以不同的角度鼓勵、引導和激發學生提升自己，超越自我，同時引導他們將所學知識應用到實踐中。為了實現這一目標，教師應該增加過程性評價在總成績中所占的比例，并建立課堂參與度考核方案。此外，鼓勵學生多實踐、多鍛煉、多應用所學知識。通過建立多元化的評價體系，可以有效地培養和提高學生的綜合素質和綜合能力。

數電課程的考核方式主要包括期末考試、平時成績和實驗成績三部分（表2）。其中在期末考核環節加大了綜合應用所占比例，同時引入了對學生素質和能力的考核。此考核方式的調整可以更好地考查學生對數電及其相關專業知識的綜合掌握情況，提升學生實踐創新能力；平時成績中加入了借助雨課堂平臺課前預習情況，來提升過程性考核比例；為有效提升學生動手操作及綜合知識應用能力，在實驗成績中引入了擴展性實驗錄制視頻環節。

4 教學改革效果

綜上教學改革方案，課前學生通過雨課堂進行預習，課中借助Multisim仿真軟件進行講演結合，將枯燥的理論知識變得形象、直觀且具有趣味性，使學生更容易理解電路運行的原理，找到學習的樂趣。理論和實驗相輔相成，相互配合，更好地指導了學生如何利用所學所知去解決實際生產和生活中的問題，進一步提升了學生科技創新意識。翻轉課堂教學模式的使用顛覆了以往教師和學生在教學環節中的主導地位，讓學生更多地融入課程教學環節中，進一步體現了學生在教學環節中的主體地位。在實驗教學環節，引入更多有難度、有深度、偏設計性和綜合性的實驗，以此培養學生的創新思維和實際工程實踐能力，進而滿足應用型本科院校培養應用型人才的需求。

5 結束語

本文研究了應用型本科數電教學改革，包括教學內容和方式、課堂講授策略、實踐教學策略和考核方式等方面的革新。其中使用Multisim仿真平臺輔助授課，幫助學生更直觀地理解知識點，提升學生的學習興趣。同時，采用翻轉課堂的方式，引導學生自主思考，適當減少基礎驗證性實驗，增加設計性、綜合性實驗和結合工程實踐的課程設計。這些措施不僅提高了學生的實踐操作能力，還促進了產學研用協同育人新模式的實施。因此，該數電教學研究提升了教學質量，推動了課程理論和實驗課程的改革，從根本上提高了教學效果。