新形势下“数字电路”课程教学改革探索

张秀再， 裴晓芳， 赵益波， 朱艳萍

(南京信息工程大学 电子与信息工程学院， 江苏 南京 210044)

0 引言

工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保障制度，也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[1]。

目前,在工程教育专业认证背景下，高校教学改革主要实现四个方面转向：单向传授教学转向教学交流互动、呆板固化式教学转向自由开放教学、传统给予式教学转向知识能力协调教学、平铺直叙教学转向问题引导探讨教学。

本文在此新形势下，以我校电子信息工程专业(国家级特色专业、江苏高校品牌专业)建设为导向，对“数字电路”课程进行教学改革探索。秉承以人为本的教学理念，以学生工程实践能力、创新能力培养为主线，探索将多媒体云理论教学和虚拟仿真实验教学相结合的模式，构建科学量化的教学评价体系，从而提高“数字电路”课程教学效果。

1 课程内容层次划分

以工程教育专业认证为标准，以我校电子信息工程专业建设方针为指导，数字电路课程教学须符合“夯实基础、注重实践、加强能力”培养的路径，以《数字电路教学大纲》(含实验部分)为依据，分析课程内容及其特点，将课程内容分为理论基础、实验验证、能力拓展三个层次。

2 创新教学模式

传统教学模式以教师为主导，在固定时间、地点开展教学活动，学生自主学习受时空限制较大；课堂教学以教师单向传授为主，师生交流讨论不足。实验教学多以实验仪器使用和验证性实验为主，难以培养学生工程创新能力。因此，传统教学模式明显不能满足工程教育专业认证标准。按照心理学“双因素论激励”理论[2～4]，激发学生学习兴趣，必须通过提高学生在学习方面的注意力，提高学生学习的积极性和主动性。在“数字电路”课程教学改革探索中，我们首先把重点放在创新教学模式上，根据课程的理论基础、实验验证、能力拓展三个层次，结合多媒体云理论基础教学模式、虚拟仿真实验教学模式的特点，进行合理组合配置，以此激发学生学习兴趣，夯实理论基础，加强实验训练，培养创新能力，提高教学质量。

2.1 多媒体云理论基础教学模式

“数字电路”理论基础教学采用多媒体云教学与课堂教学并行开展，两者协同推进、相辅相成。

多媒体云教学模式是基于“互联网+”的一种先进教学模式，其示意图如图1所示[6]。

图1 多媒体云教学模式示意图

多媒体云教学有别于单纯的多媒体教学，它充分利用MOOCs和雨课堂，通过“互联网+”，实现优质的数字电路教学资源的有效整合和开放共享，提供充足的课程学习资源[6～7]。在实际教学过程中，可以进行课件分享、视频公开课、雨课堂互动交流等教学、教辅活动。利用现代化技术构建多元化多媒体云教学模式，可以激发学生学习自主性。通过雨课堂把MOOCs视频、学习资料推送到学生终端，学生提前安排时间预习，并通过师生沟通做好自主学习环节；教师在课堂上的实时授课、弹幕互动，为师生互动提供了完美解决方案。

2.2 虚拟仿真实验教学模式

“数字电路”课程实验教学分为实验验证、能力拓展两个层次，验证实验由教师指导、学生独立完成；能力拓展实验由教师给出课题，学生自主设计实验方案，安排实验过程和获得结果，教师则根据实验过程及结果给出指导意见。

实验教学充分利用互联网技术，开展“互联网+虚拟仿真实验”模式，拓展基于“互联网+”的网络化实验教学资源，实行全天候开放。虚拟仿真实验教学模式可作为传统实验教学的重要拓展[8]。

为了构建先进的数字电路虚拟仿真实验平台，须将线上线下无缝对接，注重培养学生自主和创新实验能力。学生可以通过计算机终端远程登陆数字电路虚拟仿真实验平台，访问虚拟实验室并获得实验要求和资源，预习实验内容并填写预习报告；审核通过后方能进入虚拟实验室完成实验。实验完成后，实验报告直接在网上提交，并在网络交流平台参与问题讨论和教师答疑。虚拟仿真实验示意图如图2所示。

图2 虚拟仿真实验平台示意图

3 课程考核及成绩评价方法

3.1 平时成绩考核及评定方法

参照中国工程教育专业认证协会制定的“工程教育专业认证标准”和美国工程技术认证委员会(ABET)工程领域类本科专业评估标准，构建“数字电路”课程平时成绩与学生表现对应关系矩阵模型如表1所示。按照学生表现与课程教学目标的符合度和课程教学过程中的每个子环节执行落实情况，形成了该评价矩阵模型。

表1 数字电路理论课程平时成绩与学生表现对应关系

3.2 实验成绩考核及评定方法

“数字电路”实验分为实验验证、能力拓展两个层次。实验验证着重培养学生的实验意识、基本实验操作技能和动手能力，为后阶段的设计实验和创新实验的能力拓展打下基础；能力拓展着重培养学生知识综合运用能力，训练逻辑分析、电路设计及创新能力。

参照中国工程教育专业认证专业评估标准，构建数字电路课程实验成绩与学生表现对应关系矩阵模型如表2所示。按照学生实验技能及创新能力与实验课程教学目标的符合度和实验过程中的每个子环节执行落实情况，构建该评价矩阵模型。

3.3 期末总成绩考核及评定方法

目前，“数字电路”作为我校电子信息工程专业的平台课之一，已经建成了“数字电路”试题库，期末考试施行教考分离。依据教学大纲开发的题型多元化、难易程度层次化、覆盖内容全面化的数字电路试题库，期末考试试卷可由条件设置后自动生成，试卷随机抽取。

表2 “数字电路”实验课程成绩与学生表现对应关系矩阵模型

教考分离有利于增强教师的责任心和执行力，有利于促进教师严格把控教学过程的各个环节，教考分离也有利于调动学生积极主动参与多媒体云教学活动、配合教师的指导和安排，使得学生学有压力、学有动力，努力有方向，表现有机会，对学生自主学习能力培养具有重要作用。

学生期末总成绩取决于各个阶段的表现，参照表1、表2的成绩评价矩阵模型，施行教学过程全程考核。因此，数字电路课程总成绩计算表示为

S=S1*30%+S2*30%+S3*40%

(1)

式中，S为课程总成绩，S1为平时成绩，S2为实验成绩，S3为期末考试成绩。

4 结语

我校“数字电路”课程的教改内容包括理论教学模式的改变、实验开展方式的扩充、成绩评价方法的调整等三个方面，实现了从以教师为中心向以学生为中心、从知识单向传播为主向教学双向互动交流为主、从被动接受向主动探索的转变，提升了课程教学质量。近年来，在数字电路及其他课程教学改革的实施下，我校电子信息工程专业学生在获批国家级和省级大学生实践创新训练计划项目、全国大学生电子设计竞赛获奖、省级优秀毕业论文获奖、授权实用新型专利等多方面却取得了显著的进步。