新工科背景下逆向教学课程模式的实践与应用

郑洁菲

(贵州师范大学，贵州 贵阳 550025)

0 引言

近年来，产业需求与技术发展不断推进工程教育改革，也对传统工科建设提出了新的挑战[1]。新工科是顺应时代步伐、引领工程教育创新的重要选择，在教育理念上强调工程思维培养和教学质量提升，注重学科的综合性、交叉性。作为机电专业主干课程，“数字电子技术”涵盖知识面广、实用性强，在专业人才培育中起着承上启下的作用。新工科背景下，如何依据学科特点创新教学模式、探索学科育人的价值路径，成为教育工作者值得研究的关键问题。为此，文章基于“数字电子技术”教学现状，针对具体单元创新教学思维，在实践中完善知识体系，以期夯实学习者专业素养，带动新工科教育创新发展。

1 “数字电子技术”课程教学现状分析

“数字电子技术”课程涉及数字电路、硬件描述语言和可编程逻辑器件的讲解，要求学习者熟练掌握电路理论基础与分析方法，了解电子技术的最新应用与进展，具备解决问题的实际能力[2]。结合“数字电子技术”教学现状发现，传统教学目标倾向于对课程标准的简单移接；教学评价注重纸笔测验、方式单一；课堂以理论教学为主，未能深化实践。因此，文章分别从教学目标、授课模式、评价体系上针对教学问题展开讨论。

1.1 教学目标设定的局限性

新工科教育的重点在于明确课程教学理念与目标定位，教学目标制定是否准确清晰，一定程度上影响着课堂教学的时效性。在“数字电子技术”课程中，三维目标的确立是为了更好地指导教学方向，有效落实教学活动。然而，教学设计者常常将三维目标简单理解为3部分目标，盲目追求教学效果却忽视学习者的知识基础与能力水平，弱化了目标体系的合理建构，使课堂教学失去了明确的方向。

1.2 教学评价方式的片面性

课堂评价是教师把握教学环节、调控教学行为的重要手段。“数字电子技术”课程在教学评价上主要表现为：课程考核以课后测试与作业完成情况为主，重结果而轻过程，影响学生学习的积极性；教师未能结合教学目标的实施情况针对性地设置多元化的评价任务，导致评价标准简单化；教学活动忽略评价的改进和发展功能，造成理论与实践的脱节。

1.3 教学活动组织的随意性

课堂教学活动是指导学生掌握专业知识，提升学科素养的关键环节。数字电路知识逻辑性强、内容抽象，部分学生缺乏对电子器件与工艺流程的感性认识，在概念理解与实际应用方面较为薄弱。传统灌输式教学对新方法、新技术的引入较少，教师在教具使用上依赖多媒体讲解，导致学生被动接受教学内容，学习效率低下。

由上述问题可知，传统课堂教学侧重理论先于实践，关注学后评价而非目标取向，原因在于教学过程缺乏科学的理念指导，使教学活动趋于形式，难以构建高效的课堂环境。为克服现行教学矛盾，需要从具体实践着手积极探索教学设计新思路，促进教学系统的整体优化，以发挥学科育人的功能价值。

2 “数字电子技术”课程逆向教学设计

2.1 逆向教学设计

作为一种新的教学理念，逆向教学设计倡导理解为先、结果为导向、学生为中心，其实践要素包括确定教学目标、设定评估任务、优化教学活动。在教学过程中，教师围绕课程标准、教学重难点、知识与技能的要求串联知识网络，搭建逻辑清晰的目标体系，针对学习者知识掌握情况设计多元化的评价工具，灵活调用课程内容安排教学活动、创新教学方法、解决实际问题，在反思与修正中提升教学效果。逆向教学设计融合现实情境、细化目标要素，在持续性评价中营造多样化的活动体验，为指向知识理解与能力培育的单元整体教学提供了良好的思维框架，实现教、学、评的动态联结[3]。

基于新工科教育的现实需求，革新教学思路在于明确课程要求、了解学前背景、分析单元内容，架构起目标、任务、活动三位一体的逆向模式，促进单元设计与学科育人的实践融合。文章选取“数字电子技术”课程的时序电路单元，就如何有效运用逆向教学法展开探讨。具体设计模块如图1所示。

图1 基于“数字电子技术”课程的逆向教学设计模块

2.2 “数字电子技术”课程逆向教学设计——以时序电路单元为例

逻辑代数是实现数字电路设计的数学基础，组合逻辑电路和时序电路是学习数字电路使用规则的核心模块。在“数字电子技术”课程中，时序电路单元包含常见时序电路的类型、工作原理及特点，时序电路的分析与设计方法。整体知识结构如图2所示。

图2 时序电路单元知识结构

根据学前分析，学生已经接触了逻辑门电路和组合逻辑电路的基本概念，为学习时序电路奠定了基础。其中，组合逻辑电路强调输出信号与输入信号的相关性，而时序电路除了具备逻辑运算功能的组合电路外，还增加了记忆电路状态的存储或延迟单元[4]。另外，时序电路也为将来理解脉冲信号的产生与转换、数字与模拟信号间的转换提供了知识指引。

2.2.1 单元目标的分解与叙写

目标分类学认为，教学目标应强调可观察、可测量的学习变化，这与逆向教学模式的目标拟定原则存在一致性。本单元的知识模块涵盖计数器、寄存器等常见电路类型，在输入和输出方式、接口形式和实际应用方面介绍了电路逻辑功能、工作类型和组成特点。依据教学大纲和单元要求，文章对教学目标展开分解与叙写。

(1)目标分解：熟悉典型时序电路的结构、特点和工作原理；学会时序电路功能的表达方式并准确使用电子器件；熟练绘制波形图、状态表，总结时序电路的分析方法并独立完成特定电路的案例设计。

(2)目标叙写：学生能运用比较、归纳、推理的思维模式，区别时序电路与组合逻辑电路间的功能特性；学生能在模型建立、参数选择和仿真计算过程中了解时序电路的工作机理，训练科学的学习方法和自主的学习能力；学生能在电路设计和分析中树立起整体观念，学会举一反三。

2.2.2 预设教学评价

评价活动先于教学活动是逆向教学区别传统教学的设计要领。文章基于目标分析与重难点探讨，设计检验目标达成情况的考核方式，将教学评价贯穿于教学全过程。

(1)模块化评估：遵循知识模块化与理实一体化原则，依据时序电路单元目标的具体要求编制试题；试题难度应由简到繁，突出科学探究、团队协作、工匠精神等学科核心素养考察，实现评价形式多元化、综合化。

(2)任务驱动设计：根据学习者现有水平分配自主化任务，要求学生在解读电路图中判断组合逻辑电路与时序电路在结构和逻辑功能上的区别；在硬件电路与仿真实验中考查学生独立思考与实际应用能力[5]；通过对时序电路分析与设计模块的任务分解，检验学生是否根据任务需求调用知识点。

(3)随堂量化考核：组织学生参与随堂抽测、分组答辩、班级展示；实行组间互评、师生互评、学生自评等方式，注重过程性、真实性和发展性评价，及时接收学习反馈以改进教学。

2.2.3 教学活动设计

单元教学活动是达成预期教学效果的工具。在教学组织与实施阶段，设计者要考虑呈现什么样的教学内容和核心任务；采用何种方式让学生深入理解与运用知识解决问题。文章围绕课前导学、课中促学、课后思学3阶段，以具体活动与设计目的为线索，融入教学案例、趣味游戏、仿真实验、自主性任务展开时序电路单元教学。教学过程如表1所示。

表1 时序电路单元教学过程

3 “数字电子技术”课程逆向教学实践启示

传统教学以教师和活动为中心，遵循先设计、后教学、再评价的固有模式。而逆向教学关注主体认知，追求目标导向，以评价先行判断学生的能力差距并设计教学活动，其核心理念在于以学生为中心重构教学思路，着眼于学生能力发展与教学质量提高，充分落实理论性和实践性的统一。基于新工科形势下的学科要求，逆向教学在“数字电子技术”课程中的运用具有重要意义，也为设计者全面理解教学提供了借鉴思路。

3.1 整合拓展内容，发掘学科价值

在时序电路单元逆向教学中，目标的分解与叙写使任务要求更加合理化，预设教学评价不再是单一的纸笔测验，而是融合了评价内容、评价任务、评价方法等诸多要素，单元活动建立在对学生能力水平和教学内容考察的基础上，并从培养学科核心素养角度出发建构起认知体系，以达到知识的迁移与应用。可见，逆向设计体现了学习结果、评估证据和教学活动的回归关系，对教学内容进行了适度优化，不断丰富教学载体以促进单元间的主动衔接，实现常规教学的突破和创新。

3.2 理论实践并进，强化教学效果

新工科教育重点在于突出理论与实践的并重。逆向教学模式鼓励学生动手实践，在目标分析与评价考察中发现问题，克服了传统教学重理论而轻实践的现象。时序电路单元教学中既包含抽象概念和知识讲解，又引入虚拟电子仿真软件介绍，通过电路案例训练学生在真实情境中学以致用的能力，围绕实践、理论、再实践的逻辑互动形式引领学生由感性认识上升为理性认识，在教学方法更新中还原教育本质。

3.3 追求理解为先，提升核心素养

逆向教学模式旨在建立知识间联系，将知识迁移到新的教学情境中，突显情感、认知、态度和价值观，这与培养适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力的核心素养体系是高度一致的[6]。具体单元实践为工程理念培养和创新思维拓展做好铺垫，开展游戏式教学、引入综合性实验和项目式设计，将培养能力、提高素质有机地融入第一课堂，为深入理解知识的功能价值给予保证。

4 结语

现代教学论认为，实现教学最优化要保证教学目标与过程的最优化[7]。文章通过对“数字电子技术”课程教学现状的分析与探究，从科学的单元知识结构出发，遵循逆向思维从目标、评价、活动3个环节设计教学，将电路理论与实践案例紧密结合，帮助学习者明确目标指向、发展能力水平、实现知识迁移。未来，随着新工科教育对机电专业人才需求的日益增长，教育工作者仍需不断丰富教学水平，积极参与教学研究，建构以学生为主体的育人模式，推动学科核心素养落地。