融入思政元素的电子技术实验线上教学法*

郭强 刘洲峰 杨蕾 刘生

1 中原工学院电子信息学院 郑州 450007 2 中原工学院校办公室 郑州 450007

0 引言

课程思政的探索研究发展至今，在运用的深度上和广度上都有了长足的进步。相对来说，对于工科专业课，特别是基础理论课，始终存在切入点少，挖掘难度大的特点[1]。在这种情况下，要真正在工科课程中融入思政元素，就要在教学内容和教学环节上探寻切入点，课程实验是一个不错的选项。

线上教学广泛应用，基于此，本文从电子技术课程逻辑电路的视角，推出了基于“图片+动画”的实验教学课件。

电子技术在很多高校是非电类专业电工学的一门工科基础课，与政治思想理论并不直接相关，对应的课程实验大都属于为基础理论服务的验证性实验，以及少数综合性、设计性实验。这些实验与工程应用虽有一定距离，但却是由理论到实践跨出的第一步，可以说它们承担着培养社会主义建设需要的工程应用型人才的任务，这与课程思政的目标不谋而合。

作为课程体系的一部分，电子技术实验的线上教学内容是整个线上课程的关键和难点。以往的视频和课件只是作为实验准备和预习的辅助材料。要真正将实验“搬到线上”，就要设计出有别于辅助材料、能够完全取代线下实验的执行方案，这是一个前所未有的新课题。传统的视频拍摄仍是一个重要的选择，但单纯的视频播放让教师无法掌控实验过程，有些视频的细节受位置、视角遮挡等影响较大。为此，笔者针对电子技术逻辑电路的设计、综合实验，提出采用实验台（板）图片结合PPT 动画的方法，讲述、演示实验过程。

1）教师可根据需要主动掌控实验进度，克服了视频课件平铺直叙的播放方式；

2）对有些不易观察的实验细节，如温度、音量变化等，可放慢播放速度或强调提示；

3）线上教学避免了某些实验风险和设备损耗；

4）便于以实验习题形式，开展学生综合应用和自主设计的实验方案，拓展思路，开发创新；

5）便于适时进行实验总结，围绕理论联系实际的主题，强调实验规律，及其所需的一丝不苟、锲而不舍的工匠精神，及时积累经验，为思政元素的融入创造条件。

1 线上电子技术实验“图片+动画”实现方案

电子技术课程的逻辑电路包括组合逻辑电路和时序逻辑电路两大部分[2]，相应的两部分课程实验内容多、连线复杂、具有较强的设计开发性。但由于以二进制和逻辑代数为基础的计量特点，实验无需测量实验数据，便于开展线上实验。

无论是组合逻辑电路实验还是时序逻辑电路实验，最大特点是连线复杂，容易出错，却难以纠错。即使是线下实验，教师检查学生的连线布局只能通过结果验证，一旦出错，往往只能拆除重连。而利用线上的动画课件，可以清楚地检查对照每根连线，从而快速纠错。逻辑电路的连接一般要经过“原理电路→管脚连接图→实际接线”三个步骤，图1 所示是74LS20 集成4 输入与非门的功能测试电路，其中的图1a、1b、1c 分别是原理电路、管脚连接和实际接线。

图1 74LS20 集成4 输入与非门的功能测试电路

比较图中的三个步骤，可以看出：由理论到实践的过程是一个逐渐复杂化的过程，理论上能够实现的一个简单功能，实际中还要考虑供电、接地、高电平处理，输入输出表示（如图1c 所示）等理论上并未提及的问题；另外，图1c 的实际连线数量多、分布密集，即使是单个的门电路，也不易观察。若是多个门电路的组合，连线将更加密集。但是对于线上教学的PPT 演示，可以采用实验面板的图片，结合动画连线，不但可使连线清晰分明，还能将每段线路的连接逐个展示，既可以清楚地分析布线的最佳路径，又可以方便地查找错误。如图2a 是由5 个与非门组成的两输入两输出电路，图2b 是由2片74LS00 的动画连接实现方案。

图2 2 片74LS00 集成2 输入与非门的逻辑电路连线

图2b 中包括的23 个动画组件均为单个图形，如表1 所示。其中1 ～18 是图2a 按照与非门1 ～5的顺序，以每个门的上、下输入为标记的接线；组件20、22 以先后的“出现”与“消失”表示A、B输入的4 种组合，与之对应的组件21、23 的“出现”与“消失”，完整地表示了输出Y1、Y2异或和相与的逻辑关系，重现了从启动电源到输出结果的所有线下实验现象。

表1 图2 电路连线的动画组件

2 教学与思政教育效果分析

通常情况下，课程线下实验只是作为平时成绩的计分项，有时受实验学时和设备数量影响，很多学生重视不足，做实验敷衍了事。对于分组进行的线下实验，教师很难面面俱到，因此，对于学生理论联系实际、工程实践能力和创新能力的培养收效甚微。而线上实验可以显著改变这种状况。在实验方式上，相当于教师手把手地给每一个学生在同一时间传授了实验操作的每一个细节，克服了实验设备性能不稳定等产生的影响，解决了潜在的典型性问题，有较充裕的时间重点加强对学生能力的提升。

实验以及其他任何实践活动中，学生都需要培养细致入微、踏实肯干、忘我奉献的品格，这是做一个合格工程师的必备条件，也是任何工程人员都应遵循的道德规范；同时，由于工程实践中的问题千变万化，这就要求学生培养发现问题、解决问题和开发创新的能力，既要以所学理论为依据，又要摆脱书本的束缚、突破传统的桎梏，开发创新成果。图2 中的实验可以在图1 实验的基础上，由学生自主操作完成；还可以进一步扩展，根据给定的实际问题，设计逻辑电路，并完成实验连接，实现问题解决，这可以让学生增强获得感。

3 结束语

本实验课件依据课程实验制作而成，而实验教学还包括课程设计、实习、实训在内，是一个较大的范畴，并非所有实践类科目都可照搬照用。但本实验课件仍可为此类课程提供一种思路或启发，帮助其他教师采用不同的形式和技术手段，设计出不同类型的线上教学方案。

思政教育要有的放矢、精准定位，根据青年学生的学习、思想状况，有意识、动态地掌握思政内容的融入。针对普通高校青年学生普遍存在的不自信、怕吃苦、缺乏耐心、畏惧困难的现象，可借助线上实验的机会，让他们通过克服困难、解决问题，找回自信。

教师要进一步分析学生的思想根源，从爱国主义的角度，帮助学生树立职业道德和理想信念，恰如其分地在课程中融入思政元素，让学生在专业学习中接受思想政治教育。

工程能力教育和开发创新思维是一种通过教学内容来实现的能力培养[3]，这种能力培养包括培养学生不怕困难、脚踏实地、精益求精的工匠精神，以及追求真理、勇攀高峰的创新精神，这也是对学生进行思政教育的目的。

由于工科专业的思政元素是从专业知识和技能学习中挖掘而来，更能够在学生成长的人生道路上对其产生潜移默化的影响，相对于直接的政治思想教育和道德灌输，更入骨髓、更加深刻。