应用型本科教育背景下数电课程教学改革研究*

陈霞 秦鑫

郑州工商学院 郑州 451400

0 引言

河南省2022年1月发布的《“十四五”教育事业发展规划》中提出加强应用型人才培养水平，建设15所左右高水平应用型本科院校。应用型本科院校具有科学性、技术性、工程性和数学性等多重定位和特色，对于人才培养有着重要意义[1-2]。这就要求学生必须夯实理论基础、具备较高层次的专业技能、较强的动手实践操作能力和数理逻辑推理能力，同时具有能够灵活运用综合知识处理实际工程问题的能力[3]。因此，探索出更加适合应用型人才的培养模式，不断革新教学内容和方式的必要性日益凸显。

数字电子技术课程是电气类专业学生必修的一门专业基础课，具有理论性强、与实际工程结合紧密的特点[4]。传统教学主要是以理论知识讲解和验证性实验操作为主，无法有效凸显学生的主体地位，且课堂互动的形式较为单一，教学效果不尽如人意。较多的验证性实验会导致学生以结果为导向去思考问题、进行固定模式的实验操作，这一现象会使学生缺少对实验本身的设计和创新能力。少量设计性实验也仅仅局限在三人表决器组合逻辑电路设计的基础层面，无法达到实验本身开拓学生思维提高学生动手能力的目的，很难激发学生对实验的创新思路。因此，在应用型本科教育背景下亟须对数电课程教学进行改革研究。

1 数电现存教学模式分析

目前，越来越多的民办本科高校将教学理念转向以培养应用技术型人才为主，导致数字电子技术课程教学体系、教学内容也随之不断扩大，教学内容多、实验课时少与产学研用融合程度不够三者之间的矛盾激发，数电教学改革势在必行。对目前数电现存教学模式分析如下。

1.1 理论授课方式不够灵活，学生兴趣不高

数字电子技术作为电气类的专业基础课，其自身具有抽象性、复杂性和较强的实践性等特点。单纯地依靠填鸭式教学，满堂灌输枯燥的理论知识，大多数学生并不能很好地理解并掌握课程中的基本概念、基本原理和分析方法，因而也很难激发学生对该课程的学习兴趣，在枯燥的理论学习中，学生很难将该课程知识点完全、准确地吸收并加以应用。传统理论教学过程中均采用PPT辅助板书的满堂灌法，学生对电路逻辑不能形成直观的印象和理解，缺乏对电路原理的动态展示，点、线、面不能有效融合在一起，课程讲解较为死板，缺乏灵活生动，教师与学生不能达成良好的互动效果，学生的主体性地位不明确，进而导致课堂效率低下。

1.2 综合性实验重视度不足，理实一体化教学模式较单一

数电实验在应用型本科院校中主要以验证性实验为主，缺乏综合性实验项目的实践机会，这导致学生的科学思维、工程素养、团队协作精神、创新精神和解决实践问题的能力得不到有效的提高。很多学生只是机械地按照实验指导书进行操作，缺少思考的空间，且缺乏对实验原理、理论知识和其他课程的整合。此外，理实一体化教学模式单一，实验课时相对较少，学生对实验预习和操作的热情不高，同时缺乏权威的拓展知识获取渠道，使得实验教学难以达到预期的效果。因此，在数电实验教学中，应注重综合性实验项目的开发和提供实践的机会，同时需要加强学生的预习和自主思考能力，提高实验教学的权威性和有效性。

1.3 产学研用融合程度不够

“产学研用”是一种协作模式，将生产、学习、科研和实践等领域的创新进行整合。此模式可以实现技术创新在不同阶段的对接和耦合，包括上游、中游、下游以及最终用户。通过这种模式的推进，产学研合作可以更加深化，加强创新环境和最终用户之间的联系。目前数电教学主要使用实验辅助理论的模式，将理论和实践进行有效融合，有些应用型本科高校已明确数电教学任务和目标，丰富产学研的形式。然而，由于在数电教学过程中，高校、企业和科研机构的配合流于形式，且未考虑用户在创新进程中的主体地位，使得数电教学在“产学研用”方面的构建成效并不显著，进而无法将科技、教育和经济发展有效地进行融合。

2 数电教学改革方向

2016年随着学校转设为独立普通本科高校工作的开展，学校的教学理念也逐步转向以培养应用技术型人才为主，为了响应学校发展号召，结合数字电子技术课程的特点，现从以下三个方向对数电教学进行改革。

2.1 优化教学理念，提高学生学习兴趣

为了解决数字电子技术教学中存在的问题，数电课程组需要深化教学理念，改变教学模式，将知识构建和逻辑思维方式作为教学重点。同时，简化电子器件制造和内部工作原理分析，强调学以致用。为达到这些目标，可以采用引入问题、讲演结合、翻转课堂和雨课堂相结合的教学方法，引入Multisim仿真平台进行动态演示，突出重难点内容的演示和讲解，提高学生学习兴趣及灵活运用知识和不断创新的能力。通过将焦点放在知识的实践上，引导学生自主学习知识，注重过程学习，形成问题引入、教师启发、学生主动和共同进步的学习过程。重视学生的主体地位，提高学生对知识的应用能力，有效培养应用型人才。

2.2 丰富实践教学方法，注重学生综合能力培养

数电实验教学时，要着重培养学生运用理论知识去解决实验问题的能力，体现学用结合理念。培养学生主动学习、善于学习的好习惯，授课过程中，不能仅限于实验的完成，更要让学生知晓实验的流程和规范化操作，让学生对从事电气类相关行业所需具备的技能有清晰的认知。同时应适当减少验证性实验的比例，引入设计性强、综合性高的研究性实验，由浅入深且循序渐进，以企业在实际生产过程中遇到的具体问题为导向，引导学生独立运用数电知识解决实际问题，激发学生创新意识。实验前，教师可录制实验讲解视频，并通过雨课堂平台发布实验任务，学生可在线预习实验内容并做好疑点笔记，带着问题进入课堂实践。实验过程中采用翻转课堂的模式，学生进行规范化的实验操作，教师进行答疑解惑，培养学生严谨的科学态度和实事求是的精神。

2.3 打造产学研用协同育人新模式

民办高校在当前高等教育中起着重要作用。首先，需要建立民办本科产学研用协同育人模式，使人才培养模式更具创新性和实用性。其次，应将产业发展需要和市场需求联系起来，突出创新和经管特色。为有效突出数电课程的特点，应凸显用户在创新中的主体地位，并优化数电教学模式，利用学校、企业和科研单位等机构的优势，转变单一的学校教育为学校教育、工程实践、企业生产和科研创新有机结合的新型教育形式。此外，需要培养一支专业、产业、用户互联共育的双师型教师队伍，最终建立一个将课程实验、专业实践和毕业实习有机衔接的实践性教学体系。

3 数电教学过程实施

数字电子技术课程的教学需要考虑其逻辑性强、内容抽象难懂、涉及面广等特点。为了更好地讲授该课程，需要从教学内容、教学手段、教学方法和课程考核方式等多方面进行改革和研究。在讲解理论和实验时，需要突出重点内容，以学生为主，教师为辅。同时，可以利用虚拟实验等辅助教学工具，组织数电教学活动和竞赛等，以提高教学效果。

3.1 教学内容和方式的转变

在数电教学过程中，需要将目标定位于培养高级应用型人才，使其具备全面的知识、技能和素质，以满足生产、建设、管理和服务一线的需求。为此，需要大力推进教学内容和教学方式的改革，以应用型教育为基础，以社会人才需求为导向，培养高层次应用型人才。为了实现这一目标，数电教学组应优化教学内容，转变教学方式，以学生为主体，搭建课程框架，提炼课程知识点，提高课堂授课效果。具体而言，可以设计如表1所示的数字电子技术教学内容，以实现教学效果的最大化。

表1 数字电子技术教学内容设计

表1中罗列了数字电子技术教学的重点内容，在进行逻辑电路部分的讲解中，教师可以把日常生活和工程实践的实例引入课堂，从书中走进生活，让学生切身地感受到理论知识在实际生活和工程中的运用。对数字逻辑基础、逻辑门电路和编码器等内容进行讲解分析时，可以抓重点，简化逻辑门电路内部原理分析，帮助学生梳理学习的重难点。针对组合逻辑电路、时序逻辑电路、脉冲的产生与整形、A/D和D/A转换内容，采用讲演结合的形式，以此激发学生的学习兴趣，提高教学效果。

3.2 理实一体化课堂讲授策略

讲授与仿真相结合，进行逻辑抽象。为有效激发学生的学习兴趣，结合数电课程自身特点，采用理论讲授与仿真相结合的方式进行电路原理分析。在课前教师通过雨课堂平台发布课程预习内容，使学生进行线上预习，带着问题进入课堂。课中借助Multisim仿真软件进行讲演结合，使学生能够动态、形象地观测到逻辑电路分析结果，加强学生对重难点的理解和掌握。此外，为更好地贯彻以学生为主体的教学方针，在课中引入翻转课堂，发挥学生的主观能动性。在教师引导下，学生能够积极主动地思考问题，分析问题，归纳和总结问题，进而培养学生综合运用知识的能力和创新意识。课后采用周练结合雨课堂线上答疑的方式进行强化教学，帮助学生更好地消化所学知识，课前预习、课中主导和课后巩固相结合的学习方式，有助于学生巩固所学内容及知识框架的搭建。

3.3 实践教学策略

数字实验教学体系应具有模块化、循序渐进的特点，可制定与课程耦合程度较高的综合性实验，设计出符合企业生产和社会经济发展要求的实验项目，提升与本学科相关课程融合度，加强不同学科之间的研究，使各实验教学阶段之间联系紧密。可构建如图1所示的实验教学设计框架。

图1 数电实验教学设计框架

图1展示了使用Multisim软件进行仿真的验证性实验。对于更为复杂的设计和综合实验，学生需要使用Multisim仿真软件设计电路原理图并确保仿真结果正确，然后进行规范化的实践操作。为了进一步培养学生的综合创新能力，课程设计环节采用了“产学研用”结合工程实践的方式。

3.4 课程考核方式的调整

教师应该将能力培养和育人培养紧密结合，并改变考核方式。重点应该放在过程考核上，以不同的角度鼓励、引导和激发学生提升自己，超越自我，同时引导他们将所学知识应用到实践中。为了实现这一目标，教师应该增加过程性评价在总成绩中所占的比例，并建立课堂参与度考核方案。此外，鼓励学生多实践、多锻炼、多应用所学知识。通过建立多元化的评价体系，可以有效地培养和提高学生的综合素质和综合能力。

数电课程的考核方式主要包括期末考试、平时成绩和实验成绩三部分（表2）。其中在期末考核环节加大了综合应用所占比例，同时引入了对学生素质和能力的考核。此考核方式的调整可以更好地考查学生对数电及其相关专业知识的综合掌握情况，提升学生实践创新能力；平时成绩中加入了借助雨课堂平台课前预习情况，来提升过程性考核比例；为有效提升学生动手操作及综合知识应用能力，在实验成绩中引入了扩展性实验录制视频环节。

4 教学改革效果

综上教学改革方案，课前学生通过雨课堂进行预习，课中借助Multisim仿真软件进行讲演结合，将枯燥的理论知识变得形象、直观且具有趣味性，使学生更容易理解电路运行的原理，找到学习的乐趣。理论和实验相辅相成，相互配合，更好地指导了学生如何利用所学所知去解决实际生产和生活中的问题，进一步提升了学生科技创新意识。翻转课堂教学模式的使用颠覆了以往教师和学生在教学环节中的主导地位，让学生更多地融入课程教学环节中，进一步体现了学生在教学环节中的主体地位。在实验教学环节，引入更多有难度、有深度、偏设计性和综合性的实验，以此培养学生的创新思维和实际工程实践能力，进而满足应用型本科院校培养应用型人才的需求。

5 结束语

本文研究了应用型本科数电教学改革，包括教学内容和方式、课堂讲授策略、实践教学策略和考核方式等方面的革新。其中使用Multisim仿真平台辅助授课，帮助学生更直观地理解知识点，提升学生的学习兴趣。同时，采用翻转课堂的方式，引导学生自主思考，适当减少基础验证性实验，增加设计性、综合性实验和结合工程实践的课程设计。这些措施不仅提高了学生的实践操作能力，还促进了产学研用协同育人新模式的实施。因此，该数电教学研究提升了教学质量，推动了课程理论和实验课程的改革，从根本上提高了教学效果。