新工科背景下数字电子技术课程教学改革实践研究

徐琬婷　王苹　陈蕊　贾冕茜

摘要：随着信息技术的到来，对数字电子技术应用人才越来越紧缺，数字电子技术作为专业基础课程，以培养学生的基础知识、基本职业技能和基本素养为目标，反复训练岗位基础五大能力“数字电路设计、焊接、装配、调试、检修”。依据国际电子工业联接协会IPC-A-610GCN《电子组件的可接受性》工艺标准，数字电子技术课程标准，融入新技术，新方法，劳动教育及有“芯”人的课程思政，重构教学内容。教学过程体现以“工作过程为导向、学生为主体”特点，构建“逐阶递进、双师共导、理实一体、虚实结合”的教学模式，“ 三层多元化评价体系”不断指导教学策略的调整，保证教学目标的有效达成。

关键词： 数字电子技术；学生为主体；课程思政；教学策略；三层多元化评价体系

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2024）14-0173-04 开放科学（资源服务）标识码（OSID） ：

0 引言

作为信息时代的关键性支撑技术，数字电子技术在推动全球电子信息化起到了重要作用[1]。“十四五”规划中，明确提出“加快数字化发展，建设数字中国，以数字化转型整体驱动生产方式、生活方式和治理方式变革”。数字电子技术具有知识密集、技术密集、资金密集型的特点，需要大量的数字技术应用人才。数字电子技术基础是应用电子技术专业基础课程，具有实践性强、逻辑性强等特点，主要培养学生的专业基础知识、基础职业技能（数字集成芯片识别、电路制作、电路焊接、调试与检修等能力），为后续课程打下坚实的理论和实践基础[2]。

1 课程总体设计思路

对接应用电子专业应用型人才需求及“1+X”集成电路开发与测试职业技能等级标准，落实国家应用电子专业教学标准，根据后续专业岗位基础五大能力“数字电路设计、焊接、装配、调试、检修”的要求，体现“工作过程为导向、学生为主体”特点，构建“四阶递进、双师共导、理实一体、虚实结合”的项目化教学模式。依据国际电子工业联接协会PC-A-610GCN《电子组件的可接受性》工艺标准，数字电子技术课程标准，融入课程思政、劳动教育，新技术、新方法开发了新型活页式教材，保证内容具有前瞻性，实用性，并基于智慧学习环境开展全过程三层多元化精准教学评价，设计思路如图1所示[3]。

2 多角度大数据学情分析

精准详细的学情分析是开展教学的基础，学情分析要做到利用多种途径、多种手段、多个角度，从整体班级细化到个人分析。本次教学对象是应用电子专业学生。学情问卷及调查统计表如图2所示。通过问卷、课前测试、平台测试等手段，从知识基础分析、能力水平分析、学生特点等方面入手多角度精准把握学生特点，进而预判教学难点，选择合适的教学方法与教学手段促进教学目标的有效达成。通过学情分析可知，学生已经可以利用芯片测试机及Multisim仿真软件，喜欢表象性思维，喜欢动手操作，倾向于理实一体化教学；学生对电子产品制作感兴趣，但是信心易受挫折，安全规范意识弱；有效沟通及团队协作还需加强。根据以上分析，数字电子技术采用了理实一体、虚实结合的翻转课堂教学模式。

3 产教融合，课程思政有机融入，重构教学内容

以“培养高素质、高技能复合型人才培养”为主线，学院与美的制冷、朗讯科技、埃泰克电子签订联合培养“六个协同”计划（即协同制定人才培养方案、协同开发课程标准、协同编写教材、协同制定教学计划、协同实施教学、协同实施评价），全力打造企业所需的复合型人才。课程内容根据行业、企业、学校三方对本门课程科学分析，紧密结合“电子产品的辅助开发与设计”“集成电路装调工”“版图辅助设计”“电子产品装调”等岗位要求以及“1+X”集成电路开发与测试职业技能等级标准要求，根据高水平、高技能、高素质复合型人才培养目标，通过对学生的职业能力（数字集成芯片的识别、功能表的读解、数字电路的分析与设计能力）及社会能力的分析[4]。基于真实的工作项目，及产品的工艺流程对课程教学内容进行整合，确定课程的教学内容，并融入课程思政及“1+X”集成电路开发与测试的相关模块内容，依据实用性、趣味性和可操作性原则，将课程教学单元内容任务化，形成五个单元任务，即通过“节能开关控制电路的制作与调试”“养老院智能呼叫电路的制作与调试”“国庆献礼——霓虹灯电路的制作与调试”“用芯设计——数字钟的制作与调试”及“垃圾分类电子广告牌的制作与调试”这五个项目由简单到复杂、由低阶到高阶，由单一到综合，形成有机联系的完整设计[5]，如图3所示，并以立德树人为根本，将课程内容所蕴含的道理深入挖掘，形成做五有“芯”人的课程思政，即有爱国心、责任心、恒心、进取心、工匠心。

4 以“学生为主体”，因材施教，制定教学策略

4.1“ 逐阶递进，双师共导，理实一体，虚实融合”的项目化教学模式

本次课程有五个逐级递进项目，如图2所示。基础项目主要侧重学生对基本逻辑门、小规模集成芯片的认识与应用，初阶项目主要是组合门电路及相关中规模集成芯片（译码器74LS138 芯片、数据选择器74LS151芯片等）的应用，中阶项目主要是时序逻辑电路及相关中规模集成芯片（移位寄存器74LS194 芯片，计数器74LS160芯片等）的应用电路的制作与调试[6]。高阶项目主要是各种中规模芯片及数模混合芯片电路的设计、制作与排故，复杂程度逐级递进，锻炼学生的分析能力和实践能力，校企“双导师”共同指导学生开展“虚实结合、理实一体”的教学活动。

4.2 开展“ 任务驱动、四堂合一、三线融合”的混合式翻转课堂教学

校企共同合作开发四种课堂。“理实课堂”从学生学习特点出发，将“教、学、做、拓”融为一体，学生“做中学、学中做、做中拓”。“虚拟课堂”利用虚拟实训平台培养学生实训操作规范技能，同样功能电路采用不同的设计方案，并实时验证，有助于促进创新设计思维的形成。“线上课堂”利用开放的课程资源，注重教学活动设计，同时运用了云课堂，优化教学流程，学习平台智能监控学生成长，满足自主探究学习的需要。“企业课堂”融入新技术、新方法，通过企业导师的实践案例，让知识与实践相结合，并通过校企合作平台，开发“1+X”平台，探索“1+X”证书课证融合的有效方式。四种课堂，各有特色又相互结合，提供多种学习形式，满足个性化学习，将职业技能、创新意识、人文素质三条主线，融为一体[7]。

4.3 以立德树人为根本，贯穿有“芯”人的思政教育模式

从做有“芯”人出发，引图3 内容重构图 入华为、中兴事件，让学生了解现状，培养他们清晰强国使命的爱国心；从近年来自主研发芯片出发（如董明珠“造芯”、海思芯片等），让学生具备恪尽职守，责任担当的责任心；以国际焊接工艺标准要求学生精益求精，用“焊接第一人”高凤林事迹鼓励学生坚韧不拔、百折不挠的恒心；强化节约意识、不断探索最佳设计的进取心；强化精益求精、不断创新的工匠心。通过有“芯”人思政教育模式培养学生的社会主义核心价值观，激发学生的家国情怀和民族自豪感。

5 立体化教学资源，打造线上实训资源

为了更好地落实“以学生为主体”，课程利用多种信息化技术，实现翻转课堂。在国家级应用电子专业教学资源库的基础上，利用Multisim虚拟仿真软件、AR课堂、电子技能与实训仿真教学系统、3D测试机仿真系统及“1+X”电子实训平台，多样的资源不仅仅保证了学生线上实训，还满足了学生个性化学习的需要，采用了第三方评价机构的“1+X”集成电路开发与测试等级证书考核平台，将课程内容与“1+X”证书的考点相结合，保证了“1+X”证书的落地[8]。如图4 所示。

6“ 三层多元化”的闭环评价模式

本课程基于“项目-任务-子任务”的三层可评可测的闭环评价体系，优化整合教学步骤。

项目层将每个任务按比例汇总。项目层的总分采用任务得分+“1+X”课证融合点考核成绩+标兵得到总分。任务层采用全过程评价方式，分为线上智能评价和线下人工评分两部分。线上智能评价包含课前的自主学习评价、课中学生活动评价、课后的拓展评价。线下人工评价包含线下任务工单评价和小组汇报评价。子任务层将劳动素养、职业素养、专业能力和创新能力有机融入，合理设置配比，综合评价学生。

评价体系中设立优秀学员和成长标兵，鼓励学生不断进步，设立了预警系统，及时提醒老师关注掉队学生。

课后依据评价结果动态调整教学策略和针对性的个性化辅导，如图5所示。

利用智能云平台，及时汇总学生的作业、课堂参与情况，并给予学生学习建议，统计能力达成度，进行全员全过程性评价，大数据监控学生成长指标。

7 学生综合素质有效提升，教学目标有效达成

7.1 职业能力、职业素养有效提升，教学目标达成度高

在国家级教学资源库的基础上，综合利用了Mul?tisim仿真软件、3D动画、电子技能与实践仿真系统、云平台等，有序推进教学活动，提升职业能力，提高了课堂效率。经过三芯模块三轮螺旋提升，学生的学习成绩和岗位核心能力“电路设计、装配、焊接、调试、检修”五大能力明显提高，如图6所示。全班均通过了“1+X”的企业模块考核认证，保证了课证融通的落地，综合考核评价优良率达100%。从学生评价反馈来看，整体满意度高，学生课堂参与率也比上一轮提高了5.7%。

7.2 学生学习兴趣、创新能力被激发，第二课堂收获满满

学生通过自主学习、小组合作，团队协作能力大大加强，学习兴趣和创新能力明显提升。全班有近半数学生加入了“电气201创客实训室”和“竞赛四促创客实训室”继续拓展学习，并和双导师共同创新，其中有两小组的发明专利进入实审阶段，如下图7所示，部分优秀成果得到了企业的肯定，作为一门专业基础课程，培养了学生的基础知识和基本技能，并锻炼了知识迁移的能力，通过对数字电路各种模块的学习，还能改进、搭建制作更多，功能也更丰富的电子产品，如：万年历、倒计时、风力摆、汽车仪表等。

7.3 评价体系科学合理，记录学生成长数据，智能帮助学生进步

评价体系科学合理，自动记录学生成长数据，帮助学生进步。利用智能云平台可以汇总学生的作业、课堂参与情况，及时给予学生学习建议，统计能力达成度，进行全过程过程性评价，大数据监控学生成长指标，激励学生不断超越自我。如图 8 所示。

7.4“六个协同”产教深度融合，学生教师共成长

聚焦产业，校企“六个协同”，产教深度融合，引入企业导师、企业课堂，在提供行业最新资源的同时，校企共同开发了3D测试机虚拟仿真平台、“1+X”电子实训云平台等，将新技术、新方法有机融入，更新专业知识库，做好课证融合，并不断用平台测试考核，规范学生的操作，提升学生实践技能。同时，教师信息化水平、教科研水平也得到有效提升，依托省级技能大师工作室，着力进行教学模式改革、校企科研共创成果。

7.5 德技并修，用行动书写最美有“芯”人的思政课

将思政、劳动精神、中华传统美德融入课堂，影响深入，并用行动展现新时代大学生的风采。在“以劳树德、以劳创新”活动月中， 学生开展了“7S 管理实践行”“焊接制作我最行”“社区家电 我来修”等活动，创新制作“净校园宣传车”“垃圾分类宣传牌”等。 在活动中学生提升了劳动素养、职业素养，锻炼了职业技能，激发了创新能力，传承了中华美德。

8 总结

在产教深度融合的情况下，校企双方“六个协同”，对数字电子技术这门课程进行了改革，保证了人才培养的质量。依据国家《应用电子技术》人才培养方案，结合“1+X”集成开路开发及测试技能等级证书及电子工艺国际标准，将新技术、新工艺、新方法有机融入，对教学内容进行了重构，并开发活页式教材，教学策略采用了“逐阶递进、双师共导、虚实融合”的教学模式，开展“ 任务驱动、四堂合一、三线融合”的混合式翻转课堂教学，全方位保证“以学生为主体”，全程贯穿“三层多元化”过程化的评价体系，及时监控学生的成长，保证了教学策略的有效性，圆满地达到的教学目标。

参考文献：

[1] 贾绍芝，杨杰.疫情防控期间多形式线上教学模式在“数字电子技术基础”中的实践探索[J].工业和信息化教育，2021（8）：82-87.

[2] 潘萍.数字电子技术课程的混合式教学实践[J].电子技术，2021，50（7）：192-193.

[3] 苏明敏，李栋.基于EDA技术的数字电子技术课程改革[J].产业与科技论坛，2021，20（16）：130-131.

[4] 余永来.Multisim与数字电子技术的结合应用[J].电子技术与软件工程，2021（15）：86-87.

[5] 徐琬婷.高职数电技术教学改革策略探析[J].芜湖职业技术学院学报，2017，19（2）：22-25.

[6] 李建霞，闫朝阳.工程教育专业认证背景下数字电子技术实验改革[J].实验室研究与探索，2017，36（1）：156-159.

[7] 董玉冰，李明晶.新工科背景下混合式创新教学在数字电子课程中的应用探索[J].长春大学学报，2017，27（10）：117-120.

[8] 范平青.基于Multisim的数字电子技术应用分析[J].信息记录材料，2021，22（3）：69-70.

【通联编辑：王 力】

基金项目：安徽省中国特色学徒制项目《交通技术装备群现代学徒制》（编号：2021xdxtz076） ；安徽省教育厅重点研究项目《产教融合视域下立体交通专业群岗课赛证”综合育人培养模式创新研究》（编号：2022jyxm1777）；芜湖职业技术学院质量工程徐琬婷技术技能工作室