高等教育課程改革中信息技術的應用探索

劉金芳 劉磊 劉瑤 張鵬

DOI：10.19850/j.cnki.2096-4706.2021.09.050

摘? 要：隨著互聯網等技術的廣泛應用，各高校積極開展信息化建設，推行智慧教學，探索信息技術與教育的融合。文章基于“數字邏輯”課程信息化建設的現狀，從提升教師信息化教學能力，建設教學資源庫，“數字邏輯”課程與理論教學、實踐教學、思政教學融合等多個角度來探索信息技術的應用和實施路徑。信息技術與高等教育的深度融合已是大勢所趨，并將推動高等教育教學改革不斷前進。

關鍵詞：信息技術;高等教育;數字邏輯;教學改革

中圖文分類號：TP331.1;G434? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? 文章編號：2096-4706（2021）09-0195-04

The Exploration of Information Technology Application in?Higher Education Curriculum Reform

——Take “Digital Logic” Course as an Example

LIU Jinfang1，LIU Lei1，LIU Yao1，ZHANG Peng2

（1.Lingnan Normal University，ZhanJiang? 524048，China;2.Qiqihar University，Qiqihar? 161006，China）

Abstract：With the wide application of internet and other technologies，universities actively carry out informatization construction，promote wisdom teaching，and explore the integration of information technology and education. Based on the current situation of “Digital Logic” course informatization construction，this paper explores the application and implementation path of information technology from the perspectives of improving teachersinformatization teaching ability，building teaching resource base，and integrating theory teaching，practice teaching and ideological and political teaching with “Digital Logic” course. The deep integration of information technology and higher education has been the general trend and will promote the teaching reform of higher education.

Keywords：information technology;higher education;digital logic;teaching reform

0? 引? 言

近年來，隨著信息技術、物聯網、大數據等技術的飛速發展，高等教育理念也發生了新的變化，信息化建設已成為高等學校教育和發展的主要趨勢。《國家教育事業發展“十三五”規劃》文件中提出“要以教育信息化推動教育現代化，積極促進信息技術與教育的融合創新發展”。《中國教育現代化2035》中也提到“要提高教師現代信息技術與教育教學深度融合的能力，推進智慧教育，強化學習共同體”。當前，信息技術正逐漸改變傳統的高等教育生態、高校課堂形態、班級形態，高等教育已經進入“用技術支撐實現教育體系變革”的成熟階段。特別是新冠疫情時期對在線教學需求的提升，更加快了信息化手段在課堂教學中的應用速度。就目前來看，全國各類院校在基礎設施建設、信息技術與教學有機結合的軟硬件方面都投入了相當的資源，使信息技術與教育的融合方式方法發生了深刻變革，并取得了一定的成效。本文以計算機類專業基礎課“數字邏輯”為例，探索了信息技術在理論和實踐教學中的應用優勢和應用方法，充分發揮其在驅動教學高質量發展中的作用。

1? “數字邏輯”課程信息化建設現狀

集成電路技術的飛速發展使得新器件、新組件層出不窮，新概念及新方法不斷涌現，這將導致“數字邏輯”課程的教學面臨嚴峻的挑戰。在理論教學環節，多數教材更新較慢，無法跟上時代技術前進的步伐，缺乏最前沿相關技術的介紹，且通常采用教師講解、學生被動接受的教學模式。這種“滿堂灌”的教學方式使學生的課堂參與度較低，因此學生難以真正融入教學過程中，導致教學效率低、教學效果差。在實驗環節，“數字邏輯”的實驗內容陳舊單一，且多以驗證性實驗為主，強調對知識點的理解和掌握，但對于學生能力的提升無法發揮積極的作用。在思政環節，高校思政教育的建設及發展一直處于時代的前沿。在全國范圍內如火如荼開展的高校教師教學大賽、教學創新大賽等，全面落實了新時代立德樹人的根本任務，打造了教學改革的風向標，實現了卓越教學的價值追求。如何利用“互聯網+”“大數據”等新興信息技術有效推動高校思政教育的進一步發展，以滿足當代教師和學生的需求，成為教育工作者普遍關注的時代命題。

作為計算機類的專業基礎課程，本課程應以高速發展的數字集成電路為紐帶，以“夯實基礎、開拓視野、激發潛力、提升素質”為總體目標，在要求學生系統地掌握邏輯電路的分析、設計與應用的同時，融合時代元素，將價值導向與素質教育、能力培養有機結合，將教學目標細化為知識、能力、德育三個分目標。

2? “數字邏輯”課程中信息技術的應用探索

在高等教育信息化建設推動教育教學改革的實踐中，教師需要充分理解信息化教學的內涵和優勢，繼而推動教學改革不斷發展。在“數字邏輯”課程中，要實現信息技術與教育教學的融合可以從以下幾個方面開展。

2.1? 教師信息化教學能力的提升

《教育信息化2.0行動計劃》中曾提到“要大力提升教師信息素養，推動教師積極有效開展教育教學”。課程教學的改革和創新離不開現代信息技術與教育教學的深度融合。目前，各高校正不斷加大能支持信息化教學的硬件設施與軟件資源的建設力度，通過建設數字化校園，鼓勵開展“線上+線下”混合式教學，制定激勵機制等方式為開展信息化教學創造條件。在成熟機制及技術的有力支持下，教師選擇信息化教學方式，主動增強自身信息化教學能力的意愿明顯提升。通過參加信息化教學能力培訓、專家講座和課堂展示，教師能進一步掌握信息化教學的理念、方式及實踐運用技巧，使其可利用先進的信息化教學工具，構建智慧教學環境，創新教學模式。

2.2? 數字化教學資源庫的建設

教學資源庫可以為教師課堂教學現代化提供充足的保障，因此建設一個開放性、內容豐富并具有特色的教學資源庫越來越重要：

（1）在開展教學活動前，教師要注重教育資源的挖掘及整合，實現教育資源的優化配置。借助信息網絡工具，利用高等教育的慕課、微課等優質教學資源可以取眾人之長，打破普通大學和一流大學間的壁壘、打破時間及空間限制，突破傳統課堂的邊界藩籬，真正實現教育資源配置效率的最大化。

（2）建立以圖片、動畫仿真、短視頻為主的形象化教學完整課件，在現有教材的基礎上融入最新科研成果及思政元素，保證本門課程的先進性。

（3）建立包括教學大綱、電子教案、實驗演示以及適于網絡發布的雨課堂練習題、試題庫等課程資源，利用高校已建成的智慧課堂系統實現師生互動。

2.3? 信息化技術與理論教學的融合

人工智能技術的飛速發展為課堂教學帶來了無限的發展機遇。教學智能化是教學數字化的進一步發展，是教育領域對技術發展的主動追求和深入應用，是教學現代化的體現。在課堂教學前后，學生可以利用資源庫中的微課教學資源針對具體的知識點開展預習和復習，以契合當前智能化、移動化、碎片化的學習趨勢。在課堂教學中，教師可以利用更加“智慧”的教學環境，更好地收集教學過程信息，并利用其智慧屬性對數據加以分析。目前被各高校廣泛使用的“雨課堂”“超星學習通”“學堂在線”等移動學習軟件大都具有收集、統計、分析數據等功能。

例如，在我校推廣的雨課堂教學具有簽到、隨機點名、課件發布、疑問反饋、分組、討論、作業批改、答題情況統計分析等功能，教師在知識點講授后可發布相應的測試題，并利用雨課堂的數據分析功能，生成教學反饋信息，對教師教學的各個環節進行精細化指導。圖1～4為“數字邏輯”課程實際教學環節產生的部分數據。通過“教—學—反饋”這樣的有效循環可以達到提升教學效果的目的，且能夠幫助教師充分利用課堂時間，擺脫許多繁重、重復性的工作，減少耗費在教學反饋階段的時間和精力。

2.4? 信息化技術與實踐教學的融合

“數字邏輯”課程是計算類的專業基礎課，其配套的“數字邏輯實驗”在該專業的硬件課程群中占據著重要地位。隨著當前集成電路技術的飛速發展，數字系統的開發已由基于標準芯片的電路連接設計轉變為基于硬件編程的大規模集成電路設計，故而實驗課程教學也應朝著“硬件軟件化”的方向轉變。實驗教學將原有硬件實驗與EDA實驗相結合。通過訪問資源庫中的實驗演示、短視頻等資源可以讓學生開拓視野、提升學習興趣并盡快掌握EDA技術的原理和方法。在具體內容方面，可減少門電路參數測試、芯片參數分析等驗證性實驗，增加設計性實驗。為了增加知識的具象性，設計性實驗均來源于日常生活或實際工程案例，例如多數表決器、奇偶校驗器、CPU運算單元、交通燈控制電路等。通過EDA技術在“數字邏輯”實驗中的應用，學生可以克服現有硬件實驗條件的不足，并提高學生的開發設計數字系統的能力。

2.5? 信息化技術與思政教學的融合

思政課程，是進行思想政治教育的課程。在高等教育的范疇內對學生開展思想政治教育，不能只寄希望于思政課和輔導員，更要在貫穿整個大學生涯的專業課中實現立德樹人、潤物無聲。這就需要專業課教師深入發掘課程中蘊含的思政元素，實現知識傳授與價值引領的統一。

近年來，互聯網、大數據、虛擬現實等新興技術正不斷地重塑教育形態，思政教育的實踐路徑有了新的載體和形式。在全國掀起思政教育的熱潮下，如何利用信息技術實現思政教育的創新已成為當前的熱點問題并取得了一定的研究成果。通過課程資源建設、教學模式改革能夠有效提升思政教育的時效性。

一方面需要專業課教師具有一定的數據挖掘能力和數據分析能力，先了解學生對馬克思主義理論的傾向性，再采取精準數據分析、思考思政教育方式的創新。另一方面需要把思想政治教育融入教學的各個環節，利用虛擬現實技術的沉浸感和交互性，提高課程思政的教學效果。

例如在“邏輯代數基礎”這章，以我國“九章”計算機為例，講述了邏輯代數與電子計算機、量子計算機之間的關系。期間介紹國產計算機發展的艱辛歷程、超級計算機及量子計算機發展水平對國家的重要意義等，激發學生的學習興趣及愛國熱情，增強大學生的道路自信、制度自信和文化自信。又如，在講授組合邏輯電路的競爭冒險時，可引入唯物辯證法的最根本法則——矛盾論。為了避免邏輯電路的冗余，考慮電路的可靠性及成本問題，需要對電路進行化簡。但化簡后，又極可能產生錯誤的輸出。將電路問題引申為哲學問題，理清主要矛盾和次要矛盾的關系，潛移默化的引導學生樹立正確的世界觀。

3? 結? 論

在互聯網、大數據、人工智能等技術的支持下，在全新教育理念的引領下，在新冠疫情移動化教學的契機下，高等教育信息化建設獲得了千載難逢的發展機遇。隨著疫情防控的常態化，高等教學雖然已經回歸傳統教育的方式，但信息化教學的思想已經植入教師的腦海，改變了教師固有的教學觀念，越來越多的教師愿意嘗試用與時俱進的教學思想、全新的教學方式、靈活多變的教學手段不斷地豐富和充實課堂教學，延長課堂教學的時間，拓寬課堂教學的空間，激發學生的創新能力，提升教學效果。截至2020年4月，全國千余所高校開展線上教學，95萬余名高校教師開設在線課程，參加在線課程學習的人數累計達11.8億人次。信息化建設與高等教育的有效融合，將使傳統的高等教育煥發新的生機，并推動高等教育教學改革不斷發展。

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作者簡介：劉金芳（1982—），女，漢族，黑龍江哈爾濱人，講師，工學博士，研究方向：信息融合濾波理論、人工智能;劉磊（1981—），男，漢族，黑龍江哈爾濱人，高級工程師，工學學士

學位，研究方向：人工智能;劉瑤（1982—），女，漢族，黑龍江哈爾濱人，副教授，工學博士，研究方向：高光譜技術;張鵬（1982—），女，漢族，黑龍江齊齊哈爾人，副教授，工學博士，研究方向：信息融合濾波理論。

收稿日期：2021-04-23

基金項目：廣東省教育教學改革項目（387- LSJGZH1903）;嶺南師范學院教育教學改革項目（LSJGZH1903）;黑龍江省高等教育教學改革項目（SJGY20200781）;齊齊哈爾大學學位與研究生教育教學改革研究項目（JGXM_QUG_Z201 801）