基于思政元素的數字電子技術教學改革探索

詹湘琳

（中國民航大學電子信息與自動化學院，天津 300300）

數字電子技術是中國民航大學航空電子專業的一門基礎課程。目前，該課程的教學方法主要是按照教學大綱，通過課堂講授數字電子技術知識點，包括CMOS、TTL 器件，組合和時序邏輯電路，脈沖發生電路、存儲器和可編程邏輯器件的簡介以及AD、DA 等主要內容。而實驗部分是在基礎實驗中心完成，包括驗證型實驗和設計型實驗。通過這兩部分的教學，學生應該能對數字電路有基本的認識，了解數字電路的分析和設計方法。經過多年的教學筆者發現，如何更好地調動學生的學習積極性是一個永恒的研究課題。

數字電子技術課程的知識有其自身的特點：知識點可以進行模塊化分解。盡管如此，筆者多年的教學經驗表明，學生對于模塊化的知識仍感枯燥。因此，本文探索將思政元素與數字電子技術知識相結合的可能性，旨在提升課堂教學質量，讓課堂成為學生愛國主義教育的前沿陣地、成為點燃學生理想的火把，實現課程思政的教學改革目標。

本文以設計教學改革目標為出發點，通過設計基于思政教育的教學內容和課堂教學環節、構建數字化教學資源，激勵學生奮發圖強，幫助學生樹立正確的人生觀和價值觀。正如習近平總書記在《思政課是落實立德樹人根本任務的關鍵課程》中強調的：“要有仁愛情懷，把對家國的愛、對教育的愛、對學生的愛融為一體，心中始終裝著學生，讓思政課成為一門有溫度的課”。

一、基于思政元素的教學改革目標設計

雖然在之前的數字電子技術教學改革中，筆者已經將課程內容進行了模塊化劃分，力圖做到讓知識具有整體性、銜接性，并在授課過程中注意模塊之間的連貫性。但是學生仍然反映學起來枯燥，有時候甚至感到迷茫，與教師的要求存在距離。

親其師，才能信其道。怎樣才能拉近師生之間的距離呢？本文嘗試將思政元素加入數字電子技術的課堂教學中。基于思政元素的數字電子技術教學改革首先從教學目標的設計開始，做到思想政治教育的兩個基本維度：知識傳授和價值引領的有機融合，以實現在知識傳授中開展價值引領、在價值引領中進行知識傳授的教學改革目標，拉近師生之間的距離。

二、基于思政元素的教學內容設計

教學內容的設計是以目前的教學日歷為藍本，以現有的教學模塊化內容為基礎，在相關知識內容講解之前，融入課程思政內容。

（一）數字電子技術的發展

在緒論模塊中，應讓學生了解本門課程的歷史、現狀和今后的發展方向,但目前以數字電子技術的發展歷程為主。雖然這延伸了教材內容，但是學生只是作為旁觀者，他們的學習熱情沒有被激發出來。因此，在本部分的教學內容設計上可以增加與國家、時政和行業發展相關的內容。例如，數字電子技術應用的一個重要領域就是手機。我國在手機行業經歷了從1G空白、2G跟隨、3G 參與、4G 追趕到5G 領跑的過程，從此有了話語權，發展壯大了智能手機行業，開啟了5G 時代的萬物互聯新模式。引進這樣的教學內容將增強學生的民族自豪感，培養學生的家國情懷。與此同時，引導學生正確面對我國目前所處的復雜國際形勢，以及我國信息產業“缺芯少核”的窘境，能夠讓學生認識到掌握核心技術的重要性、發展我國自己的芯片產業的迫切性，從而鼓勵學生認真學好相關的基礎學科知識并在此基礎上勇于自主創新。

（二）組合邏輯電路設計的基本原則和方法

組合邏輯電路的設計可以遵循一定的原則：根據設計命題的要求和選用的邏輯器件，設計構造出能實現預定功能、經濟合理的邏輯電路。也就是說，首先確定目標，然后從目前已有的器件中進行篩選，進一步設計電路。目前，本部分主要是梳理了教材內容，以例題講解的方式分步驟講授。雖然這樣講授條理性強，但部分學生認為該部分內容趨于格式化。這時，可以在現有內容的基礎上加入愛國主義教育的思政元素。2012 年11 月29 日，習近平總書記提出了“中華民族偉大復興的中國夢”。實現“中華民族偉大復興的中國夢”與組合邏輯電路的設計方法近似：首先確定奮斗目標，然后立足于現實，從而進一步設計奮斗道路、制訂合理的方案。通過加入思政元素，點燃學生心中的中國夢，激發學生刻苦學習、努力奮斗，讓學生意識到應“學以致用，用以報國”，為國家的富強、民族的振興而貢獻自己的力量。

（三）組合邏輯電路的競爭與冒險

組合邏輯電路存在競爭與冒險現象。競爭-冒險會降低電路工作的可靠性，成為電路正確工作的隱患。目前，該部分內容的講解以波形圖為基礎，以理論分析為主。學生只有高度集中注意力才能理解教師的講解內容。有些學生反映，只要稍微分心，整個知識點就聽不懂了。這時可以加入思政元素，以調節課堂氣氛。具體加入的思政元素是介紹部分同學畢業以后可能會從事民航的維修工作。這些工作就是要努力消除安全隱患。在此可以介紹一些由于維修人員的疏忽而引發的空難事件，從而將思政元素引申到學生應該端正學習態度上。目前，在學習上，學生應該對自己嚴格要求；今后走向機務維修工作崗位，要敬崗愛業，堅持嚴格的標準，消除工作中的安全隱患。可見，嚴格要求自己，消除隱患是以上專業知識與思政教育元素的契合點。另外，融入這些思政元素還可以培養學生嚴謹的治學態度和腳踏實地的實干精神。只有腳踏實地，不好高騖遠，才能不斷前進。

（四）觸發器

第五章介紹具有存儲功能的觸發器。目前通過講解電路結構及輸入信號和輸出信號的變化，學生能理解一個觸發器能存儲一位二進制數的特點。由于涉及門電路的工作原理，部分學生對學習感到迷茫，不知道學這些有什么用。由于本部分的知識模塊在整個教學體系中處于中間位置，這時學生的學習積極性明顯不如課程開始階段。所以，在這里可以引入的思政元素是對計算機存儲做出重要貢獻、被稱為“計算機之父”的科學家馮·諾伊曼的介紹。馮·諾伊曼雖然經歷了一戰的動蕩，但是憑著自身的努力，利用空余時間研讀數學、寫文章，在數學、物理、化學三個領域做出了重要貢獻，而且在經濟學方面被譽為“博弈論之父”，無愧是20世紀最偉大的全才之一。通過加入這些思政元素，可以提醒學生認真利用自己的空余時間，不要在刷朋友圈、玩電子游戲這些休閑娛樂活動上消耗自己的主要精力，要為活出精彩的青春而拼搏。

（五）時序邏輯電路及計數器

時序邏輯電路是一類重要的數字電路。目前與組合邏輯電路的講解類似，通過例題解析，學生能理解時序電路的特點。一般在最后，需要判斷設計的時序電路是否具有自啟動功能。但是由于過程較復雜，講解的時間比較長，學生的注意力很難長時間保持集中。學生普遍反映這部分的內容比較難。這時，可以通過加入思政元素來緩解學生疲勞的學習狀態。時序電路的功能之一是構成由若干個狀態形成的有效循環，而每一個有效循環中的狀態稱為有效狀態。與此相似，沒有進入有效循環中的狀態就是無效狀態。而時序邏輯電路可能由于受到某種干擾，在電路啟動后就進入某種無效狀態中，經過若干時鐘脈沖后，輸出仍無法進入有效狀態中，這使電路無法自啟動。為此，需要對電路做出一定的修改，使得電路經過一定的時鐘脈沖后能自動進入到有效狀態循環中。學生在調整學習、生活狀態時可以借鑒時序邏輯電路的自啟動問題。首先要建立一套有效的自我調節機制，疏導和排解自己的負面情緒，使自己盡快進入有效的生活狀態中。比如，可以通過向有經驗的人請教、培養廣泛的興趣愛好、進行體育鍛煉等，幫助自己從無效狀態恢復到一種有效的生活狀態中。這樣可以培養學生的抗壓性和抗挫折能力，提高學生的心理素質。

（六）模-數及數-模轉換器

模-數與數-模轉換器是模擬與數字世界的一種接口，也是一種應用廣泛、十分重要的中規模集成電路。在講解這部分的內容時，可先講其應用背景，讓學生了解模-數與數-模轉換的概念。這部分可以加入集成電路經歷了小規模、中規模、大規模到超大規模的發展歷程的介紹，讓學生感受到電子技術已經滲透到日常生活中，其發展日新月異，只有不斷地學習，讓自己保持核心競爭力，才不會被時代淘汰。我國具有代表性的民營企業華為公司就是一個這樣具有競爭力和活力的公司，其生產手機的銷售量在2018年就超過了蘋果、三星等國際巨頭，在全球的銷售量遙遙領先。它的發展壯大與中國特色社會主義制度、與國家的發展和進步是密不可分的。然后進一步引導學生，能幸福地在學校里讀書，要感恩國家和黨，畢業后應立志扎根于民航業，做一個對社會有用的人，實現自我價值。這樣引入思政元素，可以增強學生的民族自豪感和制度自信。

三、基于思政元素的教學資源和教學載體的設計

數字電子技術課程的思政資源主要有著名人物的奮斗事跡、與國家強盛相關的科學技術發展時政要聞或者視頻、與數字電子技術發展相關的人文教育等。當然，思政資源也不局限于這三類。教師的生活經驗、日常生活中的小小感動、美好瞬間，甚至于一草一木都可以成為點亮學生熱愛生活的素材。所以，需要從豐富的思政資源中，深入挖掘、不斷收集和整理上課能夠用到的思政素材，構建多維度、開放性的數字電子技術思政素材庫。另外，教師應根據學生的反饋，修改思政素材。綜上所述，思政資源平臺的素材及相應的用途可用表1總結如下。

表1 數字電子技術思政資源平臺

因此，構建豐富的思政教學資源是實施思政教學改革重要且有效的途徑。首先，需要通過互聯網廣泛收集并整理相關資料，然后對這些內容進行歸納總結和分類，最后通過學生的教學反饋對構建的教學資源素材進行修改完善。

融入的思政內容可以是文字、音頻、視頻、圖片，其教學載體可以是PPT、音頻視頻的播放，也可以是教師的課堂口述。雖然課堂上加入的思政教學不可避免地會占用部分上課時間，但是可以通過其他教學方式進行彌補。比如利用課下微信答疑、釘釘和騰訊等網絡課堂，MOOC 平臺、“雨課堂”等線上線下相結合的教學方式，把課程的教學課件、教學任務書、教案和考核標準等相關課程信息發送給學生，以彌補學時的不足。采用線上、線下，課內、課外多維度的學習方式，可以提高學生的學習興趣和自學能力。

四、教學反饋

經過一個學期的教學實踐，基于思政元素的數字電子技術教學改革取得了一定的教學成效。受疫情影響，雖然教學以網絡教學為主，輔以華中科技大學的視頻教學，但是教師通過加入一定的思政元素，調節了課堂氣氛。在2018—2019學年第二學期，對未加入思政教育的數字電子技術的教學與加入思政教育的學生成績進行對比（兩屆學生都是76 人，都是3 人未參加期末考試）：未加入思政教育時，有10人不及格，而加入思政教育后，不及格人數只有5 人；90 分以上的優秀人數也由7 人上升為10 人；及格率從86%上升到93%。由此可見，教學改革取得了良好的教學效果。

另外，從調查問卷反饋的信息可以發現，學生對加入的思政元素都很認可，給予了充分肯定。但學生也認為，思政元素的加入最好能做到潤物細無聲，而不是強行加入，否則會感到很生硬。學生對人物傳記、時政要聞都很感興趣。不過，學生對于這類思政元素的切入點也很關注。比如，對于時政要聞，有一位學生提出，需要注意對這類素材的引導，不要出現偏差。這也是教師需要注意把握的內容。

五、結束語

針對課堂上如何拉近學生與教師之間的距離、充分調動學生的學習積極性問題，課題組將思政元素引入數字電子技術課程中，嘗試解決上述難題。通過設計教學目標、教學內容和教學載體，構建立體教學資源，在教學過程中將價值引領與知識傳授結合起來，摒棄知識滿堂灌的“填鴨式”教育，讓學生感受到知識的力量，這種做法活躍了課堂氛圍，提高了學生應用知識和邏輯分析的能力，也增強了學生的愛國情懷。