應用型人才需求驅動下的數字電子技術基礎課程教學模式創新

摘" 要" 社會形勢以及工業技術的發展，對高素質應用型人才的需求越來越迫切，尤其是智能制造行業，人才供給和產業需求在質量、水平、結構等方面還不能完全平衡，所以在人才培養過程中要更加強調學生的實踐能力和知識轉化能力的提升。以實踐性較強的數字電子技術基礎課程為例，對當前教學模式的優缺點以及課程特點進行討論，探索如何在教學中提升學生的實踐能力和知識轉化能力，提出一種師生共同授課的教學模式，可以對其他同類型專業課程的教學模式探索提供有益參考。

關鍵詞" 應用型人才；數字電子技術基礎；教學模式；師生共同授課；對分課堂；EDA

中圖分類號：G642.0" " 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）15-00-04

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2024.15.085

0" 引言

在當前形勢下，高等教育正處于轉型階段，以往的傳統發展優勢逐漸弱化，高素質應用型人才需求量急劇提升，人才供給與產業需求結構矛盾亟須解決。高校作為應用型人才培養的主體，做了許多實踐和探索，現代產業學院建設[1]、“校企合作”“技能競賽”雙驅課程改革實踐[2]、科教產教融合金課建設[3]、產教融合人才培養模式探索[4]、產教融合型課程建設[5]等，都為應用型人才的培養奠定了重要基礎。本文以人才培養環節的教學過程為出發點，以實踐性較強的數字電子技術基礎課程為例，分析教學模式以及課程特點，探究在教學過程中如何促進學生實踐能力、知識轉化能力的提升，達到培養應用型人才的目的。

1" 數字電子技術基礎課程特點分析

數字電子技術基礎課程是電子信息類專業的主干專業基礎課程，概念性及實踐性均很強，其教學目的是使學生掌握數字邏輯電路最基本的分析方法、設計方法和常用數字器件的應用技術，以便為后續課程的學習和今后的工作打下基礎。由于數字技術發展迅速，特別是EDA技術日益成熟和完善，可編程邏輯器件已得到普遍應用，使數字電子技術及其應用的領域越來越廣，因此，該課程一直存在教學課時少與教學內容多、傳統設計方法與現代設計方法不同等方面的矛盾，這和當前人才供給與產業需求不平衡的矛盾相呼應。所以，如何在有限的學時內使學生既能掌握好必備的基礎理論知識，又能盡快入門并掌握實踐技能，是需要重視的問題。

數字電子技術基礎課程的理論知識主要由核心

內容和必備基礎知識兩部分組成：核心內容為組合

邏輯電路、時序邏輯電路的分析方法和設計方法，

必備基礎知識為邏輯代數基礎、數字器件（含門電

路、觸發器、半導體存儲器和可編程邏輯器件）的

基本電氣特性。課程的實踐性主要體現在EDA軟件

的使用，會用EDA軟件對常用集成器件、典型的單

元組合電路、單元時序電路和綜合應用實例進行仿

真實驗與分析。數字電子技術基礎課程的教學模式

需要根據學生的實際情況和實驗條件制定，要在

教學過程中使學生逐步掌握EWB、Multisim、Max+plus、QuartusⅡ等EDA軟件的基本使用，學會查閱器件手冊的方法，增強對器件功能表及時序波形的認識，引導學生利用EDA仿真技術化解課程難點，加深對典型單元電路及系統分析、設計方法的理解，最終要達到理論知識支撐實踐能力、實踐收獲反哺知識提升的效果，達成應用型人才的培養目標。

2" 師生共同授課教學模式及特點

數字電子技術基礎課程教學內容的組織或者教學可以根據課程內容特性采取多種方式，可以選擇以數字器件為主線的教學模式，即介紹硬件電路后再介紹EDA的內容；也可選擇以EDA設計方法為主線的教學模式，即采用中、小規模集成電路的設計和PLD設計相互融合、滲透的方法組織教學。無論采用哪種教學模式，理論教學都必須與實驗教學緊密結合，才能收到較好的效果。

當下的教學模式大多是以學生為主體，采用對分課堂[6]、線上線下混合[7]等方式進行授課，雖然相較傳統授課模式來說在一定程度上可以增強學生的知識轉化吸收效果，但仍然會存在覆蓋不全面、授課進度拖慢的問題。例如：田亞男等[8]進行基于翻轉課堂教學模式的數字電子技術基礎課程教學實踐，學生參與度低的問題得到有效改善；司慧玲[9]通過項目式教學研究如何利用Proteus仿真軟件進行數字電子技術基礎課程教學改革，較好地提高了學生的積極性；彭朝琴等[10]基于數字電子技術基礎課程進行線上線下混合式教學模式探索與實踐，在學生課堂考核評價方面做了相關研究。這些探索實踐都提供了很好的思路，但是不可避免地會存在學生參與程度不均衡、部分環節授課用時太多等

情況。

結合上述學者提出的數字電子技術基礎課程授課模式的有益經驗以及學生實際情況，提出師生共同授課的教學模式，主講人為教師與學生，且授課內容各有分工，其特點為：教師引導、學生輔助、互換思考、共同授課。

1）教師引導。教師作為知識傳輸主體，應占主導地位，需對學生的學習過程加以引導，主要體現在課前、課中和課后三方面。課前應提前為學生梳理課程內容大綱，使學生對本節課內容有大致把握，提升學生自信；課中應引導學生進行發散性思考，避免填鴨式授課，對學生描述不清的內容加以引導；課后應基于授課內容為學生布置針對性題

目，引導學生思考解題思路，對知識內容產生自己的理解，而不拘泥于課本上的固定思路，避免學生成為解題機器。

2）學生輔助。學生作為知識接受方，不僅要學會理論知識，還要思考為什么，要從內容本身理解前因后果。在本模式下，教師將授課內容分塊，部分模塊挑選學生講解，給予學生思考與準備的時間，最后教師進行總結。此時學生成為授課的另一主體，臺下學生會更加關注臺上學生講解時的思路與問題并加以思考，可以大幅提升學習積極性，保證授課進度。

3）互換思考。在學生授課時，教師可以通過學生授課情況和提問情況分析學生的理解難點在哪里，代入學生思想，思考學生的心理活動，思考如何更加通俗易懂地引導學生理解知識點。在教師作最后總結時，學生可以明確地知道教師在強調什么，更容易找到問題的關鍵點。

4）共同授課。學生參與授課，不僅是接受知識的主體，也是分析問題、傳輸知識的主體，可以參與整個教學環節，真正做到以學生為本。

3" 授課案例

以課程內容“常用中規模組合邏輯器件——顯示譯碼器”為例，解釋師生共同授課教學模式的特點及優勢，課程的組織形式和實施步驟如下。

3.1" 課前準備

授課教師在課前將本節課所學內容提前進行分塊并下發給學生，同時將學生按學號分為五組，每組7～8人，各組學生按其負責模塊預習并準備上講臺授課。每節課動態調整分組順序與方式，避免學生在后續課程存留陳舊思維，只對部分內容進行預習。圍繞課程內容及教學目標布置學生預習模塊，如表1所示。

3.2" 課堂過程實施

授課過程采用分組形式，學生按照分組就座，正式講授前為學生預留5分鐘時間討論預習結果，在小組內意見統一后，開始內容講授。首先由授課教師提出引導問題：譯碼器的作用是什么？譯碼器如何實現譯碼功能？挑選第一組中一名學生回答問題，之后選取第一組中兩名學生分別講解二進制譯碼器與二—十進制譯碼器的功能與使用方式，最后由授課教師進行總結，指出講解學生的疏漏之處，并讓全班學生進行思考。

第二模塊同樣由教師進行引導：如何將二進制代碼表示的數字或字符等信息直觀地表示出來？第二組組內討論后推選代表回答并進行講解，小組代表講解之后，由小組間討論其解答是否正確，最后由教師給出正確答案并分析顯示譯碼器和普通譯碼器的聯系與區別。

第三模塊與第四模塊實踐性較強，可以較好地鍛煉學生的分析能力，故采取完全由學生講解的形式，學生可以采用板書講解或者使用提前制作的PPT輔助講解，最后教師引導其他各組相互進行點評并總結。

最后一個模塊由授課教師提出問題：熄滅輸入與紋波滅零輸入有什么區別？為什么要設置這兩種信號輸入？引導全班學生思考，隨后第五組學生進行解答。

整個過程各組得分計入期末平時成績。

師生共同授課的模式實現了教師與學生身份的互換，教師更多地作為傾聽者去了解學生的心理動態，從而對授課內容進行調整。其中，教師提問及總結環節占20%的課時，學生講解占80%的課時。

3.3" 課后實踐

課后，為了檢測學生對于知識的吸收程度，在超星學習通平臺發布實踐題目。實踐題目多基于EWB、Multisim、Max+plus、QuartusⅡ等EDA軟件

進行仿真與信號分析。

4" 實施效果與分析

截至目前，數字電子技術基礎課程教學團隊的教學模式改革已經在太原學院智能與自動化系持續進行了三輪教學實踐，教學模式改革探索中的過程資料包括學生平時成績（由課堂考勤、課堂考核、平時作業、實驗四部分組成）、期末成績、學生評教結果等，均為教學模式的改進提供了重要支撐。數字電子技術基礎課程面向大二學生開設，由于2019級學生為第一屆智能科學與技術專業學生，故采用傳統授課方法，對2020級學生授課時采用對分課堂教學模式，筆者所教2021級學生則采用本文所述的師生共同授課教學模式。

4.1" 實施效果對比

從反映學生學習狀況的客觀（學生期末成績）與主觀（學生評教詞條占比）兩個方面進行分析。

2019級、2020級及2021級學生人數分別為39人、42人和43人，對比三屆學生的期末考試成績及成績分布，結果如表2所示。

分析三屆學生成績情況可知，每屆學生期末成績均基本服從正態分布，但隨著教學模式的變化，其優秀學生比例及不及格學生比例出現較大不同。具體來說，2019級無90分及以上的學生，2020級、2021級90分及以上學生人數分別為3人和5人，表明新型教學模式的實施對部分優秀學生的學習有一定促進作用；2020級采用對分課堂教學模式，但掛科學生人數明顯增加，學生自律能力不強；同時可以發現，使用師生共同授課教學模式的班級成績均分高于前兩種授課模式。

綜上可知，師生共同授課教學模式有正面效果，對班級成績提升有一定促進作用。

期末學生評教表現了學生對于教學模式的主觀感受，一定程度上可以體現教學模式的實施效果。筆者從所教2021級學生評教結果中進行關鍵詞篩選，主要從教學進度、學習興趣、課堂參與度三個方面進行統計，分析學生對于師生共同授課教學模式的評價，結果如表3所示。

分析評教結果可知，師生共同授課教學模式極大地提升了學生的學習興趣和課堂參與度，同時在頻繁增加課堂互動的情況下教學進度仍可以基本保持正常。結合期末成績對比情況來看，師生共同授課教學模式收到較好的教學效果。

4.2" 問題及解決策略

本文所述教學模式是在應用型人才需求驅動下提出的，從教學模式改革過程中的期末成績對比分析來看，已取得一定效果，但離高素質應用型人才產出還有一定距離。從學生評教結果來看，存在部分學生難以集中注意力、部分學習內容無法全部理解等情況，這與學生自身特點、自學能力、自律程度以及學校教學條件等方面有著緊密的聯系。

在進行學生分組時，僅依據學號進行分配難以全面顧及每位學生的學習實際。因此，在正式授課之前，與輔導員的深入溝通顯得尤為重要。需要提前綜合考量學生的多方面因素，包括但不限于他們現有的知識結構、興趣偏好、思維活躍度與模式、認知發展水平及成長規律；同時，還需關注學生的生理與心理健康狀況、個性特征、發展現狀及未來潛力；進一步地，學生的學習動機、具體學習內容、偏好的學習方式、時間管理能力及學習成效也是不可忽視的要素；此外，學生的生活背景、學習環境以及他們的最近發展區、學習過程中的情感體驗、成就感等也是學情分析的關鍵環節。基于這些全面而細致的學情分析，制定個性化的教學策略，因材施教，從而科學合理地劃分教學小組，以促進每位學生的全面發展與成長。

此外，相較于對分課堂、翻轉課堂等教學模式，師生共同授課教學模式的教學過程相對緊湊，但仍存在師生互動頻次高的情況，若學生反應較慢，不可避免地會出現拖慢教學進度的情況，此時需要教師有較強的控場能力。

同時，要優化教學硬件條件和線上教學資源，實踐性強的課程對學生的動手能力要求較高，學生在動手過程中學習效率也會有較大提升，但往往高校無法提供足夠的實驗室資源。針對學生部分內容學習較慢的情況，考慮結合部分線上教學資源幫助學生查漏補缺，因材施教，讓學生體驗“蹦一蹦才能夠得著”的學習挑戰，增強學生自律及自學能力，促進學生綜合素質提升。

5" 結束語

師生共同授課教學模式在數字電子技術基礎課程中得到了良好的應用實踐。師生之間、生生之間的頻繁互動在增強課程趣味性的同時提升了學生的學習積極性，這種模式更加強調學生在教學中的主體地位，避免了填鴨式教學的問題。學生直接參與課程內容的講解，不僅可以更好地吸收知識，還可以提前體會工作狀態，滿足應用型人才培養的需求。師生共同授課教學模式與數字電子技術基礎課程教學的結合是一次良好的嘗試，可以對其他課程的教學模式探索提供有益參考，對改善同類型的專業課程教學現狀具有積極意義。

6" 參考文獻

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*項目來源：2023年太原學院院級一流課程“數字邏輯與數字系統”；2023年山西省高等學校一般性教學改革創新立項項目“基于OBE的人工智能實踐課程教學模式研究——以Python課程為例”（項目編號：J20231428）；2022年度山西省高等學校科技創新計劃項目“基于矢量聽器微陣的多目標定位算法研究”（項目編號：2022L575）、“基于小波變換的通信信號光時域反射系統優化算法”（項目編號：2022L577）。

作者簡介：籍明慧，助教；苗麗娟，講師；尚珍珍，博士，副教授。