新工科課程思政改革研究

中圖分類號：G641 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2096-000X（2025）14-0185-04

Abstract：ToimprovethequalityoftalentcultivationinChina'snewengineeringdisciplinesandfurther deepenthe ideologicalandpoliticalconstructionofcouses，itisnecesarytoimplementitineveryteachinglinkofachcourse.Tispaper conductsresearchontheprofesionalbasiccourseDigitalElectronicTechnologyinenginering，takingthecounterclassroomas anexample.Startingfromthereformofteachingobjectives，theintegrationdesignofprofesionalteachingandideologicaland politicaleducation，teachingmetods，etc.itexplorestherefomandpracticeofideologicalandpoliticaleducationinthenew engineeringcourse.Practicehasproventhatideologicalandpoiticaleducationinprofesionalcoursesisntan\"adition\"，buta methodof \"saltdisolvesinwater，moistensthingssilently\".Integratingideologicalandpoliticaleducationintocourseteaching can achieve a \"mutually beneficial and twice the result with half the effort\" cultivation effect.

Keywords：newengineeringdisciplines；courseideologicalandpoliticaleducation；DigitalElectronicTechnologycounter; integrated design

2016年以來，黨中央和教育部著力推動高校全面開展課程思政建設(shè)[1-2]。為應(yīng)對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，支撐“中國制造2025\"等一系列國家戰(zhàn)略，2017年2月以來，教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)。新工科專業(yè)的目標(biāo)是培養(yǎng)工程實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、具備國際競爭力的高素質(zhì)復(fù)合型人才。新工科的核心素養(yǎng)是“誠實(shí)正直、敬業(yè)、理解他人、工程倫理”，其本質(zhì)上是社會主義核心價(jià)值觀在工科中的實(shí)踐。面對新形勢，我們需要通過課程教學(xué)來實(shí)現(xiàn)專業(yè)知識、新工科素養(yǎng)和社會主義核心價(jià)值觀的協(xié)同育人，以實(shí)現(xiàn)新工科的人才培養(yǎng)目標(biāo)。

數(shù)字電子技術(shù)是高校電子通信、電氣工程、自動化等專業(yè)的基礎(chǔ)課程。這門課不僅涵蓋了自然科學(xué)、公理定理和方法流程等哲學(xué)思想相關(guān)的專業(yè)知識，還包括了電路的分析和設(shè)計(jì)，以及驗(yàn)證性和綜合設(shè)計(jì)性的實(shí)踐操作。該課程通過教學(xué)可以將知識體系、新工科核心素養(yǎng)及社會主義核心價(jià)值觀有機(jī)地融合。該課程的授課對象為電子信息工程專業(yè)的本科生，本團(tuán)隊(duì)于2020年開始新工科背景下課程思政的教學(xué)改革研究，于2021年獲批省高等教育教學(xué)研究和改革項(xiàng)目，經(jīng)過四輪課堂教學(xué)的實(shí)踐，得到了若干經(jīng)驗(yàn)并取得了顯著的成效。

當(dāng)前，我國新工科建設(shè)亟需改革傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式[4-5]。課程思政要求細(xì)化落實(shí)到每門課程的各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，其中課堂是最重要的環(huán)節(jié)。課程思政不是簡單的“加法”，而是一種將政治認(rèn)同、家國情懷、文化自信和工匠精神等元素與專業(yè)課程中的知識和技能傳授有機(jī)融合的方法[7-8。本文以計(jì)數(shù)器課堂為例，從教學(xué)設(shè)計(jì)和課堂教學(xué)等環(huán)節(jié)介紹具體開展新工科課程思政改革和實(shí)踐的方法。

一 課堂教學(xué)目標(biāo)

計(jì)數(shù)器屬于數(shù)字電子技術(shù)課程中第六章“時(shí)序邏輯電路\"的核心內(nèi)容。計(jì)數(shù)器具有計(jì)數(shù)、定時(shí)、分頻等功能，其應(yīng)用涉及日常生活、生產(chǎn)、軍事和航空領(lǐng)域。人類歷史中，計(jì)數(shù)方式反映著文明的程度和科技的發(fā)展。因此，課堂內(nèi)容具有鮮明的時(shí)代性和重要性。

新工科建設(shè)，旨在培養(yǎng)具備多元化思維和創(chuàng)新能力的卓越工程人才。本校電子信息工程專業(yè)的人才培養(yǎng)定位為：在信息通信、智能傳感等相關(guān)領(lǐng)域從事科學(xué)研究、應(yīng)用開發(fā)、技術(shù)支持等工作的高素質(zhì)專門人才。依據(jù)上述建設(shè)目標(biāo)和人才培養(yǎng)定位，本課程采用知識傳授、能力培養(yǎng)和價(jià)值塑造“三位一體\"的教育模式。結(jié)合計(jì)數(shù)器課堂內(nèi)容特色，在知識、能力、素質(zhì)和價(jià)值四個(gè)層面制定課堂的教學(xué)目標(biāo)，具體如圖1所示。

（1） 知識層面的目標(biāo)

熟悉同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器電路的結(jié)構(gòu)和工作原理；掌握中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器74160的功能（重點(diǎn)）；掌握計(jì)數(shù)器74160的應(yīng)用（難點(diǎn)），包括設(shè)計(jì)其他進(jìn)制計(jì)數(shù)器和簡單數(shù)字系統(tǒng)。

（二） 能力層面的目標(biāo)

具備根據(jù)電路結(jié)構(gòu)圖分析計(jì)數(shù)器邏輯功能的專業(yè)能力；具備根據(jù)應(yīng)用需求采用中規(guī)模集成器件74160設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)系統(tǒng)的工程實(shí)踐能力；具備獲取、分析和運(yùn)用計(jì)數(shù)器解決復(fù)雜工程問題的自主探究和終身學(xué)習(xí)能力。

（三） 素質(zhì)層面的目標(biāo)

培養(yǎng)學(xué)生面對復(fù)雜工程問題的探究能力、敢于挑戰(zhàn)實(shí)踐創(chuàng)新的科學(xué)素質(zhì)，以及在數(shù)字電子技術(shù)行業(yè)內(nèi)的全球視野和國際競爭力。

（四） 價(jià)值層面的目標(biāo)

結(jié)合計(jì)數(shù)方式的演變史、科學(xué)發(fā)展觀和教師自身科研成果，融人家國情懷，提升學(xué)生的內(nèi)驅(qū)力和使命擔(dān)當(dāng)；結(jié)合計(jì)數(shù)器的應(yīng)用案例，聚焦社會熱點(diǎn)和前沿技術(shù)，融入科學(xué)態(tài)度，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探究精神和科技報(bào)國責(zé)任感；對標(biāo)人才培養(yǎng)目標(biāo)，培養(yǎng)具備求實(shí)創(chuàng)新、一絲不茍和精益求精大國工匠精神的高素質(zhì)人才。

二 專業(yè)教學(xué)與思政教育的融合設(shè)計(jì)

計(jì)數(shù)器課堂作為工科專業(yè)基礎(chǔ)課程中的重點(diǎn)內(nèi)容，具有系統(tǒng)性強(qiáng)、邏輯推理深和實(shí)踐應(yīng)用廣的特色。本課堂主要采用內(nèi)隱的方式將專業(yè)知識和思政教育融合。在教學(xué)準(zhǔn)備過程中，注重思政素材的收集并寫人教學(xué)設(shè)計(jì)，指明思政素材和教學(xué)內(nèi)容之間的關(guān)聯(lián)。在課堂中，采用“課堂引入—原理分析—功能介紹—應(yīng)用舉例—設(shè)計(jì)實(shí)踐”的教學(xué)主線，將思政素材自然融入，實(shí)現(xiàn)“鹽溶于水、潤物無聲\"的思政育人目的。具體的融合設(shè)計(jì)手段如圖2所示。

（1） 課堂引入

在備課環(huán)節(jié)挖掘與計(jì)數(shù)器相關(guān)的思政素材，包括古人智慧、時(shí)政熱點(diǎn)、學(xué)科發(fā)展史和教師自身科研工作經(jīng)驗(yàn)等。通過礪儒云課堂發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)，上傳《計(jì)數(shù)方式的演變》《能干的計(jì)數(shù)器》等閱讀資料，引導(dǎo)學(xué)生主動了解計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)原理、邏輯關(guān)系和深層物理內(nèi)涵。基于預(yù)習(xí)的鋪墊，在課堂引入環(huán)節(jié)，先介紹古人的計(jì)時(shí)工具“日晷”，引導(dǎo)學(xué)生傳承中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，增加文化自信。然后提出問題：“現(xiàn)代社會怎么計(jì)時(shí)？”“數(shù)字時(shí)鐘如何計(jì)時(shí)？”通過問題導(dǎo)向式的引入，學(xué)生都陷入思考，帶著問題和興趣進(jìn)入后面的環(huán)節(jié)。

（二） 原理分析

首先介紹我國從原始社會、遠(yuǎn)古時(shí)期、春秋時(shí)期及唐代到現(xiàn)代的計(jì)數(shù)方式演變史。得益于計(jì)數(shù)技術(shù)的進(jìn)步，計(jì)數(shù)方式發(fā)生著演變，計(jì)數(shù)的效率和精確度不斷提高，也標(biāo)志著人類文明的不斷進(jìn)步。計(jì)數(shù)演變史的介紹，在增強(qiáng)同學(xué)們文化自信的同時(shí)，強(qiáng)調(diào)了家國情懷和擔(dān)當(dāng)意識。本課堂的重點(diǎn)為：十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的工作原理。為了幫助同學(xué)們深入理解該原理，先介紹傳統(tǒng)的五進(jìn)制的“正字計(jì)數(shù)法”，既能幫助同學(xué)們理解干進(jìn)制計(jì)數(shù)器的工作原理，也引領(lǐng)了正向價(jià)值觀。

（三） 功能介紹

計(jì)數(shù)器不單單能夠計(jì)數(shù)，還能夠計(jì)時(shí)、分頻、產(chǎn)生節(jié)拍脈沖等，因此應(yīng)用非常廣泛。本課堂所學(xué)的內(nèi)容為同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，行業(yè)在其基本功能的基礎(chǔ)上增加了同步預(yù)置數(shù)、異步清零和保持的功能，并將其制作成中規(guī)模集成電路74160。同學(xué)們可以在實(shí)驗(yàn)箱上驗(yàn)證74160芯片的各項(xiàng)功能，也可以通過背景知識了解以課程為基礎(chǔ)的集成電路行業(yè)的發(fā)展，通過我國相關(guān)領(lǐng)域缺芯少核和受制裁的現(xiàn)狀，激發(fā)科技強(qiáng)國、技術(shù)報(bào)國的豪情壯志。

（四） 應(yīng)用舉例

計(jì)數(shù)器的應(yīng)用是本課堂的難點(diǎn)知識。首先介紹古人的智慧結(jié)晶：記里鼓車。記里鼓車是我國文化的瑰寶，它能通過計(jì)數(shù)的方式來記錄路程。我們現(xiàn)在汽車的里程表就是采用了“記里鼓車”的思想。然后介紹如何用兩片74160構(gòu)建一個(gè)100進(jìn)制計(jì)數(shù)器，并分析記里鼓車和100進(jìn)制計(jì)數(shù)器之間的關(guān)系。接著，分析100進(jìn)制計(jì)數(shù)器如何實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)的功能，從而揭開數(shù)字時(shí)鐘的神秘面紗，回答了課堂引人環(huán)節(jié)提出的問題。“記里鼓車”的引入，既幫助同學(xué)們更好地理解和掌握了計(jì)數(shù)器的應(yīng)用，也增加了同學(xué)們的文化自信。

（五） 設(shè)計(jì)實(shí)踐

設(shè)計(jì)實(shí)踐是培養(yǎng)工科學(xué)生客觀嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)觀的重要環(huán)節(jié)。組織學(xué)生在實(shí)驗(yàn)箱上采用74160芯片和簡單門電路搭建一個(gè)簡易數(shù)字時(shí)鐘。通過實(shí)驗(yàn)，能夠加深同學(xué)們對計(jì)數(shù)器工作原理的理解。在課程綜合設(shè)計(jì)時(shí)，布置學(xué)生自己設(shè)計(jì)、做板、焊接和調(diào)試，制作一個(gè)功能完善的籃球比賽計(jì)分系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)，介紹發(fā)生在廣州的社會熱點(diǎn)“許霆案”。銀行的ATM機(jī)是一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)，工程師在為ATM機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)升級時(shí)，搞錯(cuò)了表示金額的碼制位數(shù)，導(dǎo)致銀行損失十幾萬元，也間接導(dǎo)致一個(gè)充滿貪欲的青年面臨牢獄之災(zāi)。“許霆案”警示工程技術(shù)人員在工作時(shí)要秉承嚴(yán)謹(jǐn)、一絲不茍、精益求精的大國工匠精神，不能有半點(diǎn)的馬虎。

三 課堂教學(xué)方法

計(jì)數(shù)器課堂主要采用的教學(xué)方法有：問題導(dǎo)向式教學(xué)法、以史為鑒教學(xué)法、案例教學(xué)法和設(shè)計(jì)實(shí)踐法。

（一） 問題導(dǎo)向式教學(xué)法

采用問題導(dǎo)向式教學(xué)法激發(fā)學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力。在課前引入古代計(jì)時(shí)方式“日晷\(zhòng)"和現(xiàn)代計(jì)時(shí)工具“數(shù)字時(shí)鐘\"（圖3），并提出問題“數(shù)字時(shí)鐘如何計(jì)時(shí)？\"啟發(fā)學(xué)生思考計(jì)時(shí)器的工作原理。學(xué)生們都陷入沉思，有學(xué)生通過思考給的答案是：“通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)布時(shí)間。\"教師質(zhì)疑，繼續(xù)引導(dǎo)提問“沒有聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字時(shí)鐘如何計(jì)時(shí)”。通過兩三個(gè)問題引導(dǎo)，同學(xué)們已經(jīng)對計(jì)時(shí)器產(chǎn)生了強(qiáng)烈的求知欲，接著老師揭曉答案“利用計(jì)數(shù)器來計(jì)時(shí)”。同學(xué)們產(chǎn)生了更大的疑問：為什么計(jì)數(shù)器可以計(jì)時(shí)？接著，老師開始系統(tǒng)講授計(jì)數(shù)器，提出的問題隨著課堂教學(xué)的深人得到了答案，數(shù)字時(shí)鐘的神秘面紗也隨之揭開。

（二） 以史為鑒教學(xué)法

采用以史為鑒教學(xué)法增強(qiáng)文化自信、引領(lǐng)價(jià)值觀。首先，以“結(jié)繩計(jì)數(shù)”“算籌數(shù)碼\"\"記里鼓車\"和“唐代算盤”等歷史典故向同學(xué)們介紹計(jì)數(shù)器在生活、生產(chǎn)和社會中發(fā)揮的巨大作用。計(jì)數(shù)方式的演變使得計(jì)數(shù)的效率和精確度不斷提高，這得益于本課程所講述的計(jì)數(shù)技術(shù)的進(jìn)步。這些典故和演變史引導(dǎo)學(xué)生從社會需求、國家戰(zhàn)略角度思考，好好學(xué)習(xí)課程知識來培養(yǎng)工程應(yīng)用能力和服務(wù)社會的擔(dān)當(dāng)意識。

（三） 案例教學(xué)法

采用案例教學(xué)法培養(yǎng)一絲不茍、精益求精的大國工匠精神。在應(yīng)用環(huán)節(jié)，介紹采用兩片集成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74160構(gòu)成一個(gè)100進(jìn)制計(jì)數(shù)器的案例。這個(gè)設(shè)計(jì)方案正好呼應(yīng)到記里鼓車（圖4）：第一片74160對應(yīng)到記里鼓車的第一層，“車每行一里路第一層的機(jī)械人敲鼓一下\"對應(yīng)到“第一片74160發(fā)出進(jìn)位信號”；第二片74160對應(yīng)到記里鼓車的第二層，“車每行十里路第二層的機(jī)械人敲打鈴鐺\"對應(yīng)到“第二片74160發(fā)出進(jìn)位信號”。記里鼓車是中國古人的智慧結(jié)晶，也是中華文化的瑰寶。這個(gè)案例既幫助同學(xué)們更好地理解了計(jì)數(shù)器的應(yīng)用，也增強(qiáng)了文化自信。

（四） 設(shè)計(jì)實(shí)踐法

采用設(shè)計(jì)實(shí)踐法訓(xùn)練科學(xué)觀。在介紹計(jì)數(shù)器的應(yīng)用時(shí)，組織學(xué)生在實(shí)驗(yàn)箱上用74160芯片和簡單門電路搭建一個(gè)如圖3（b）所示的簡易數(shù)字時(shí)鐘。在課程綜合設(shè)計(jì)時(shí)，布置學(xué)生自己設(shè)計(jì)、做板、焊接和調(diào)試，制作一個(gè)功能完善的數(shù)字系統(tǒng)，例如，籃球比賽計(jì)分計(jì)時(shí)系統(tǒng)、十字路口交通信號燈系統(tǒng)、數(shù)字時(shí)鐘和秒表等。設(shè)計(jì)實(shí)踐法能夠鍛煉學(xué)生的自主探究能力，從實(shí)踐層面，達(dá)到教師傳授專業(yè)知識和培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題能力的目的，也能把這種嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)科學(xué)觀訓(xùn)練融人課堂中。

四 教改效果

我們從期末考試卷面成績分析、學(xué)生評教和實(shí)驗(yàn)三個(gè)方面評價(jià)教學(xué)改革效果。由表1可知，通過4年的教學(xué)改革與實(shí)踐，課程期末考試的平均分、優(yōu)秀率和及格率都逐步提升。學(xué)生評教的分?jǐn)?shù)顯著提高，體現(xiàn)出學(xué)生對課程教學(xué)方法、方式、過程的滿意度不斷提高。

實(shí)驗(yàn)的平均分也在逐步提高，這反映出隨著改革的逐年推進(jìn)，學(xué)生綜合設(shè)計(jì)作品的完成度越來越高，這表明學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力得到提升。往年學(xué)生所做的“籃球比賽計(jì)分系統(tǒng)\"作品如圖5所示，可知通過一個(gè)學(xué)期的理論和實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)，該生已經(jīng)具備較好的電路設(shè)計(jì)、布板和焊接能力。

五結(jié)束語

新工科建設(shè)引領(lǐng)著高等教育的變革，通過將思想政治工作滲透到教育教學(xué)的全過程、各個(gè)方面和各個(gè)環(huán)節(jié)中。本文以數(shù)字電子技術(shù)課程中的計(jì)數(shù)器課堂為例，闡述了在專業(yè)課程中進(jìn)行思政改革的方法。經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證，課程思政是“鹽溶于水，潤物無聲”的方法，能夠獲得“相得益彰，事半功倍\"的培養(yǎng)效果，也深受學(xué)生喜愛。課程改革任重而道遠(yuǎn)，數(shù)字電子技術(shù)作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課，還需要在各方面進(jìn)行更加深入的探索。工科教師是實(shí)行新工科課程思政改革的推動力量，必須從“培養(yǎng)卓越工程師”的目標(biāo)出發(fā)，優(yōu)化課堂教學(xué)內(nèi)容、改革課堂教學(xué)方法。

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