前言：寻找写作灵感？中文期刊网用心挑选的数字电子技术教学改革研究3篇，希望能为您的阅读和创作带来灵感，欢迎大家阅读并分享。
数字电子技术是中国民航大学航空电子专业的一门基础课程。目前，该课程的教学方法主要是按照教学大纲，通过课堂讲授数字电子技术知识点，包括CMOS、TTL器件，组合和时序逻辑电路，脉冲发生电路、存储器和可编程逻辑器件的简介以及AD、DA等主要内容[1]。而实验部分是在基础实验中心完成，包括验证型实验和设计型实验。通过这两部分的教学，学生应该能对数字电路有基本的认识，了解数字电路的分析和设计方法。经过多年的教学笔者发现，如何更好地调动学生的学习积极性是一个永恒的研究课题。数字电子技术课程的知识有其自身的特点：知识点可以进行模块化分解。尽管如此，笔者多年的教学经验表明，学生对于模块化的知识仍感枯燥。因此，本文探索将思政元素与数字电子技术知识相结合的可能性，旨在提升课堂教学质量，让课堂成为学生爱国主义教育的前沿阵地、成为点燃学生理想的火把，实现课程思政的教学改革目标。本文以设计教学改革目标为出发点，通过设计基于思政教育的教学内容和课堂教学环节、构建数字化教学资源，激励学生奋发图强，帮助学生树立正确的人生观和价值观。
一、基于思政元素的教学改革目标设计
虽然在之前的数字电子技术教学改革中，笔者已经将课程内容进行了模块化划分，力图做到让知识具有整体性、衔接性，并在授课过程中注意模块之间的连贯性。但是学生仍然反映学起来枯燥，有时候甚至感到迷茫，与教师的要求存在距离。亲其师，才能信其道。怎样才能拉近师生之间的距离呢？本文尝试将思政元素加入数字电子技术的课堂教学中。基于思政元素的数字电子技术教学改革首先从教学目标的设计开始，做到思想政治教育的两个基本维度：知识传授和价值引领的有机融合，以实现在知识传授中开展价值引领、在价值引领中进行知识传授[3]的教学改革目标，拉近师生之间的距离。
二、基于思政元素的教学内容设计
教学内容的设计是以目前的教学日历为蓝本，以现有的教学模块化内容为基础，在相关知识内容讲解之前，融入课程思政内容。
（一）数字电子技术的发展
在绪论模块中，应让学生了解本门课程的历史、现状和今后的发展方向,但目前以数字电子技术的发展历程为主。虽然这延伸了教材内容，但是学生只是作为旁观者，他们的学习热情没有被激发出来。因此，在本部分的教学内容设计上可以增加与国家、时政和行业发展相关的内容。例如，数字电子技术应用的一个重要领域就是手机。我国在手机行业经历了从1G空白、2G跟随、3G参与、4G追赶到5G领跑的过程，从此有了话语权，发展壮大了智能手机行业，开启了5G时代的万物互联新模式。引进这样的教学内容将增强学生的民族自豪感，培养学生的家国情怀。与此同时，引导学生正确面对我国目前所处的复杂国际形势，以及我国信息产业“缺芯少核”的窘境，能够让学生认识到掌握核心技术的重要性、发展我国自己的芯片产业的迫切性[4]，从而鼓励学生认真学好相关的基础学科知识并在此基础上勇于自主创新。
（二）组合逻辑电路设计的基本原则和方法
组合逻辑电路的设计可以遵循一定的原则：根据设计命题的要求和选用的逻辑器件，设计构造出能实现预定功能、经济合理的逻辑电路。也就是说，首先确定目标，然后从目前已有的器件中进行筛选，进一步设计电路。目前，本部分主要是梳理了教材内容，以例题讲解的方式分步骤讲授。虽然这样讲授条理性强，但部分学生认为该部分内容趋于格式化。这时，可以在现有内容的基础上加入爱国主义教育的思政元素。通过加入思政元素，点燃学生心中的中国梦，激发学生刻苦学习、努力奋斗，让学生意识到应“学以致用，用以报国”，为国家的富强、民族的振兴而贡献自己的力量。
（三）组合逻辑电路的竞争与冒险
组合逻辑电路存在竞争与冒险现象。竞争-冒险会降低电路工作的可靠性，成为电路正确工作的隐患。目前，该部分内容的讲解以波形图为基础，以理论分析为主。学生只有高度集中注意力才能理解教师的讲解内容。有些学生反映，只要稍微分心，整个知识点就听不懂了。这时可以加入思政元素，以调节课堂气氛。具体加入的思政元素是介绍部分同学毕业以后可能会从事民航的维修工作。这些工作就是要努力消除安全隐患。在此可以介绍一些由于维修人员的疏忽而引发的空难事件，从而将思政元素引申到学生应该端正学习态度上。目前，在学习上，学生应该对自己严格要求；今后走向机务维修工作岗位，要敬岗爱业，坚持严格的标准，消除工作中的安全隐患。可见，严格要求自己，消除隐患是以上专业知识与思政教育元素的契合点。另外，融入这些思政元素还可以培养学生严谨的治学态度和脚踏实地的实干精神。只有脚踏实地，不好高骛远，才能不断前进。
（四）触发器
第五章介绍具有存储功能的触发器。目前通过讲解电路结构及输入信号和输出信号的变化，学生能理解一个触发器能存储一位二进制数的特点。由于涉及门电路的工作原理，部分学生对学习感到迷茫，不知道学这些有什么用。由于本部分的知识模块在整个教学体系中处于中间位置，这时学生的学习积极性明显不如课程开始阶段。所以，在这里可以引入的思政元素是对计算机存储做出重要贡献、被称为“计算机之父”的科学家冯•诺伊曼的介绍。冯•诺伊曼虽然经历了一战的动荡，但是凭着自身的努力，利用空余时间研读数学、写文章，在数学、物理、化学三个领域做出了重要贡献，而且在经济学方面被誉为“博弈论之父”，无愧是20世纪最伟大的全才之一[5]。通过加入这些思政元素，可以提醒学生认真利用自己的空余时间，不要在刷朋友圈、玩电子游戏这些休闲娱乐活动上消耗自己的主要精力，要为活出精彩的青春而拼搏。
（五）时序逻辑电路及计数器
时序逻辑电路是一类重要的数字电路。目前与组合逻辑电路的讲解类似，通过例题解析，学生能理解时序电路的特点。一般在最后，需要判断设计的时序电路是否具有自启动功能。但是由于过程较复杂，讲解的时间比较长，学生的注意力很难长时间保持集中。学生普遍反映这部分的内容比较难。这时，可以通过加入思政元素来缓解学生疲劳的学习状态。时序电路的功能之一是构成由若干个状态形成的有效循环，而每一个有效循环中的状态称为有效状态[6]。与此相似，没有进入有效循环中的状态就是无效状态。而时序逻辑电路可能由于受到某种干扰，在电路启动后就进入某种无效状态中，经过若干时钟脉冲后，输出仍无法进入有效状态中，这使电路无法自启动。为此，需要对电路做出一定的修改，使得电路经过一定的时钟脉冲后能自动进入到有效状态循环中。学生在调整学习、生活状态时可以借鉴时序逻辑电路的自启动问题。首先要建立一套有效的自我调节机制，疏导和排解自己的负面情绪[7]，使自己尽快进入有效的生活状态中。比如，可以通过向有经验的人请教、培养广泛的兴趣爱好、进行体育锻炼等，帮助自己从无效状态恢复到一种有效的生活状态中。这样可以培养学生的抗压性和抗挫折能力，提高学生的心理素质。
（六）模-数及数-模转换器
模-数与数-模转换器是模拟与数字世界的一种接口，也是一种应用广泛、十分重要的中规模集成电路。在讲解这部分的内容时，可先讲其应用背景，让学生了解模-数与数-模转换的概念。这部分可以加入集成电路经历了小规模、中规模、大规模到超大规模的发展历程的介绍，让学生感受到电子技术已经渗透到日常生活中，其发展日新月异，只有不断地学习，让自己保持核心竞争力，才不会被时代淘汰。我国具有代表性的民营企业华为公司就是一个这样具有竞争力和活力的公司，其生产手机的销售量在2018年就超过了苹果、三星等国际巨头，在全球的销售量遥遥领先[5]。它的发展壮大与中国特色社会主义制度、与国家的发展和进步是密不可分的。然后进一步引导学生，能幸福地在学校里读书，要感恩国家和党，毕业后应立志扎根于民航业，做一个对社会有用的人，实现自我价值。这样引入思政元素，可以增强学生的民族自豪感和制度自信。
三、基于思政元素的教学资源和教学载体的设计
数字电子技术课程的思政资源主要有著名人物的奋斗事迹、与国家强盛相关的科学技术发展时政要闻或者视频、与数字电子技术发展相关的人文教育等。当然，思政资源也不局限于这三类。教师的生活经验、日常生活中的小小感动、美好瞬间，甚至于一草一木都可以成为点亮学生热爱生活的素材。所以，需要从丰富的思政资源中，深入挖掘、不断收集和整理上课能够用到的思政素材，构建多维度、开放性的数字电子技术思政素材库。另外，教师应根据学生的反馈，修改思政素材。综上所述，思政资源平台的素材及相应的用途可用表1总结如下。因此，构建丰富的思政教学资源是实施思政教学改革重要且有效的途径。首先，需要通过互联网广泛收集并整理相关资料，然后对这些内容进行归纳总结和分类，最后通过学生的教学反馈对构建的教学资源素材进行修改完善。融入的思政内容可以是文字、音频、视频、图片，其教学载体可以是PPT、音频视频的播放，也可以是教师的课堂口述。虽然课堂上加入的思政教学不可避免地会占用部分上课时间，但是可以通过其他教学方式进行弥补。比如利用课下微信答疑、钉钉和腾讯等网络课堂，MOOC平台、“雨课堂”等线上线下相结合的教学方式，把课程的教学课件、教学任务书、教案和考核标准等相关课程信息发送给学生，以弥补学时的不足。采用线上、线下，课内、课外多维度的学习方式，可以提高学生的学习兴趣和自学能力。
四、教学反馈
经过一个学期的教学实践，基于思政元素的数字电子技术教学改革取得了一定的教学成效。受疫情影响，虽然教学以网络教学为主，辅以华中科技大学的视频教学，但是教师通过加入一定的思政元素，调节了课堂气氛。在2018—2019学年第二学期，对未加入思政教育的数字电子技术的教学与加入思政教育的学生成绩进行对比（两届学生都是76人，都是3人未参加期末考试）：未加入思政教育时，有10人不及格，而加入思政教育后，不及格人数只有5人；90分以上的优秀人数也由7人上升为10人；及格率从86%上升到93%。由此可见，教学改革取得了良好的教学效果。另外，从调查问卷反馈的信息可以发现，学生对加入的思政元素都很认可，给予了充分肯定。但学生也认为，思政元素的加入最好能做到润物细无声，而不是强行加入，否则会感到很生硬。学生对人物传记、时政要闻都很感兴趣。不过，学生对于这类思政元素的切入点也很关注。比如，对于时政要闻，有一位学生提出，需要注意对这类素材的引导，不要出现偏差。这也是教师需要注意把握的内容。
五、结束语
针对课堂上如何拉近学生与教师之间的距离、充分调动学生的学习积极性问题，课题组将思政元素引入数字电子技术课程中，尝试解决上述难题。通过设计教学目标、教学内容和教学载体，构建立体教学资源，在教学过程中将价值引领与知识传授结合起来，摒弃知识满堂灌的“填鸭式”教育，让学生感受到知识的力量，这种做法活跃了课堂氛围，提高了学生应用知识和逻辑分析的能力，也增强了学生的爱国情怀。
作者:詹湘琳 单位:中国民航大学电子信息与自动化学院
数字电子技术教学改革篇2
近10年以来，随着互联网与个人终端设备的快速发展，网络教学逐渐成为一种新兴的教学方式，在专业的现场教学平台基础上，依托辅助教学软件实现了异地、实时、互动性强的新教育教学模式。尤其这场突如其来新冠疫情的介入，席卷了整个世界，更是打乱了人们正常的生活和学习节奏。为了保证广大国内学生正常学习生活的进行，教育部提出了“停课不停教、不停学”的政策方针。为了积极响应中央的号召，保证师生的人身安全，缓解地方的防疫压力，各地方院校纷纷出台了“学生延迟返校、学校线上按时开课、教师远程教学灵活指导”的相关政策。“慕课”“雨课堂”“腾讯会议”等多种线上教学模式得到了极大的推广与应用。基于此，笔者在总结线上教学经验的基础上，根据当前数字电子技术线上教学的特点与不足进行分析，比如：在教学手段单一、EDA软件辅助应用以及思政融合等方面做出初步探索与提出部分观点。
1数字电子技术线上教学单一形式的改革
传统的数字电子技术教学内容往往是根据书本教材围绕知识点来展开教学的。但课程电路结构多，知识点较为繁杂，需要在有限的上课时间将众多的芯片电路工作原理解释清楚，时间紧、任务量繁重。而这一点问题，在线上教学上得到了凸显。因此，网络环境下的线上教学不仅仅是简单的教学环境或工具的改变，教学模式和方法也需要与时俱进。据研究表明，大学生认为影响线上教学效果的因素主要有以下几个方面：（1）线上教学课堂的氛围。与传统的线下教学相比，线上教学如果单一地采用PPT讲授，缺少了师生之间面对面的直接交流，直接导致了学生的上课热情和参与感下降，课堂整体分为受到影响，学生容易产生倦怠心理，无法集中精神融入教学当中。而老师也无法直观感受学生的上课状态，不能精准地控制讲课的节奏，致使线上课程的教学质量无法得到保障。（2）部分老师教学方式的单一。在线上教学过程中，某些教师教课方式沿袭着以前的“照本宣科”的传统，上课内容缺乏创新力和想象性，使学生产生学习疲劳，漏听重要的知识点，降低课堂的整体效果。（3）学生自身对网课的适应能力。由于在学生群体中，个体的差异性也比较明显，部分学生对网络教学这一新兴的教学模式适应性高，相应的，其网络教学效果较好。而部分自身克制能力比较差的学生，网课效果往往不是很理想。（4）线上教学作业量的多少。部分老师针对线上教学期间作业量的布置有着明显的差异。每个学生对作业量的接收程度也各自有区别。如果作业量高于学生的接受程度，相应地容易引起学生的厌倦心理，甚至利用网上已有的答案复制粘贴，敷衍地完成作业，达不到真正布置作业的效果。因此，针对上面凸显的几个问题，线上教学模式应该遵循以学生为中心、教师为主体，突出案例的模拟仿真、虚拟现实情景，确保师生之间互动的实时性，确保学生自主学习的能力。可以从以下几个方面尝试进行改革：（1）教师在线上教学过程中可以适当地根据具体情况增加或补充一些教学环节。为了提高学生课堂的参与感，可以设计课堂讨论区、课堂效果评价区。例如：引入小组讨论模式，可以有效地增强师生之间互动交流的机会。在进行具体逻辑电路的讲解过程中，教师可以对学生进行分小组进行讨论，每个小组成员5人左右。学生根据课堂上讲解的内容进行头脑风暴，与日常生活中的具体应用电路相结合，分析比较他们之间的特点。教师给予点评，并对达成度好的小组成员予以平时分的奖励。这可以极大地促进学生自身的团结协作意识，同时也极大地激发他们课前预习和课后温习的动力。小组合作学习，可以打破传统线上教学中枯燥的教学氛围，使得学生在集体讨论中踊跃发言促进其学习的积极性，使线上课堂更具有趣味性，提升自身的学习效率。增加网络教学的在线测试模块，帮助学生及时了解当前的学习情况，教师也能够根据学生的反馈实时地调整上课进度和授课方法，提高学生的知识掌握效率。（2）线上教学过程中，需要教师需要更为充分合理的课程设计。在进行线上教学之前，教师需要提前做好备课准备，合理规划讲、辅导、答疑和学生讨论的内容和相关环节，避免“流水账”式的讲课形式。苏霍姆林斯基曾经说过：“教师的语言修养在极大程度上决定了学生在课堂上的脑力劳动的效率。”而这，则直接地影响到教师教学的效率高低和质量的优劣。成功的、有感染力的语言表达和渲染，可以提高教师教学的高效性。数字电子技术作为一门抽象性和逻辑性均比较高的科目，教师上课过程中需要做到语言简明准确、风趣幽默，同时能够结合当今的电子技术发展背景旁征博引。需要教师对数字电子技术课程的专业术语以及相关的概念公式的表达能够清晰明了、通俗易懂，避免上课过于啰嗦，使学生感觉烦躁。网络教学过程中，教师能够图文并茂，避免在讲解过程中全片幅的文字和公式出现，充分利用网上现有的材料。需要教师有效地整合教学资源，尝试多元化的教课手段和教学风格，采用整体和单独辅导的有机结合模式，定期地针对重点和难点以及学生反馈的问题进行在线答疑，提高教学效果。课后，可以利用在线问卷调查的方式，了解学生整体的学习进展，并方便接下来的持续改进。（3）合理利用班委的监督模式，加强学生的自我管理。线上教学和传统的课堂教学不同，缺少了教师的直接监督，个别学生会出现挂机听课的现象。这个过程中，可以利用班委加强学生的自我监督，完善签到和点名系统。与此同时，帮助学生制订学习计划表，促进其线上、线下的合理对接。线上教学作为目前高等教育的补充模式，需要有针对性地改革和创新，才能使其扬长避短，充分发挥自身的优势，成为新型教学模式中不可或缺的一部分。利用网络教学平台，教师同时可以将对应的教学资料上传到共享平台上，或直接为学生提供相关的科学技术网站，如电子发烧友网、中国电子电工网等。学生可以根据需求，有选择地进行下载。
2数字电子技术线上教学多元模式的引入
数字电子技术主要是以逻辑门电路器件为核心部件的电子技术，其发展趋势离不开理论和实践的结合。教学过程中，如果只是单一的知识点的讲解，不仅枯燥和乏味，学生往往抱着应付考试的目的去死记硬背，只知其表而不懂其里，更难以勾起他们的上课热情。传统的实践教学中往往采用数字电子实验箱作为实验设备，学生根据指导书的内容，对信号源、芯片管脚、示波器、电源和地线通过连线完成操作任务。然而实验过程中，学生经常会在芯片的排布与走线、器件和设备的好坏上花费大量的精力，有限的时间内无法做到真正静下心来去分析和检查电路。学生虽然学会了一些简单的操作技巧，却无法掌握电路故障的排查和纠错能力，而课余时间离开实验室，学生就无法继续实验，缺乏对学生分析问题能力、解决问题能力以及创新能力的培养。同传统课堂教学相比，线上教学在这方面，却有着得天独厚的优势。EDA（ElectronicDesignAutomation）是近些年来发展起来的现代电子技术：以计算机为工作平台、融合应用电子技术、信息处理、计算机技术以及智能化为一体的计算机辅助设计软件工具。随着大规模集成电路的快速发展，EDA技术也越来越多地引入到数电课堂教学的应用当中[2,4]。线上教学与线上实时仿真相结合，促进了理论知识的灵活变现，同时也提高了学生动手设计电路和分析电路问题的能力。数电的理论知识体系中从基本的逻辑门应用到卡诺图的化简，这些理论过程培养了学生数字逻辑思维的方式，但工作应用中时效率很低，不适合解决稍大型电子系统的建立和设计流程。而使用EDA软件更有利于学生理解和建立新的组合电路，具有高效、设计灵活、直观和便于验证等优点。目前常见的几种EDA教学辅助工具主要有Multisim、Protues、Protel等构建数字电子技术实验平台。线上教学中，虚拟仿真的流程可以分为4个部分：（1）老师层面项目信息的发布；（2）学生基础与理论知识点的学习；（3）团队或小组形式搭建具体电路的仿真模块；（4）实验结果的仿真运行与结果分析。学生可以通过模拟平台或独自的仿真软件选择合适的EDA软件工具，根据发布的实验要求搭建电路，过程中遇到问题可以团队形式解决，将实验操作过程中的数据信息以及相关的仿真参数、程序代码以及电路图纸以电子档的形式输出到数据库进行汇总，方便老师随时检查和校对。在信息化广泛普及的如今，将EDA软件与线上教学相结合，可以将抽象内容形象化、具体化。学生可以直观从仿真设计结果上得到印证，与理论知识相结合，进一步提高他们学习的积极性和主动性。同时也方便老师布置线上作业，通过仿真结果实时追踪学生掌握的动态。在数字电子技术线上教学过程中，增设EDA技术的教学环节，不仅丰富了教学手段，同时可以提高学生的学习兴趣，达到预期的教学效果。使用EDA软件（Protues）对数字时钟进行仿真，软件中丰富的数据库元件，可以方便调用快速建图，而学生可以直观地得到最终电路设计的结果。
3数字电子技术线上教学与思政相融合
当今社会处于东西方思潮与价值观多元并存的新形势，如何正确地树立青少年正确的人生观、价值观以及民族荣誉感是院校老师的本职所在。如何培养一个真正对社会有用的人以及为谁培养人作为一个根本问题，这需要教师坚持把立德树人作为核心，把思政工作贯穿在教育教学环节。教师的责任是教书育人，而“教书”和“育人”既相互区别又有机结合。这不仅需要以学科知识层面作为教书根基，同时要结合当今社会发展的专业背景和具体的行业案例作为育人保障。工科作为我国高校学生占比最大的学科类别，为多项关系国家战略、复杂民生系统工程输送了大量的人才和生产力。然而，目前国内部分关键领域仍然和世界先进水平具有一定的差距，国家一系列的政策和战略实施都对工程人才的培养提出了要求。如何继续加强思政建设、完善工科教育体系和高质量推进新工科建设是我国目前人才培养的关键。对工科实践类课程不能简单地采用思想政治课上讲哲学、讲历史的方式，否则会削弱思政教育的效果甚至容易引起学生的错误理解。工科教育中的思政建设，需要在实践中引导学生去主动思考，理论结合实际，实现政治性与学理性、价值性和知识性的有机结合。在工科领域，数字电子技术作为计算机、电子信息、物联网等相关专业多学科的专业基础必修课程，具有完整性、实践性和应用性强等显著特性，该门课的学习将为后续课程的铺垫打下坚实基础，因此在课程体系中占据重要位置[6-9]。《数字电子技术》课程有着众多的专业背景和日新月异的行业案例，这些大多关乎国计民生和国家安全大计。作为涉及领域最为广泛的理论实践课程，数电课程离不开现代电子技术的与时俱进，同时结合EDA专业软件仿真的辅助，其课程与实践内容已经成为电子信息工程专业教育的重要环节。理论结合实际，培养学生的民族自豪感和社会责任感，激发他们课程学习的深层次动力，也为他们将来的职业发展提供导向。在线上教学进行的同时，可以充分利用网络的信息资源，引领学生关注当今的时事热点。例如：课程的进程中便涉及数字技术的发展及其应用领域，在讲述过程中结合IC技术的发展、电子管时代以及晶体管时代的技术革新，为学生引出当今世界最尖端的高精密的半导体集成电路。进而扩展到我国与国际上技术的优势和不足，以当今的时事，如被国外“掐脖子”的光刻机技术与美国对华为的芯片技术封锁，激发学生的民族荣誉感和社会责任感，进而引发学生深入学习该门课程的兴趣和动力。通过电子设备的使用与创新、电子系统的搭建与研究，引导学生细致严谨、兢兢业业扎实奋斗的实干精神和创新精神，培养学生精益求精的工匠精神。
4结语
新形势下，数字电子技术的线上课程要勇于突破常规，不仅在教学形式上要避免照本宣科式的填鸭式教育方式，要勇于创新和探索。教学手段也要多元化且与时俱进，引入现代EDA教学模式成为一种必然的趋势。应当充分利用当下的时机去迎接和适应新工具，一切以学生为中心并且以教师为主导，使数字电子技术课程的教学更适应现代数字电子系统的设计过程和方法，激发学生的学习兴趣和创新的动力源，促进他们与社会实践和需求接轨。在课程中融入思想政治内容，将思想教育同课程教学有机结合，培养出真正对社会有用和愿意为祖国奉献的人。以上想法和思路还需要在实践过程中进一步地完善和修改，同时需要与时俱进。通过课程改革，我们感到对于数字电子技术的教学需要紧跟当今电子技术的快速发展，它不仅要培养学生的基本知识技能，更应该满足社会对人才的实际需求。这些不可避免地给当今教师带来了新的元素和新的挑战，在保证教学内容完整性的基础上，同时增强学生的动手实践能力和学习兴趣，这是作为一名教师应当学会思考的问题。用一句话总结，即“路漫漫其修远兮，吾将上下而求索”。
作者:李春 蒋玲 单位:南京林业大学信息科学技术学院
数字电子技术教学改革篇3
数字电子技术是一门电子信息类工科专业所必修的专业基础课，通过数字电子技术课程的学习，学生们可以掌握布尔逻辑、门电路、触发器、组合逻辑电路、时序逻辑电路、AD/DA转换等知识[1]，为后续单片机原理、嵌入式原理及应用等课程做好知识铺垫。然而，传统的数字电子技术课堂教学老师在课上只讲解课本主干理论知识，学生课下仅靠做课后习题进行知识巩固，这种陈旧的教学模式很难调动学生的课堂积极性和学习兴趣，同时由于采用的教材一般为国家规划类的工科教材，课本中除了规定的主干知识以外很少有新工科体系元素融入进去，不能较好地体现新时代高等教育“立德树人”的根本任务和使命[2]。将新工科体系元素融入课堂是时代的需要，陈宝生部长曾在新时代全国高等学校本科教育工作会议上指出“坚持以本为本，推进四个回归”，尤其是在新冠疫情常态化背景下世界各国进入百年未有之大变局，“立德树人”成了高等教育的一项根本使命和任务，如何将新工科体系元素更好地融入专业课程学习成了一项所有高校专任教师亟待解决的问题。为了培养学生的爱国主义情怀和社会责任感，挖掘数字电子技术中所蕴含的新工科体系元素，本文探究了一种新工科体系背景下数字电子技术教学改革方法。分别从课堂导入环节、教学目标设定、课堂组织形式、课堂目标评价四个方面进行介绍，并且把嫦娥五号月球探测器发射环节引入课堂教学，验证课本理论正确的同时提高了学生的民族自豪感，为后续专业课程学习做好知识铺垫。
1传统数字电子技术理论教学模式
传统的数字电子技术理论教学模式是由教师在课上仅讲解课本主干知识，通常不会把新工科体系元素融入课堂教学中去，学生在课下通过做课后习题进行练习巩固的模式。例如在学习数字电子技术第六章第四小节“计数器”时，教师首先给出计数器的概念和分类，然后通过讲解由触发器设计的计数器使学生了解计数器的工作过程和原理，最后通过讲解集成计数器使得学生能够掌握反馈清零法、反馈置数法和级联法，并且可以综合运用以上三种方法来设计任意进制的计数器。因此时钟信号每来一个上升沿信号，FF1的输出端Q1就会翻转一次。其余三个T触发器FF2~FF4的输入端都接成来自其i-1低位输出的逻辑与，只有各触发器的i-1低位都输出为高电平时，第i位才能实现翻转，这样就实现了四位二进制加法计数的功能。在讲解了由触发器设计的计数器之后，学生们可以从中了解计数器的工作过程和原理，接着就讲解如何利用集成计数器来设计任意进制计数器，在讲解过程中给出反馈清零法、反馈置数法、级联法三种构造计数器的方法。最后通过讲解一道例题，如何利用集成同步十进制计数器74LS160来构造60进制加法计数器，如图2所示。该示例采用了反馈清零法和级联法，想要构造60进制计数器，就需要低位片设置成10进制，高位片设置成6进制，然后低位片和高位片级联就设计成了60进制计数器。由于74LS160是异步清零方式，因此高位片想要设置成6进制的清零逻辑为，这样就构造出来了60进制加法计数器。传统的数字电子技术理论教学模式虽然看似原理简单，便于学生理解，但是这些知识往往都是学生在课堂上被动学习和接受的，有相当一部分学生对于这些枯燥的理论没有学习兴趣，课堂抬头率不高，学生对于这些知识的概念仅仅停留在“会做题，会考试”的层次上[4]。而且，传统的数字电子技术理论教学模式没有把新工科体系元素融入进去，不能较好地体现高等教育中“立德树人”的根本任务和使命。
2新工科体系背景下数字电子技术理论教学模式
新工科体系背景下数字电子技术理论教学模式采用以“项目导向化”的方式进行知识链组织和讲授，以“面向产出”为根本的教育理念，同时在知识传授过程中充分挖掘知识链中所蕴含的新工科体系元素[5]。同样，还是以上文中提到的数字电子技术第六章第四小节“计数器”的知识为例。课堂以专题的形式展开，共分为以下4个环节：（1）课堂知识导入，通过当前时事新闻和爱国主义范例引入本节所要讲解知识；（2）以生活中常见的电子器件设计为课堂教学目标，提高学生的学习热情；（3）课堂组织形式采用小组合作形式，分组协作讨论设计原理和思路；（4）通过Multisim和QuartusII仿真软件进行原理验证，最终制作出来实物进行感受并且做出合理公正的课程目标评价。
2.1新工科体系背景下的课堂导入环节
本次授课在讲解“计数器”之前，首先启发学生寻找生活中用到计数功能的电子设备，从交通红绿灯到倒计时电路，从起床闹钟到火箭发射倒计时点火，这些情景都涉及了计时、计数的功能。为了提高学生的爱国主义情怀和民族自豪感，本节“计数器”课程的导入环节采用“嫦娥五号”卫星月球挖壤。在2020年11月24日凌晨，我国在中国文昌航天发射场，用长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程嫦娥五号探测器，这是人类时隔44年再一次用探测器登录月球表面并带回月球土壤标本，我国也成了世界上继美、苏之后第三个实现月球采样返回的国家[6]。长征五号运载火箭发射升空前的倒计时点火情景就可以引入本节课所要讲解的“计数器”的知识，同时通过“嫦娥五号”成功实现月球挖壤可以提高学生的爱国主义情怀和民族自豪感，达到将新工科体系元素引入课堂的目的。
2.2新工科体系背景下的课堂教学目标设定
为了提高学生们的学习热情，并且结合本节课所要讲的“计数器”的知识目标，以“项目导向法”为教学的组织手段，最终选取以制作一个计数报警器为本次授课的教学目标，要求学生们制作一个60进制的计数报警器，输入级以四角开关作为脉冲输入，每按一次开关产生一个计数脉冲信号。中间级通过74LS192计数器的级联和反馈清零设计60进制计数器。输出级以555定时器构成单稳态触发器，触发之后产生10s的高电平来驱动蜂鸣器和LED灯进行声光报警。这样学生在学习计数器的知识时既可以学习反馈清零、反馈置数、级联等设计任意进制计数器的方法，又可以把555定时器的知识综合进去，在学习过程中学生还可以通过Multisim、QuartusII等仿真软件进行仿真验证，最后动手制作PCB来进行实物感受。
2.3新工科体系背景下的课堂组织形式
新工科体系背景下的课堂组织形式采用“雨课堂+大学慕课”的形式，首先在课程开课之前先让学生们在大学慕课上预习课程知识，使学生带着问题来学习，进而引发学生的头脑风暴[7]。在课上通过小组合作的形式，让学生们分组讨论设计原理和方案，培养他们的团队协作意识。然后每个小组派一名代表到讲台上讲解自己小组的设计思路和方案，大家一起讨论其优缺点。在此过程中遇到学生们无法解决的问题，可以通过雨课堂发布弹幕的形式进行课堂提问，老师进行集体重点讲解和答疑，再通过雨课堂发布习题来检验学生掌握的程度，体现“翻转课堂”的教学理念，提高了学生的学习热情，有效解决了课堂抬头率不高的问题。
2.4新工科体系背景下的课程目标评价
新工科体系背景下的课程目标评价采用项目成果评价形式，即以小组为单位提交各位学生制作的计数报警器实物和设计说明书。通过设计实物的好坏和设计说明书的内容对每位学生的掌握程度做出合理公正的评价，将其成绩计入期末考试的过程考核分数中，图3为学生制作的计数报警器实物。
3结束语
本文首先介绍了传统数字电子技术的理论教学模式，针对传统数字电子技术理论教学模式陈旧、不能较好地融入课堂思政等缺点，探究了一种新工科体系背景下数字电子技术理论教学改革方法，分别从课堂导入环节、教学目标设定、课堂组织形式、课程目标评价四个方面进行教学改革探究，同时把嫦娥五号月球探测器发射环节融入课堂教学，验证课本理论正确的同时提高了学生的民族自豪感，同时为后续专业课程学习做好知识铺垫。
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作者:李宏杰 常盛华 单位:安阳工学院 电子信息与电气工程学院
