新工科背景下数字电路课程教学改革研究
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作者:梁计锋 梁瑞 胡景勤 刘瑞妮
摘要：为主动应对新一轮科技革命与产业变革，支撑服务创新驱动发展，教育部积极推进新工科建设。我校也是紧随工科教育改革的步伐，进行着新工科的各种改革尝试。本文主要介绍在新工科理念指导下我校数字电路课程改革的做法与经验。总结出了以过程考核为指引，项目式教学为主要教学方法，利用混合式教学手段，结合大赛要求，全面进行数字电路课程的内容、方法和手段进行教学改革。教学效果良好。希望以此为契机，探索出符合我校实际情况的“新工科”课程改革模式。
关键词：新工科;数字电路;教学改革
中图分类号：G642 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2019）28-0154-02
为了应对新一轮产业变革与科技革命，创新驱动新发展、适应“中国制造2025”等一系列国家战略，自2017年2月以来，教育部积极推进新工科建设，先后形成了“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”，并发布了《关于开展新工科研究与实践的通知》《关于推进新工科研究与实践项目的通知》等一系列关于新工科教育的通知和章程，探索符合中国特色的工程教育新模式。“新工科”这个概念迅速在各个高校里火起来。新工科以新产业、新经济为背景。新工科的建设，对应的不仅是新兴产业的工科专业，也包括对传统工科专业的改造升级。各大高校纷纷表示将着力打造新工科。因为新工科的毕业生，将是“中国制造2025”战略最需要的人才。数字电路课程是工科电类专业的一门很重要的专业基础课，国内很多高校也对该门课程進行了各种改革尝试，也取得了一定的成果，但基本上都是在传统理念下进行的各种改革，与新工科的内涵要求还是有一定的区别。自教育部发布《关于开展新工科研究与实践的通知》，并启动“新工科研究与实践”项目以来，为提高数字电路课程的教学效果，我校也进行了在新工科背景下关于数字电路课程改革的研究。本文则以我校电子信息科学与技术专业的数字电路课程为例，深入研究“新工科”的内涵，以“新工科”的思想指导数字电路课程改革的方向。分别从“新工科”的内涵，“新工科”背景下的专业发展目标，数字电路课程存在的问题，理论内容改革，实践内容改革，教学手段与方法改革等方面进行研究。
1“新工科”内涵
新工科实践研究着重围绕工程教育改革的新结构、新理念、新质量、新模式、新体系开展。面向新经济发展需要、面向未来、面向世界，开展新兴工科专业的研究与探索，对传统工科专业进行更新升级等。在总结卓越工程师教育培养计划、CDIO等工程教育人才培养模式改革经验的基础上，开展深化校企合作、产教融合的机制体制和人才培养模式改革实践研究。在完善工程教育专业认证制度的基础上，研究制订新兴工科专业教学质量标准，开展多维度的教育教学质量评价等。分析研究高校分类发展、工程人才分类培养的体系结构，提出推进工程教育办出特色和水平的宏观政策、组织体系和运行机制等。新工科人才培养目标是具有可持续竞争力的人才。
2数字电路课程存在的问题
（1）理念陈旧。对于本科学生的要求还是以理论教学为主，实践为辅。
（2）课程内容陈旧，课程结构不合理。数字电路课程内容还基本上是几十年前的东西，内容的安排基本上是从知识体系结构的完整性出发编排，虽然知识体系结构完整，但实用性差。
（3）实践教学内容陈旧。介绍的元器件和技术早已过时，设计的实验大多是验证性的实验，就算是设计性的实验也都是非常简单的儿童玩具类题目，几乎没有从工程实践的角度出发，学生学完后普遍觉得做题很简单，但还是看不懂收音机的电路图，不会修理简单的家用电器。
（4）教学方法和手段落后。数字电路这门课程传统的授课方式既是板书加教材，很多老教师很喜欢用粉笔推导逻辑表达式及对电路的分析。对于一些年轻老师虽然也用多媒体教学，但也只不过是一些静态的PPT，甚至于有的老师直接就照着PPT读。这些方式方法都严重影响着这门课的授课效果。
（5）考核方式落后。对于工科的学生还是用一张试卷来评价其学习程度，很难激发起学生的实践动手能力。
3课程改革内容
3.1过程考核改革
对于学生来说，首先关心的是这门课期末能考多少分，会不会挂科。所以对课程教学的改革必须从考试方式人手，这是这个课程改革的指挥棒。我校的电子信息科学与技术专业的本门课程申请了学校的首批过程考试试点课程，过程考核的具体做法为：
本课程总成绩拟由4部分组成：
（1）期末的理论考试部分占总成绩50%;
（2）课内实验部分占总成绩16%。共做课内实验4次，每次成绩为4%，每次成绩主要由课堂表现（2%）与实验报告（2%）获得;
（3）课程设计部分占总成绩24%。课程设计成绩由设计仿真（电路）（9%）、课程设计报告（9%）与课程设计答辩（6%）三部分组成;
（4）平时作业与出勤情况占总成绩10%。平时作业8次，每次1%，不定期点名5次，每次0.4%。
3.2教学方法改革
我们采用分组项目式进行教学。开学初就将所有学生3人一组分成项目组，并且指定组长和其任务。比如，组长接收老师安排的任务，协调组员，领导小组完成项目任务。开学初就给每个项目组安排一个具体的实践项目，并给出阶段需完成任务要求，最终期末必须完成此项目，以此项目最终完成的效果为本课程最终考核的主要组成部分。项目来源有本课程的一些综合型的实践题目，也有往年电子竞赛的相关题目。从这两届同学完成实践任务的情况来看，总体还不错，也存在着很多问题，例如，设计思路过于狭隘，电路图设计不够合理等。我们会以此为契机，加强学生此方面的辅导。
3.3教学内容改革
（1）理论教学内容改革
对教学内容进行适度合理的优化，选择项目式或案例式的教材。去除理论性较强的内容，以案例或项目模块为单元进行知识结构的安排，而并非以知识延续性为单元进行编排。做好与后续课程的衔接，充分利用学生的课堂学习时间，课外实践主要用于加强实践能力，培养学生的创新思维。比如：与计算机文化基础课程内容重复的“数制与码制”内容仅做复习检查;逻辑代数的基础理论不再单独成系统讲授，而是放在实际电路的分析和设计部分，通过实际使用让学生逐渐消化掌握;门控和主从等结构的触发器也只做了解性介绍。
（2）实践教学内容改革
实践教学分为2个部分，一个为课内基础性试验。一般在每个知识模块结束后安排，共安排4个内容，主要是为了让学生尽快熟悉器件和仪器，为后续的课程设计和综合型实验做好准备。例外一个为课程设计部分，也是我们开学初安排的实践项目，由实验室提供参考实验室题目与要求（也可由学生自己选题），选择一个难易适当能够及时完成的课题。在经过一学期的完成后，最后经指导老师检查，在其基本完成题目的情况下，进行功能演示，并模拟毕业答辩的模式进行，最后撰写课程设计报告，设计过程，答辩，课程设计报告都作为该门课程期末成绩的重要组成部分。
3.4教学手段和方法的改革
在课堂教学中对用禁止玩手机的问题“变堵为疏”，让其在课堂上可以合理地使用手机，利用手机有目的，有计划的上网学习和搜集资料，实现“线上线下”相结合的课堂教学模式，我们称其为“新网络课堂”。传统意义上的“网络课堂”是基于网络的远程在线培训课堂，系通过网络给学生播放课程视频而已。为了使这种“新网络课堂”区别与传统认知的“网络课堂”，我们称其为“新网络课堂”。通过这种混合式教学模式，利用现代化的教学手段，大大提高了学生的学习兴趣，使得本门课的学习水平有了大幅度的提高。
4结语
以“新工科”理念建设的数电课程教学模式改革探索取得了不错的效果，加强了实践教学，提高了学生学习的积极性和主动性，培养了学生的创新能力和创新意识。经过3年的不断探索和持续改进，西安翻译学院工程技术学院电子信息科学与技术专业的学生们在数字电路这门课中表现出了很强烈的学习热情和高昂的学习兴趣。课程中的数字小系统设计环节，加强了学生的工程意识，培养了创新思维和设计能力，还让学生体会到理论与实际应用的联系与区别。从考试成绩及毕业生反馈表明，采取这样模式的数字电子技术课程已成为一门学生感兴趣、有热情的专业基础课程。
本课程的3届学生均在对“学生课堂教学质量评价”的其中教学检查中均获得95分以上的高分。本课程也是我校“三个一”工程的“优质课程”。近3年来，共有9位同学在全国大学生电子设计竞赛中荣获省级3等奖。5组同学分别在“发现杯”，“互联网+”，创新创业等比赛中获得优异的成绩。
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