基于“新工科与课程思政”理念的数字电子技术实验教改探索

李青 高志武 阎昌国 包勇

摘 要：以立德树人为引领，积极融入思政元素，培育高素质创新应用型人才是高校新工科人才培养的要求。针对当前数字电子技术实验课程教学存在的问题，结合新工科建设要求及课程思政建设理念，以教学目标为导向，优化实验内容，充分融入思政元素，采用开放式教学与课堂教学相结合的教学模式，引入Multisim仿真，更新考核方案，鼓励学生积极参与工程实践项目。实现“知识传授、能力培养、价值塑造”的有机统一，为高校电气工程及其自动化专业新工科人才培养奠定基础。

关键词：新工科；课程思政；数字电子技术实验；开放式教学；Multisim仿真

中图分类号：TB     文献标识码：A      doi：10.19311/j.cnki.16723198.2024.02.090

0 引言

随着社会的发展，科技的进步，新业态新模式不断涌现，对高校应用型人才培养模式的构建和培养体系的创新产生了巨大影响，进而提出新工科概念。新工科建设要求各高校在人才培养的过程中，坚持以立德树人为引领，积极推动现有专业的改革创新，培养契合工程教育规律和新时代人才需求的高素质工科人才，为我国新经济的发展和新业态的建设提供人才支持。

2020年教育部印发《高等学校课程思政建设指导纲要》指出：高校要以立德树人为引领，将思想政治教育融入课程教学的全过程、多环节，突出思政教育在人才培养中的价值引领作用。

对比新工科建设要求和“课程思政”育人原则可知：二者均强调以立德树人为引领，在“授业”的同时注重“传道”，这为工科专业教学改革指明了方向。数字电子技术实验作为电气专业的基础实验课程，旨在培养学生的实践操作能力和解决数字逻辑问题的能力，为工程实践能力的培养奠定基础。然而，其原有的教学模式已不能满足新时期人才培养的要求，其教学方法单一，实验项目陈旧，考核缺乏科学性等问题愈加突出。鉴于此，研究结合新工科建设要求与“课程思政”建设理念，深入挖掘症结所在，探索该课程的教学改革方案，充分融入思政元素，希望以新的教学模式提高学生的创新实践能力、分析解决数字逻辑问题的工程应用能力，为电气专业新工科人才培养奠定基础。

1 数字电子技术实验存在的问题

在数字电子技术实验的教学中，普遍存在学生学习兴趣不佳，实验操作不积极，分析解决实验问题的能力较弱，实验设计缺乏系统思维，实验报告撰写混乱。究其原因有：

（1）教学内容单一：以验证性、基础设计性实验为主，创新性和挑战度较低。

（2）教学方式成旧：以传统课堂实验教学为主，局限性较大，比如由于板书和讲解受时间的限制，实验演示展示面较窄，学生实验操作时间有限，影响了学生对实验的理解和自由发挥，使得学生被动式操作，“灌输式”接受知识，导致教学效果不好。

（3）考核不全面：考核以实验操作和实验报告为主，在一定程度上忽视了过程性考核，科學性较差；教学质量评价主要以课程考核为主，评价元素单一，缺乏系统评价和持续改进。

（4）实验设施不足：设备陈旧、芯片质量不好、无拓展平台，在一定程度上限制了创新实验的设计验证。

（5）德育经验不足：工科类教师为非师范院校教师，缺乏完整的教育教学理念，在“授业”的过程中易忽视“传道”，思政元素融入实验教学经验欠缺。

2 实验教学改革方案实施

针对数字电子技术实验教学存在的问题，结合新工科建设要求及课程思政建设理念，采用顺向设计、闭环反馈、持续改进的思路（图1）进行教学改革。第一轮教学改革实施对象为2021级电气工程及其自动化专业（以下简称“电气”）本科生，共50人。

2.1 以教学目标为导向，优化实验内容

结合高校新工科建设要求及课程思政育人理念，解读才培养方案毕业指标，分析我校电气专业毕业生该课程学习应达到的要求，确立教学目标。教学目标含品德素质、实践技能、创新技能，并对毕业要求指标点进行支撑。以教学目标为导向，以项目设计优化实验内容，优化后的实验项目与所支撑的课程目标如表1。

2.2 充分融入思政元素

结合实验项目，从家国情怀、个人品格、科学观三方面深入挖掘思政元素，做好课程思政教学设计（表2）。以多样化的教学方法，利用课前、课中、课后将思政元素融入课程教学全过程，使实践技能的培养和思政教育有机融合，实现德育与智育协同提升。

2.3 开放式教学与课堂教学结合

开放式教学即学生利用课外时间自主学习和实践，教师适时辅导和监督。对于基础验证性实验，采用传统的课堂教学模式，学生能在规定的时间内正确完成实验，有助于学生固本强基，掌握实验操作技能。对于设计类和综合类实验，主要培养学生对知识的迁移应用和分析及解决问题的能力，部分学生很难在有限的时间内完成，需要采用开放式教学模式：课前学生根据给定项目进行设计，用Multisim仿真验证；课中教师检查仿真情况，并进行提示讲解，学生能快速修改设计、搭建电路进行测试验证，即使遇到实验问题，学生由于课前仿真环节已对实验有一定了解，能快速分析并解决所遇问题；课后严格要求学生规范实验报告书写，对于课中没有做出结果的学生，教师利用课余时间再次给学生讲解，要求其修改设计，仿真验证正确后，于实验室搭建电路，直到结果正确；安排难度更大的项目，要求学生课后查阅文献资料，进行项目的设计并验证，以此作为加分项。

2.4 更新考核方案，强化过程性考核

更新后的考核方案（表3）主要从课前预习、课中实验操作、课后实验报告3个方面考核，更加注重过程性评价。

严格课前考核，引入Multisim课前设计与仿真，让学生课前熟悉实验项目，实验原理、有利于课堂实验的开展。严格课中实验情况考核，有利于让学生积极参与实验，规范实验操作，提高实践技能。严格课后实验报告考核，有利于培养学生分析问题、解决问题的能力，养成规范撰写文档的习惯，为接下来的课程设计，毕业设计打下基础。将课后文献资料的查阅及实验改进的设想纳入考核，有利于培养学生勇于探索、敢于创新的科学精神。

2.5 鼓励学生积极参与工程实践

为了进一步提高学生的实践应用能力，培养学生的创新精神，在确保实验项目有序完成的前提下，鼓励学生积极参与各类工程实践活动。比如，鼓励学生积极参加贵州省机器人大赛、工程训练大赛、“互联网+”创新创业大赛、挑战杯竞赛、申报全国大学生创新实践项目，以数字电子技术课程设计的形式引导学生进行项目设计和验证。

3 改革成效

以教学目标为导向，优化实验项目、更新教学方式，在实验项目的开展过程中充分融入思政元素，强化过程性考核，促使学生从被动学习转到主动参与实验，能正确进行实验项目的设计与验证，小组间积极交流探讨，实现了生生交互，开放式教学实现了师生间适时有效的良性沟通。学生积极参与工程实践：2021级电气本科班共50人，在2022-2023学年，超过2/3的学生参加工程实践项目，获贵州省机器人比赛一等奖4项，二等奖7项，三等奖4项，获批立项全国大学生创新创业实践项目5项，获“互联网+”创新创业大赛校级赛优秀奖1项。改革后的课程成绩较改革之前有明显提升，参赛学生的比例明显增加，其差异性表明该教学改革方式提高了学习效果和教学质量。

4 结论

教学改革实践表明，新的教学模式激发了学生学习兴趣，提高了学生的实践技能及创新能力，锻造了学生严谨规范的职业素养；充分融入思政元素，使学生形成优良的品德素养，为铸牢“工匠精神”打下坚实的基础；学生积极参与学科竞赛，提高了学生的工程实践能力，培养了学生敢于创新的精神，增强了学生科技报国的责任和担当。该教学改革方案符合新工科人才培养及课程思政建设理念的要求，可推广应用于电气专业其他实验课程的教学改革，为培养新工科应用型人才打下坚实基础。

参考文献

[1]李伟丽，吴韬.基于“课程思政+新工科”理念的食品物性学课程教学探讨[J].安徽农业科学，2022，50（12）：255256.

[2]张荆沙，张洁，杨万华.新工科背景下电路课程教学改革研究[J].现代商贸工业，2023（7）：253254.

[3]王颖，杨茂林，王海云，等.新时代理工科课程思政研究：综述与展望[J].昆明理工大学学报，2023，23（2）：2.

[4]许明月.高校课程思政三大体系构建[J].高教学刊，2023（5）：181.

[5]吴岩.《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准》有关情况介绍[J].重庆与世界，2018（4）：4849.

[6]张皎，金印彬，孙敏.以“项目引导实验”理念下的数字电子技术实验课程教学 改革浅谈——以FPGA音乐播放器设计为例[J].电子质量，2022（1）：108109.

[7]刘冉冉，郑恩兴.《電工与电子技术》课程思政的探索与实践[J].时代汽车，2023（6）：8283.

[8]李梦.数字电子技术实验的教学实践[J].集成电路应用，2022，39（2）：161

[9]张平娟，闫改珍，王岳.新工科背景下“数字电子技术”实验教学改革实证研究[J].淮南师范学院学报，2022，24（2）：128129.