詹湘琳
(中國(guó)民航大學(xué)電子信息與自動(dòng)化學(xué)院,天津 300300)
數(shù)字電子技術(shù)是中國(guó)民航大學(xué)航空電子專業(yè)的一門基礎(chǔ)課程。目前,該課程的教學(xué)方法主要是按照教學(xué)大綱,通過課堂講授數(shù)字電子技術(shù)知識(shí)點(diǎn),包括CMOS、TTL 器件,組合和時(shí)序邏輯電路,脈沖發(fā)生電路、存儲(chǔ)器和可編程邏輯器件的簡(jiǎn)介以及AD、DA 等主要內(nèi)容。而實(shí)驗(yàn)部分是在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中心完成,包括驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。通過這兩部分的教學(xué),學(xué)生應(yīng)該能對(duì)數(shù)字電路有基本的認(rèn)識(shí),了解數(shù)字電路的分析和設(shè)計(jì)方法。經(jīng)過多年的教學(xué)筆者發(fā)現(xiàn),如何更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性是一個(gè)永恒的研究課題。
數(shù)字電子技術(shù)課程的知識(shí)有其自身的特點(diǎn):知識(shí)點(diǎn)可以進(jìn)行模塊化分解。盡管如此,筆者多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)表明,學(xué)生對(duì)于模塊化的知識(shí)仍感枯燥。因此,本文探索將思政元素與數(shù)字電子技術(shù)知識(shí)相結(jié)合的可能性,旨在提升課堂教學(xué)質(zhì)量,讓課堂成為學(xué)生愛國(guó)主義教育的前沿陣地、成為點(diǎn)燃學(xué)生理想的火把,實(shí)現(xiàn)課程思政的教學(xué)改革目標(biāo)。
本文以設(shè)計(jì)教學(xué)改革目標(biāo)為出發(fā)點(diǎn),通過設(shè)計(jì)基于思政教育的教學(xué)內(nèi)容和課堂教學(xué)環(huán)節(jié)、構(gòu)建數(shù)字化教學(xué)資源,激勵(lì)學(xué)生奮發(fā)圖強(qiáng),幫助學(xué)生樹立正確的人生觀和價(jià)值觀。正如習(xí)近平總書記在《思政課是落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的關(guān)鍵課程》中強(qiáng)調(diào)的:“要有仁愛情懷,把對(duì)家國(guó)的愛、對(duì)教育的愛、對(duì)學(xué)生的愛融為一體,心中始終裝著學(xué)生,讓思政課成為一門有溫度的課”。
雖然在之前的數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)改革中,筆者已經(jīng)將課程內(nèi)容進(jìn)行了模塊化劃分,力圖做到讓知識(shí)具有整體性、銜接性,并在授課過程中注意模塊之間的連貫性。但是學(xué)生仍然反映學(xué)起來枯燥,有時(shí)候甚至感到迷茫,與教師的要求存在距離。
親其師,才能信其道。怎樣才能拉近師生之間的距離呢?本文嘗試將思政元素加入數(shù)字電子技術(shù)的課堂教學(xué)中?;谒颊氐臄?shù)字電子技術(shù)教學(xué)改革首先從教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計(jì)開始,做到思想政治教育的兩個(gè)基本維度:知識(shí)傳授和價(jià)值引領(lǐng)的有機(jī)融合,以實(shí)現(xiàn)在知識(shí)傳授中開展價(jià)值引領(lǐng)、在價(jià)值引領(lǐng)中進(jìn)行知識(shí)傳授的教學(xué)改革目標(biāo),拉近師生之間的距離。
教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)是以目前的教學(xué)日歷為藍(lán)本,以現(xiàn)有的教學(xué)模塊化內(nèi)容為基礎(chǔ),在相關(guān)知識(shí)內(nèi)容講解之前,融入課程思政內(nèi)容。
在緒論模塊中,應(yīng)讓學(xué)生了解本門課程的歷史、現(xiàn)狀和今后的發(fā)展方向,但目前以數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展歷程為主。雖然這延伸了教材內(nèi)容,但是學(xué)生只是作為旁觀者,他們的學(xué)習(xí)熱情沒有被激發(fā)出來。因此,在本部分的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)上可以增加與國(guó)家、時(shí)政和行業(yè)發(fā)展相關(guān)的內(nèi)容。例如,數(shù)字電子技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域就是手機(jī)。我國(guó)在手機(jī)行業(yè)經(jīng)歷了從1G空白、2G跟隨、3G 參與、4G 追趕到5G 領(lǐng)跑的過程,從此有了話語(yǔ)權(quán),發(fā)展壯大了智能手機(jī)行業(yè),開啟了5G 時(shí)代的萬物互聯(lián)新模式。引進(jìn)這樣的教學(xué)內(nèi)容將增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感,培養(yǎng)學(xué)生的家國(guó)情懷。與此同時(shí),引導(dǎo)學(xué)生正確面對(duì)我國(guó)目前所處的復(fù)雜國(guó)際形勢(shì),以及我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)“缺芯少核”的窘境,能夠讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到掌握核心技術(shù)的重要性、發(fā)展我國(guó)自己的芯片產(chǎn)業(yè)的迫切性,從而鼓勵(lì)學(xué)生認(rèn)真學(xué)好相關(guān)的基礎(chǔ)學(xué)科知識(shí)并在此基礎(chǔ)上勇于自主創(chuàng)新。
組合邏輯電路的設(shè)計(jì)可以遵循一定的原則:根據(jù)設(shè)計(jì)命題的要求和選用的邏輯器件,設(shè)計(jì)構(gòu)造出能實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能、經(jīng)濟(jì)合理的邏輯電路。也就是說,首先確定目標(biāo),然后從目前已有的器件中進(jìn)行篩選,進(jìn)一步設(shè)計(jì)電路。目前,本部分主要是梳理了教材內(nèi)容,以例題講解的方式分步驟講授。雖然這樣講授條理性強(qiáng),但部分學(xué)生認(rèn)為該部分內(nèi)容趨于格式化。這時(shí),可以在現(xiàn)有內(nèi)容的基礎(chǔ)上加入愛國(guó)主義教育的思政元素。2012 年11 月29 日,習(xí)近平總書記提出了“中華民族偉大復(fù)興的中國(guó)夢(mèng)”。實(shí)現(xiàn)“中華民族偉大復(fù)興的中國(guó)夢(mèng)”與組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法近似:首先確定奮斗目標(biāo),然后立足于現(xiàn)實(shí),從而進(jìn)一步設(shè)計(jì)奮斗道路、制訂合理的方案。通過加入思政元素,點(diǎn)燃學(xué)生心中的中國(guó)夢(mèng),激發(fā)學(xué)生刻苦學(xué)習(xí)、努力奮斗,讓學(xué)生意識(shí)到應(yīng)“學(xué)以致用,用以報(bào)國(guó)”,為國(guó)家的富強(qiáng)、民族的振興而貢獻(xiàn)自己的力量。
組合邏輯電路存在競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)現(xiàn)象。競(jìng)爭(zhēng)-冒險(xiǎn)會(huì)降低電路工作的可靠性,成為電路正確工作的隱患。目前,該部分內(nèi)容的講解以波形圖為基礎(chǔ),以理論分析為主。學(xué)生只有高度集中注意力才能理解教師的講解內(nèi)容。有些學(xué)生反映,只要稍微分心,整個(gè)知識(shí)點(diǎn)就聽不懂了。這時(shí)可以加入思政元素,以調(diào)節(jié)課堂氣氛。具體加入的思政元素是介紹部分同學(xué)畢業(yè)以后可能會(huì)從事民航的維修工作。這些工作就是要努力消除安全隱患。在此可以介紹一些由于維修人員的疏忽而引發(fā)的空難事件,從而將思政元素引申到學(xué)生應(yīng)該端正學(xué)習(xí)態(tài)度上。目前,在學(xué)習(xí)上,學(xué)生應(yīng)該對(duì)自己嚴(yán)格要求;今后走向機(jī)務(wù)維修工作崗位,要敬崗愛業(yè),堅(jiān)持嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn),消除工作中的安全隱患。可見,嚴(yán)格要求自己,消除隱患是以上專業(yè)知識(shí)與思政教育元素的契合點(diǎn)。另外,融入這些思政元素還可以培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和腳踏實(shí)地的實(shí)干精神。只有腳踏實(shí)地,不好高騖遠(yuǎn),才能不斷前進(jìn)。
第五章介紹具有存儲(chǔ)功能的觸發(fā)器。目前通過講解電路結(jié)構(gòu)及輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的變化,學(xué)生能理解一個(gè)觸發(fā)器能存儲(chǔ)一位二進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn)。由于涉及門電路的工作原理,部分學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)感到迷茫,不知道學(xué)這些有什么用。由于本部分的知識(shí)模塊在整個(gè)教學(xué)體系中處于中間位置,這時(shí)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性明顯不如課程開始階段。所以,在這里可以引入的思政元素是對(duì)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)做出重要貢獻(xiàn)、被稱為“計(jì)算機(jī)之父”的科學(xué)家馮·諾伊曼的介紹。馮·諾伊曼雖然經(jīng)歷了一戰(zhàn)的動(dòng)蕩,但是憑著自身的努力,利用空余時(shí)間研讀數(shù)學(xué)、寫文章,在數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)三個(gè)領(lǐng)域做出了重要貢獻(xiàn),而且在經(jīng)濟(jì)學(xué)方面被譽(yù)為“博弈論之父”,無愧是20世紀(jì)最偉大的全才之一。通過加入這些思政元素,可以提醒學(xué)生認(rèn)真利用自己的空余時(shí)間,不要在刷朋友圈、玩電子游戲這些休閑娛樂活動(dòng)上消耗自己的主要精力,要為活出精彩的青春而拼搏。
時(shí)序邏輯電路是一類重要的數(shù)字電路。目前與組合邏輯電路的講解類似,通過例題解析,學(xué)生能理解時(shí)序電路的特點(diǎn)。一般在最后,需要判斷設(shè)計(jì)的時(shí)序電路是否具有自啟動(dòng)功能。但是由于過程較復(fù)雜,講解的時(shí)間比較長(zhǎng),學(xué)生的注意力很難長(zhǎng)時(shí)間保持集中。學(xué)生普遍反映這部分的內(nèi)容比較難。這時(shí),可以通過加入思政元素來緩解學(xué)生疲勞的學(xué)習(xí)狀態(tài)。時(shí)序電路的功能之一是構(gòu)成由若干個(gè)狀態(tài)形成的有效循環(huán),而每一個(gè)有效循環(huán)中的狀態(tài)稱為有效狀態(tài)。與此相似,沒有進(jìn)入有效循環(huán)中的狀態(tài)就是無效狀態(tài)。而時(shí)序邏輯電路可能由于受到某種干擾,在電路啟動(dòng)后就進(jìn)入某種無效狀態(tài)中,經(jīng)過若干時(shí)鐘脈沖后,輸出仍無法進(jìn)入有效狀態(tài)中,這使電路無法自啟動(dòng)。為此,需要對(duì)電路做出一定的修改,使得電路經(jīng)過一定的時(shí)鐘脈沖后能自動(dòng)進(jìn)入到有效狀態(tài)循環(huán)中。學(xué)生在調(diào)整學(xué)習(xí)、生活狀態(tài)時(shí)可以借鑒時(shí)序邏輯電路的自啟動(dòng)問題。首先要建立一套有效的自我調(diào)節(jié)機(jī)制,疏導(dǎo)和排解自己的負(fù)面情緒,使自己盡快進(jìn)入有效的生活狀態(tài)中。比如,可以通過向有經(jīng)驗(yàn)的人請(qǐng)教、培養(yǎng)廣泛的興趣愛好、進(jìn)行體育鍛煉等,幫助自己從無效狀態(tài)恢復(fù)到一種有效的生活狀態(tài)中。這樣可以培養(yǎng)學(xué)生的抗壓性和抗挫折能力,提高學(xué)生的心理素質(zhì)。
模-數(shù)與數(shù)-模轉(zhuǎn)換器是模擬與數(shù)字世界的一種接口,也是一種應(yīng)用廣泛、十分重要的中規(guī)模集成電路。在講解這部分的內(nèi)容時(shí),可先講其應(yīng)用背景,讓學(xué)生了解模-數(shù)與數(shù)-模轉(zhuǎn)換的概念。這部分可以加入集成電路經(jīng)歷了小規(guī)模、中規(guī)模、大規(guī)模到超大規(guī)模的發(fā)展歷程的介紹,讓學(xué)生感受到電子技術(shù)已經(jīng)滲透到日常生活中,其發(fā)展日新月異,只有不斷地學(xué)習(xí),讓自己保持核心競(jìng)爭(zhēng)力,才不會(huì)被時(shí)代淘汰。我國(guó)具有代表性的民營(yíng)企業(yè)華為公司就是一個(gè)這樣具有競(jìng)爭(zhēng)力和活力的公司,其生產(chǎn)手機(jī)的銷售量在2018年就超過了蘋果、三星等國(guó)際巨頭,在全球的銷售量遙遙領(lǐng)先。它的發(fā)展壯大與中國(guó)特色社會(huì)主義制度、與國(guó)家的發(fā)展和進(jìn)步是密不可分的。然后進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生,能幸福地在學(xué)校里讀書,要感恩國(guó)家和黨,畢業(yè)后應(yīng)立志扎根于民航業(yè),做一個(gè)對(duì)社會(huì)有用的人,實(shí)現(xiàn)自我價(jià)值。這樣引入思政元素,可以增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感和制度自信。
數(shù)字電子技術(shù)課程的思政資源主要有著名人物的奮斗事跡、與國(guó)家強(qiáng)盛相關(guān)的科學(xué)技術(shù)發(fā)展時(shí)政要聞或者視頻、與數(shù)字電子技術(shù)發(fā)展相關(guān)的人文教育等。當(dāng)然,思政資源也不局限于這三類。教師的生活經(jīng)驗(yàn)、日常生活中的小小感動(dòng)、美好瞬間,甚至于一草一木都可以成為點(diǎn)亮學(xué)生熱愛生活的素材。所以,需要從豐富的思政資源中,深入挖掘、不斷收集和整理上課能夠用到的思政素材,構(gòu)建多維度、開放性的數(shù)字電子技術(shù)思政素材庫(kù)。另外,教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的反饋,修改思政素材。綜上所述,思政資源平臺(tái)的素材及相應(yīng)的用途可用表1總結(jié)如下。
表1 數(shù)字電子技術(shù)思政資源平臺(tái)
因此,構(gòu)建豐富的思政教學(xué)資源是實(shí)施思政教學(xué)改革重要且有效的途徑。首先,需要通過互聯(lián)網(wǎng)廣泛收集并整理相關(guān)資料,然后對(duì)這些內(nèi)容進(jìn)行歸納總結(jié)和分類,最后通過學(xué)生的教學(xué)反饋對(duì)構(gòu)建的教學(xué)資源素材進(jìn)行修改完善。
融入的思政內(nèi)容可以是文字、音頻、視頻、圖片,其教學(xué)載體可以是PPT、音頻視頻的播放,也可以是教師的課堂口述。雖然課堂上加入的思政教學(xué)不可避免地會(huì)占用部分上課時(shí)間,但是可以通過其他教學(xué)方式進(jìn)行彌補(bǔ)。比如利用課下微信答疑、釘釘和騰訊等網(wǎng)絡(luò)課堂,MOOC 平臺(tái)、“雨課堂”等線上線下相結(jié)合的教學(xué)方式,把課程的教學(xué)課件、教學(xué)任務(wù)書、教案和考核標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)課程信息發(fā)送給學(xué)生,以彌補(bǔ)學(xué)時(shí)的不足。采用線上、線下,課內(nèi)、課外多維度的學(xué)習(xí)方式,可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自學(xué)能力。
經(jīng)過一個(gè)學(xué)期的教學(xué)實(shí)踐,基于思政元素的數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)改革取得了一定的教學(xué)成效。受疫情影響,雖然教學(xué)以網(wǎng)絡(luò)教學(xué)為主,輔以華中科技大學(xué)的視頻教學(xué),但是教師通過加入一定的思政元素,調(diào)節(jié)了課堂氣氛。在2018—2019學(xué)年第二學(xué)期,對(duì)未加入思政教育的數(shù)字電子技術(shù)的教學(xué)與加入思政教育的學(xué)生成績(jī)進(jìn)行對(duì)比(兩屆學(xué)生都是76 人,都是3 人未參加期末考試):未加入思政教育時(shí),有10人不及格,而加入思政教育后,不及格人數(shù)只有5 人;90 分以上的優(yōu)秀人數(shù)也由7 人上升為10 人;及格率從86%上升到93%。由此可見,教學(xué)改革取得了良好的教學(xué)效果。
另外,從調(diào)查問卷反饋的信息可以發(fā)現(xiàn),學(xué)生對(duì)加入的思政元素都很認(rèn)可,給予了充分肯定。但學(xué)生也認(rèn)為,思政元素的加入最好能做到潤(rùn)物細(xì)無聲,而不是強(qiáng)行加入,否則會(huì)感到很生硬。學(xué)生對(duì)人物傳記、時(shí)政要聞都很感興趣。不過,學(xué)生對(duì)于這類思政元素的切入點(diǎn)也很關(guān)注。比如,對(duì)于時(shí)政要聞,有一位學(xué)生提出,需要注意對(duì)這類素材的引導(dǎo),不要出現(xiàn)偏差。這也是教師需要注意把握的內(nèi)容。
針對(duì)課堂上如何拉近學(xué)生與教師之間的距離、充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性問題,課題組將思政元素引入數(shù)字電子技術(shù)課程中,嘗試解決上述難題。通過設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)載體,構(gòu)建立體教學(xué)資源,在教學(xué)過程中將價(jià)值引領(lǐng)與知識(shí)傳授結(jié)合起來,摒棄知識(shí)滿堂灌的“填鴨式”教育,讓學(xué)生感受到知識(shí)的力量,這種做法活躍了課堂氛圍,提高了學(xué)生應(yīng)用知識(shí)和邏輯分析的能力,也增強(qiáng)了學(xué)生的愛國(guó)情懷。