一、基本信息表
教师姓名 (负责人) | 姜玉婷 | 职称 | 助教 |
课程团队成员姓名 | 张韵 | ||
学院 | 计算机学院 | 系(部) | 物联网工程系 |
课程名称 | 电子技术基础 | 课程代码 | [52001CC0LA] |
学时 | 48 | 学分 | 3.0 |
课程类型 | □通识必修课 □通识选修课 □学科基础必修课 专业必修课 □专业选修课 □其他 | 授课对象 | 物联网工程、计算机科学与技术、网络工程 |
二、教学目标与学情分析
(一)学情分析
1.课程情况分析
《电子技术基础》是物联网专业、计算机科学与技术和网络工程专业的一门专业基础课。该课程结合电路、模拟电子和数字电子三部分知识,合理规划比重,提高学习效率,能够让学生在最短时间内掌握三门电子技术中最重要的基础知识。其中,模拟电子电路部分是最为重要的一个部分,在本门课程中起到承上启下作用。通过本课程的学习让学生掌握相关的电路基本知识,并培养学生的动手实践能力,提高其综合素质,为后续相关的专业课程打下一定的基础。
学生认知情况分析
以物联网专业学生为例,物联网专业学生毕业主要从事软件程序员以及嵌入式工程师职位,嵌入式开发也是目前大热的高薪职位。嵌入式开发技术。嵌入式开发技术在物联网技术体系中占据着重要的位置,嵌入式开发涉及到设备和网络两大块内容,通过学习嵌入式开发也能对物联网形成一个更加全面的认知。物联网大一新生正处于萌新阶段,该阶段学生正处于一个中学理论知识和大学专业前景课程的一个衔接阶段,这个阶段学生保留了勤奋好学、坚持不懈的精神,但欠缺对专业课的深入理解和对应职业生涯发展的学习概念,此时《电子技术基础》课程的出现,能够带领学生进入大学专业基础课程的了解基础上,锻炼学生所不具备的实践动手能力和项目设计能力,为未来的专业核心课程学习和嵌入式开发知识打下坚实基础。
学生情感分析
需要教师对学生进行思政引领,从思想和素质目标上提升同学对知识内容的转变的接受能力,培养学生在家国情怀的渲染下学习专业基础知识,掌握此门专业基础的重要性,进而能够意识到对于我国的军工业等工程中基础知识重要性。
(二)教学目标
1、知识目标:理解半导体材料的特性,掌握半导体二极管的特性和应用电路原理;掌握特殊二极管的原理以及使用方法。
2、能力目标:能够综合实际电路情况和实际工程中经济价值等情况对半导体二极管进行选型;能够应对工程中发生的问题和情况。
3、思政教学目标
在培养学生知识和能力目标的基础上,对学生的国家荣誉感、民族自豪、专业认同感,社会责任感以及团队协作精神进行培养,以专业思政目标为主导,课程思政目标和预期学习效果对应表如表1所示。
表1 专业思政分类、课程思政目标与预期学习效果对应关系表
专业思政一级分类 | 专业思政一级分类 | 课程思政目标 | 课程对应预期学习效果 |
家国情怀 |
科技报国 | 目标1:建立专业自豪感,建立民族自信。 | 1:能够从专业技术角度认识电子技术未来发展前景。 2:能够从专业技术角度认识本课程重点知识,能够自述本门课程在职业生涯中的对应作用。
|
工匠精神 | 精益求精 | 目标2:在学习过程中,对物联网工程技术和知识点,具有凝神聚力、精益求精、追求极致的品质。 | 1:通过课程学习,让学生逐步接受大学学习生活与高中的不同,理解本门学科特点、做好时间管理,实现对本门学科的高效学习。 |
| 创新精神 | 目标4:具有更新知识、技能的自我完善的学习欲望,在物联网工程实践中不断追求进步。 | 能够在掌握了电路、模拟电路和数字电子技术基础知识的基础上,在实验项目建立创新精神,创新项目实现方法等,为未来的物联网工程实践创新打下基础。 |
使命担当 | 环境意识 | 目标:5:能够理解和评价针对工程问题的工程实践对环境、社会可持续发展的影响。 | 能够在电路设计中在满足项目功能的基础上考虑节能、环保和经济效益价值。 |
三、教学内容设计
(一)教学重点与难点
1、教学重点
掌握半导体二极管的结构和类型、二极管的伏安特性和主要参数。
理解稳压二极管、发光二极管、光电二极管的性质。
学生能够分辨并测定二极管的极性,并使用万用表判断二极管的通断。
2、教学难点
能够使用实验设备研究半导体二极管在直流电路和交流电路中的不同特点。
能够区分不同的二极管并掌握应用领域。
理解第一代半导体的基本原理,了解第二代以及第三代半导体的发展前景,了解其在新能源汽车、军工以及
5G
通信上的广泛应用。
课程思政元素
课程思政元素表如表2所示:
表2 思政目标与思政元素
思政目标 | 预期学习效果 | 思政元素 |
科技报国 | 1:能够从专业技术角度认识电子技术未来发展前景。 2:能够从专业技术角度认识本课程重点知识,能够自述本门课程在职业生涯中的对应作用,具备科技报报国的能力和信心。 | 1.每一位中华儿女在海外的利益、权利和安全,都是祖国保护的对象。孟晚舟和华为最让世界瞩目的,就是背靠国家养出来的一身傲骨。时隔1000余天、经历了三个春秋轮回的异国任意拘押,华为首席财务官孟晚舟终于在2021年国庆节前,回到祖国怀抱。 孟晚舟女士每每出现在公众场合,脚踝都戴着镣铐一般的监视器,但出庭回应指控她姿态优雅,不卑不亢。中国人讲究“以德报怨”、“化干戈为玉帛”,但加方在孟晚舟事件上仍保持“野蛮”做法。归国后,孟女士带领华为走向更美好未来。 遭遇逆境、在逆境里变强大,不止孟晚舟,还有华为。这一场战役不仅是华为的胜利,更是国产芯片的胜利。
提到买车人们总是想到“丰田”等等这类进口车,电车我们首先想到的是特斯拉,声称具备 L4 辅助驾驶等级,似乎实现了智能驾驶电动汽车的垄断,而华为的 问界推出 后,“懂车帝”这个 APP 对两款车进行了科学的性能对比。 问界 M5 智驾版 在智能座舱方面,配备的是鸿蒙智能座舱 3.0 ,业界公认为“智能座舱天花板”,因此无论从 车机生态 还是系统,都比特斯拉 Model Y 小胜一些。不仅“智能”方面表现出众, 问界 M5 智驾版 让车内智能感知进一步提升,让车适应人,可以自动调节座椅位置、 HUD 高度、后视镜位置等,帮助用户更加舒适地使用智能座舱的同 时,也让安全性更高,价位相对也要低不少。 |
精益求精 | 2:通过课程学习,通过本门基础课的知识点的学习,锻炼追求极致的思想,打好专业课基础。 | 超级杂交水稻: 跨越育种“禁区”,让中国碗盛满中国粮。 中国工程院院士袁隆平为首的科研人员不懈努力下,我国超级杂交水稻亩产产量,不断跟自己的成绩“PK”,一次次刷新着自己创下的世界纪录,保障着国家粮食安全和百姓能吃饱饭的“安全感”。 2000年,2004年,2011年,2014年。 700公斤,800公斤,900公斤,1000公斤。 两组对应数字,一个个攻关目标。 |
创新精神 | 能够在掌握了电路、模拟电路和数字电子技术基础知识的基础上,在实验项目建立创新精神,创新项目实现方法等,为未来的物联网工程实践创新打下基础。 | 中国拦截成功!拜登心都碎了,外媒:美国军工将遭遇“灭顶之灾”。 近年来,美国一直在竭力维持其在全球半导体领域的霸权地位。通过各种手段,试图将中国企业,尤其是华为等国产企业置于困境之中。然而,现今的中国已然具备了“以牙还牙”的能力,我们深知,只有坚定前行,才能取得最终胜利。 半导体产业表现出了强大的渗透性、创新性、带动性与融合性,是世界经济发展的重要支柱,是经济社会发展的核心驱动力。 |
环境意识 | 能够在电路设计中在满足项目功能的基础上考虑节能、环保和经济效益价值。 | 新能源车是否真的环保、节能? 如今应用锂离子电池的纯电动车还并不是过多,如果有一天纯电动车可以彻底替代点燃石油的轿车得话,那么回收废旧锂离子电池便会是一项尤为重要的技术性。 如果我们能够致力于研发这一项技术,我认为这将是未来的一个大热项目,无论从环保、节能角度还是实现自我价值角度,都是造福整个地球之举。 |
教学内容设计
课程围绕如何解决“激发爱国情怀,解决社会问题,提升科技力量”这一命题,紧扣进阶式思维和科技创新等核心能力,采用项目驱动方式,实现“学中做、做中学”。润物细无声的融入家国情怀、工匠精神、科技报国等思政元素。形成一种“情感激发-思政培育-引起共鸣-情感升华”思政育人模式。教学整体设计思路、教学组织设计、教学实施设计如图1所示。
图1 教学设计图
四、教学方法与手段
本案例采用针对课前、课中和课后设计丰富的教学方法,具体如图2所示。
图2 教学方法和教学设计
五、教学过程
课程内容按照导航系统分为四部分:课前引入、课堂导入、理论知识讲授、随堂测试,课后总结。
课前引入
学生
下载学案
,了解本堂课教学重点和难点。
学生
观看慕课视频
和
B
站纪录片剪辑片段,以风趣幽默视频这种当下高校学生能够喜闻乐见的方式激发学生对本次课程内容的好奇心。
完成课前测试,掌握学生对这次课程知识的初步掌握情况。
该课堂引入环节依托平台为东软智慧一体化平台和希沃智慧平台,如图3所示,教师能够后台观测学生资源学习时长等信息。
图3 课前引入环节设计
课堂导入
利用希沃品课设置课上抢答和观点环节,提出问题“大家认为半导体材料有哪些应用场景?”
图4 课堂互动环节
针对抢答的问题,蕴含着丰富的思政元素,比如第一台新能源汽车的诞生、第一代半导体的应用、半导体在4G、5G通信中的应用等。学生互动情况良好。
通过希沃观点观察发现,同学们对半导体应用场景仍然停留在身边常用的电子设备,对于家国、军工这一层面了解甚少,这正是引入家国情怀思政的好时机。
图5 希沃观点互动
【思政引入(家国情怀)】
1.半导体材料应用非常广泛,但不仅仅是我们身边的电子产品,第三代半导体已经实现了飞跃,中国在芯片的力量上也实现了飞跃。(观察到同学有在使用华为手机)华为自主研发麒麟芯片,美国对我们的垄断并不能打败我们,孟晚舟女士的坚守和胜利,更是华为的胜利,华为手机新款甚至实现了卫星通话,规避了苹果手机信号差等弱点,这不仅仅看似是一个芯片的胜利,更是一个国家的胜利!
2.提问:如果你买电车会买“华为问界”还是“特斯拉”?
华为问界汽车一经推出就非常火爆,实测两者数据没有让我们失望,在各项智能驾驶的参数上都胜出,并且我们观察到同学们更喜欢华为各项产品的联动,也就是如果买了华为手机,华为手机和华为汽车的联动将给生活和出行提供非常多的便利,支持国产我们并不是说说而已。
华为问界汽车的成功离不开国人的努力,离不开工程师们彻夜的研发。
理论知识讲授
半导体材料从纯净的本征半导体到我们目前使用的二极管、三极管和集成芯片,经历了什么?本征半导体→P型半导体→PN结→二极管→三极管→放大电路→集成芯片。
【思政引入(精益求精)】
袁隆平:“超级水稻”的诞生,经历了什么?
别看今天中国超级杂交水稻技术引人瞩目,但攻关过程与其他科研一样,也免不了‘挨打’‘走错路’。超级水稻的孕育,是袁爷爷团队一步步的杂交水稻,挑选种子实验得来的,这种成功并不是一蹴而就,如今,在每年的收获时节,水稻育种专家们可以“喜看稻菽千重浪”,而袁隆平“禾下乘凉”的梦想也成为了他们梦寐以求的追寻。
半导体一步步的研究到最后成功,不正是一步步的精益求精的研究,成功离不开每一步的积累和努力。
在二极管的基础上,有一些特殊二极管:光电二极管、发光二极管、光敏
二极管等等,这些是在原有基础上的创新,生活中利用最多是发光二极管,同学们是否知道发光二极管的例子?
【思政引入(创新精神)】
提出问题:以色列为什么在对巴勒斯坦的5次战争中都取得了胜利?
以色列主要以创新研发军工为主,他们在武器的创新上取得了突破,我们应谴责破坏世界和平的行为,但同时应该想到,只有创新才不会挨打,我们每个人可以坐在教室上课,是得益于我们背后强大的祖国,科技强国是我们每名同学都应具备的情怀。
课后总结
创新的同时应考虑环境问题,提出问题:“当下新能源汽车真的环保吗?”
【思政引入(创新精神)】
锂电池污染和回收问题。
六、教学评价
本次课程教学评价方式从定性和定量两个角度来考察,因思政教育是一个道阻且长的过程,需要在日常慢慢渗透,所以在终结性考核的基础上,加入形成性考核评价,思政评价具体课程思政评价表如表3所示。
表3 课程思政学习效果评价对应表
专业思政二级分类 | 评价/考核方式 |
科技报国 | 定性-希沃课堂互动率 |
精益求精 | 定量-随堂测试、课后作业(对比随堂和课后的进步,分数提升) |
创新精神 | 定量-实践项目创新分数 |
环境意识 | 定量-终结性考核(组合逻辑电路设计题) |
创新考察体现在形成性考核中综合性项目创新性考察,分数为3分,具体如下图6所示。
图6 创新性考察
图7 电路设计题-终结性考核
此题目要求要写最简形式设计电路,不应过多采用与、或、非门,资源浪费,此题目符合环保意识。
七、思政教学反思
(一)思政教学的意义与价值
在素质教育背景下,课程思想政治教育是一种新型的教育理念。理念的核心是充分挖掘不同学科的思想政治教育资源,增强思政教育的多元性,加快立德树人教育目标的实现。在高校教学体系中,思想政治教育是一项重要的内容,对强化学生的信念、培养学生正确的理想信念具有积极的作用。
(二)思政教学的成效和特色
通过“课程思政”,学生们的学习效率得到了极大的提高,学生们具备了更正确的学习动机和学习态度,成效仍然从定性和定量方面展示。
(1)定量成效
科技报国考核:在关于半导体一个互动话题中,学生的互动率有提升,并且在新的一学期引入思政教学后,学生整体互动次数曾东,平均参与度也有明显提升。
图8 互动率提升
精益求精考核:希沃作业中,首次教学中未引入思政教学法和引入思政教学的对比,学生的作业平均分明显提升,大部分学生愿意认真完成作业,正确达到完美分数。
图9 引入思政教育后半导体测试成绩提升
(2)定性成效
科技报国:大多数同学认为本门课程非常有帮助,可以看到在思政教学的带动下,即使原先认为专业课用处不大而消极学习的同学也认知到自己应该做一个对社会有用的人。
精益求精:在问卷调查中,百分之69.7%的学生愿意在听到有用的知识认真反思学习,以便下次做的更好,愿意在一次次的反思式学习中把事情做到最好。
(三)思政教学的改进措施
(1)提升思政元素融合度
根据专业课程目标矩阵深入挖掘思政元素,提高思政元素和本节课内容的契合度,切勿为了思政而思政,生搬硬套。
(2)教学内容精炼
因本课程《电子技术基础》是三门课的联合,重难点较多较杂。在课堂教学中,根据教学目标和重难点,对教学内容进行适当的筛选和凝练,突出知识之间的关联和逻辑关系,以提高教学的有效性,使学生能够在课堂中更好地拓展思维。
(3)优化思政效果考核方式
教学是开始,传授是过程,而考核是最难也是最重要的部分,应根据思政考核点做好多元化的评价体系。
八、教学资源拓展
bilibili纪录片《百年机遇》
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九、其他