[出处] 教育教学论坛_2022年第34期

马腾达

（中国民航大学 电子信息与自动化学院，天津 300300）

一、多元融合的核心思路与方法

2020年，教育部印发的《高等学校课程思政建设指导纲要》指出，全面推进课程思政建设，就是要寓价值观引导于知识传授和能力培养之中，帮助学生塑造正确的世界观、价值观、人生观，这是人才培养的应有之义，更是必备内容。

“数字电子技术”是电类等专业的基础必修课，结合中国民航大学鲜明的民航特色，在此基础上，根据教育部文件，提出了多元融合的教学思路（图1）。

图1 多元融合的教学思路

如图1所示，实现价值塑造、知识传授和能力培养的融合是最根本的目标；基于“数字电子技术”的课程特点，结合中国民航大学电子信息工程专业鲜明的民航特色，需要实现民航精神与科学精神的融合；而传统的教学手段或是单一的教学方式已不能满足这种日益增长的融合需求，因此，将理论教学、虚拟仿真、实验实践与案例研究等多种教学方法和手段融合于课程设计与教学中，最终实现价值塑造、知识传授和能力培养三个维度的有机融合，达到“1+1+1＞3”的效果。

多元融合的核心方法是从飞机系统的设计、制造、维护等全生命周期出发，结合对典型民航案例的深入分析，挖掘提炼“数字电子技术”课程中所蕴含的思想价值和精神内涵，从而增加课程教学设计的广度、深度和温度。

在飞机系统的设计、制造和维护等全生命周期中的很多实例，可以用“数字电子技术”课程中的逻辑关系来描述，将抽象的逻辑关系通过飞机系统实例具体化展示，从而提高学生对抽象概念的理解程度，拓宽课程的广度；飞机系统的设计、制造和维护的具体实施过程，体现了系统工程等学科的设计方法和思想，如故障树分析、冗余设计等，将这些设计采用“数字电子技术”课程中的基本概念来描述，可以使学生对可靠性设计、安全性设计等设计思想有一定了解，增加课程的深度；将这些内容置于典型民航案例如川航5·14事件这样的大背景中进行课程教学，塑造学生正确的世界观、价值观与人生观，提高课程的温度。

通过融合多种教学手段，将从课程内容中提炼的民航精神与科学精神，在一线课堂进行具体讲解，进而实现价值塑造、知识传授和能力培养为一体的多元融合课程。

二、多元融合的课程构建

多元融合课程的构建，主要包括三个步骤：多元融合点的挖掘、多元融合线的提炼和多元融合面的展开。

（一）多元融合点的挖掘

多元融合点是指数电教学中能够进行多元融合的教学知识点，主要包括教材中的知识点，飞机系统的设计、制造、维护等全生命周期中适合多元融合数电教学的知识点，以及典型民航案例中适合多元融合数电教学的知识点。

选取教材中的知识点作为多元融合的基础，以“与”逻辑的表达方式这一知识点为例，可以采用电路、符号、真值表、波形图等方式，对“与”逻辑进行说明。

选择飞机系统的设计、制造、维护等全生命周期中适合多元融合“数字电子技术”课程教学的知识点，作为教材知识点的拓展。例如，飞机航线维护手册指出，机务人员在驾驶舱对VOR组件进行自检，需要满足将预选航道设置为0度、将控制板的调谐频率设置为108.00MHz、将导航源面板的VHF NAV电门设置为NORMAL位、将EFIS面板的VOR/ADF电门置于VOR位等多个条件时，方可通过导航控制板的TEST电门启动VOR组件的自检并观察到预期现象，这一原理体现了“与”逻辑的基本概念。

选取典型民航案例中适合多元融合“数字电子技术”课程教学的知识点，作为教材知识点的拓展与升华。以川航5·14事件为典型案例，事件中，机组在高空中驾驶舱右座前风挡玻璃破裂脱落的紧急状态下，凭借过硬的素质将飞机安全着陆。风挡中安装有导电加温膜，通过加热避免风挡起雾结冰，WHC（Window Heat Computer，风挡加温计算机）对加温膜进行控制，并具有超温监控等功能，当探测到温度超过60摄氏度时，在间隔640ms确认后，由安全继电器切断供电，并向SDAC（System Data Acquisition Conecntrator，系统数据采集集中器）和FWC（Flight Warning Computer，飞行警告计算机）发出信号，触发 561000 L(R)WINDSHIELD故障代码。

WHC的超温探测功能，能够用“数字电子技术”课程中的单稳态触发器进行抽象描述。如图2所示，超温信号触发后，使得单稳态触发器进入到暂稳态，暂稳态持续时间640ms，随后恢复到稳态，此时再次进行温度检测，以判断是否发生故障。

图2 超温报警触发机制的抽象描述

（二）多元融合线的提炼

多元融合线是指将挖掘到的各个多元融合点，根据其相关性，将教材中的知识点与飞机系统或典型民航案例中的知识点进行联系，并将虚拟仿真和实验实践贯穿其中，将“点”穿成“线”，进行升华，提炼其中蕴含的思想价值和精神内涵。

例如，在进行飞机维护操作时，需要断开一些跳开关。不同机务人员完成不同任务时，可能都需要断开同一跳开关，可以对这一跳开关进行多个挂签，这些挂签间是“与”的逻辑，当所有挂签均被对应的机务人员清除后，才能进行跳开关的闭合操作，以防止出现人员伤亡或意外，这一原理体现了“与”逻辑的基本概念。

结合“与”逻辑的基本概念，开发对应的虚拟仿真教学资源和实验实践教学资源。虚拟仿真教学资源为“虚”，可以在Proteus、Multisim等虚拟仿真软件中，采用逻辑芯片、电路或二极管实现等方式展示；实验实践教学资源为“实”，采用真实电路进行开发，虚实结合，二者互相补充，有利于学生对知识的深入理解，也有利于培养学生的实践能力。

The FIT is a non-invasive test that detects human hemoglobin in stool and represents an efficacious means of CRC screening. Compliance refers to the individual’s adherence to a recommended diagnostic or therapeutic procedure.

最后，将跳开关闭合的操作要求、“与”逻辑的概念、虚拟仿真教学资源、实验实践教学资源相联系，构成“与”逻辑的多元融合线。而机务维护时跳开关闭合的操作要求，体现了安全操作的科学精神，也体现了当代民航精神中团结协作的工作作风。

在进行多元融合线的提炼时，上述以单一知识点进行的提炼，称为基本多元融合线。为了提高学生解决复杂工程问题的能力，还需要进行综合多元融合线的提炼，即将多个知识点进行综合，设计相应的虚拟仿真教学资源和实验实践教学资源，并挖掘飞机系统或典型案例中的原理或相关内容，提炼其思想价值和精神内涵，构建综合多元融合线。

例如，甚高频通信系统的调谐控制板，采用数码管进行频率显示，可将这一内容与“数字电子技术”课程中的数码显示译码器内容相联系，并与串行移位寄存器联合设计显示驱动电路，然后结合飞机调谐控制板的具体操作要求和设计原则，形成综合多元融合线。

（三）多元融合面的展开

在挖掘多元融合点并构建了多元融合线的基础上，进行多元融合面的展开，设计多元融合的教学内容（图3）。

图3 多元融合的教学设计

如图3所示，通过理论教学讲述基本知识点，进行知识传授；通过虚拟仿真和实验实践教学，对知识点进行深入理解和应用，进行能力培养；通过研究知识点涉及的相关案例，弘扬当代民航精神和科学精神，进行价值塑造。

针对不同的知识内容，以及理论教学、虚拟仿真、实验实践、案例研究等多种教学手段安排的先后顺序和作用，依据知识点内容本身的特征做出恰当的教学设计，而不应拘泥于一种固定的模式，甚至可以根据现场教学时学生的反应，动态调整甚至重构教学设计。

三、多元融合的教学实例

在飞机电子设备冷却的基本原理中（如图4所示），在设置主供气风扇的同时，还有备用供气风扇，二者为“或”的逻辑，因此，将这一来自飞机系统实例的多元融合点，与教材中的“或”逻辑知识点进行联系，并使用Proteus软件开发对应的虚拟仿真教学资源，以及开发实验实践的“或”逻辑硬件PCB电路板，构建多元融合线。

图4 飞机电子设备冷却的基本原理

对该多元融合线进行挖掘提炼：通过“或”逻辑的基本概念，在飞机实现电子设备冷却时，采用主排气风扇和备用排气风扇组合的设计，以确保电子设备可靠冷却的思路，体现了高可靠性设计的科学精神，也体现了当代民航精神中严谨科学的专业精神。

接着进行多元融合面的展开。以“或”逻辑的教学讲解设计为例，采用虚拟仿真的手段，使用电路开关并联模型，让学生对“或”逻辑有一个基本认知；接着通过理论教学，讲解“或”逻辑的表达方式；然后继续通过虚拟仿真的方式，对“或”逻辑的“置1”功能进行仿真演示，使学生深入理解“或”逻辑；采用实验实践教学，通过真实的74LS32芯片，使学生对实际中的“或门”有真实认知，并通过操作电路板，加深对“或”逻辑的理解程度；最后与飞机电子设备冷却原理相结合，说明“或”逻辑在实际中的应用，并阐述高可靠性设计的科学精神内涵，以及体现出的民航精神中严谨科学的专业精神内涵。

根据学生表现情况设计教学内容。如果大部分学生在高中时已经对“或”逻辑有了入门的了解，且记忆深刻，则可以直接以飞机电子设备冷却原理引入“或”逻辑，展开讲解“或”逻辑在设计中的应用，向学生传递高可靠性设计的科学精神，以及民航严谨科学的专业精神，再通过理论教学、虚拟仿真、实验实践教学等方式展开课程。

在教学语言设计时，可以根据多元融合教学资源的具体内容对某一功能进行讲解，凝练教学语言。以“与”逻辑为例，除了基本概念外，“与”具有“置0”功能，即当“与门”的一个输入为0时，无论另一个输入为1或是为0，输出永远为0，可以用书面语言“守卫”来描述这一现象，可以使用口语语言“看大门”进行诙谐的记忆，也可以使用“一夫当关，万夫莫开”的诗词语言，帮助学生进行形象化的描述与记忆。

结语

基于中国民航大学电子信息工程专业的民航特色与“数字电子技术”的课程特点，将传统的理论教学、实验实践与虚拟仿真、案例研究等教学方法和手段相融合，将民航精神与科学精神的培养相融合，挖掘提炼“数字电子技术”课程中所蕴含的思想价值和精神内涵，从而增加课程教学设计的广度、深度和温度，进而形成价值塑造、知识传授和能力培养为一体的多元融合课堂。

实践表明，采用多元融合理念和方法进行“数字电子技术”教学，能够提高学生正确认识、分析和解决复杂工程问题的能力，并能够强化学生工程伦理教育，培养学生精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。