哈尔滨华德学院-数据科学与信息工程学院

AI赋能数智课堂,深耕电子育人根基-《数字电子技术》SC教学改革实践纪实
时间:2026-08-04

数字逻辑电路抽象难懂、理论与工程实操脱节、分层施教难以落地,是电子信息类专业《数字电子技术》课程长期存在的教学痛点。为全面践行以学生发展为中心、以学生学习为中心、以学生学习效果为中心的SC育人理念,锚定高素质应用型新工科人才培养目标,我校电子信息工程系《数字电子技术》课程组以人工智能技术为核心赋能抓手,系统重构“课前—课中—课后”全教学闭环,打造“理论+实践+思政+AI”四位一体混合式教学新模式,推动课堂从教师单向灌输转向学生自主探究,SC教学改革落地见效、成果丰硕。

一、直面教学痛点,锚定SC教改创新航向

《数字电子技术》是电子信息工程专业核心专业基础课,直接决定学生后续核心专业课、工程实践与竞赛创新能力养成。传统课堂存在多重短板:数字逻辑、时序电路等理论晦涩抽象,仅靠板书静态讲解学生难以建立工程认知;统一授课模式无法兼顾不同基础学生,优生“吃不饱”、薄弱生“跟不上”;实践实训指导覆盖面有限,学生电路推演、方案设计缺少即时反馈;教学评价偏重期末笔试,难以全过程衡量学生实操、协作与创新能力,与SC改革“以学定教、能力产出优先”的核心要求存在明显差距。

立足应用型人才培养定位,课程组将AI数字化工具与SC教学理念深度融合,构建“AI技术+电路教学+探究课堂+赛教融合”四维育人体系,弱化教师讲授权重,把课堂主动权、知识探究权、方案展示权交还给学生,打通抽象理论、仿真实操、工程竞赛之间的学习壁垒。

二、AI全域赋能,重构全流程智慧教学闭环

(一)课前AI精准诊断,实现分层精准导学

依托超星学习通AI教学平台,课程组完成课前教学流程数字化升级。AI学情诊断工具通过前置预习小测、线上资源研读数据,自动生成班级知识掌握图谱,精准定位学生在逻辑门电路、触发器、组合逻辑设计等模块的共性盲区与个体薄弱点。教师依据AI学情画像分层设计导学任务:为基础扎实的学生推送复杂工程拓展案例、竞赛真题;为基础薄弱学生匹配电路动画拆解、基础仿真实操微课,真正实现“以学定教、因材施教”,为课堂探究式学习筑牢前置根基。

(二)课中AI交互探究,打造学生主场课堂

课堂摒弃“教师讲、学生听”的单向传递模式,以AI可视化工具、小组协同任务为载体,构建多元互动探究场景。

1. AI可视化拆解抽象电路:借助AI动态仿真工具,将时序电路工作过程、逻辑信号传输转化为可调节参数的动态动画,学生可自主修改输入信号、观测电路输出波形,直观理解抽象数字逻辑,破解“公式会背、原理不懂”的学习难题;

2. 小组协同+成果展示常态化:课堂以行业真实工程案例驱动,组织学生分组研讨、协同推演电路方案,学生自主走上讲台板书电路、投屏展示小组设计成果,AI助教实时记录课堂互动、答题数据,教师仅针对电路设计难点、工程规范进行精准点拨;

1. AI即时互动答疑:课堂开放AI助教线上问答通道,学生匿名提交电路推演疑问,AI自动解答基础共性问题,疑难工程问题由教师现场深度精讲,兼顾全员学习节奏,课堂抬头率、小组互动频次较改革前大幅提升。

(三)课后AI实训伴学,完善赛教融合培育链路

课后依托AI智能实训、学情分析工具搭建全天候自主提升体系。AI仿真平台支持学生线上完成数字电路搭建、故障排查,自动识别电路逻辑错误并推送优化思路,弥补线下实训课时不足、教师一对一指导覆盖有限的短板;AI知识图谱精准定位错题对应的知识点,自动推送分层巩固习题,优生拓展竞赛类综合电路设计,薄弱生强化基础电路实操训练。

同时课程打通“课堂研学—实训实操—学科竞赛”育人链路,课堂常态化探究训练同步对接电子类省、国家级学科竞赛。学生借助AI工具完成竞赛作品前期电路仿真、方案迭代,将课堂理论、实操技能转化为创新创作能力,形成课堂研学促竞赛、竞赛实训强技能、技能提升助成才的良性闭环。

(四)AI数据驱动全过程评价,落实SC效果导向

课程摒弃“期末一卷定成绩”的单一考核模式,依托平台全周期AI采集数据,构建多元化过程性评价体系。课前预习完成度、课堂小组协作、上台成果展示、AI仿真实训作业、电路实操报告等全部纳入考核,AI自动量化记录学生完整学习轨迹,生成个人成长学情报告。教师依据数据动态调整教学内容与辅导方案,评价重心从“记住多少理论”转向“能用知识解决多少工程问题”,紧扣SC改革“以学生学习效果为核心”的育人导向。

三、教改成效落地,课堂、实践、竞赛多维出彩

经过一阶段SC+AI融合教学实践,课程育人成效全方位显现:

1. 课堂生态焕然一新:依托AI学情诊断与仿真工具,课堂成为学生自主探究、协作展示主场,互动研讨常态化,学习内化效率提升,电路作业正确率稳步提高。

2. 工程实践能力大幅精进:依托AI仿真+线下实操双轨实训,学生数字电路设计、故障排查、系统集成实操水平明显提高,能独立完成贴合行业需求的小型智能控制系统设计;

学科竞赛硕果累累:多名学生自主组建参赛队伍,参与各级电子信息类竞赛,围绕数字逻辑、智能控制研发创新实用作品,先后斩获多项国家级、省级竞赛荣誉,充分验证SC教学改革的实践育人价值。

四、深耕长远布局,纵深推进SC改革走深走实

下一步,电子信息工程系《数字电子技术》课程组将持续深化SC教学改革,推动人工智能、沉浸式元宇宙实训等前沿技术与电路课堂深度融合:持续优化AI交互式电路仿真资源库,丰富工程案例与竞赛实训素材;完善赛教融合、产教协同育人机制,对接电子产业岗位需求迭代教学内容;持续打磨分层探究课堂设计,完善全流程数字化教学闭环。

课程组将始终坚守应用型人才培养初心,以AI数字技术为翼、以SC以生为本理念为根,让学生在沉浸式探究学习中夯实数字电路专业功底,精进工程设计、创新实践核心能力,持续培育专业扎实、创新突出、适配产业发展需求的高素质新工科应用型人才。