專業基礎課程《數字電路與邏輯設計》課程思政探索與實踐

師亞莉，陳東，鄭慧娟

（西安郵電大學 電子工程學院，陜西 西安）

一 引言

習近平總書記在2016年全國高校思想政治工作會議上強調 “高校思想政治工作關系高校培養什么樣的人、如何培養人、為誰培養人這個根本問題”“要用好課堂教學這個主渠道，各門課都要守好一段渠、種好責任田”[1]，這些話語深深地刻進每位高校教師的心里，引起大家強烈的思索和責任意識，深刻挖掘課程中蘊含的思政元素成為各專業課程教師義不容辭的責任和義務。也在拷問著專業教師，教學該怎么做？課程思政如何融入？

課程思政的內涵與外延可歸納為家國情懷意識、個人品格養成及科學觀培養等。在教學中首要解決的是接班人和國家的長治久安問題，教育學生要有民族復興和國家崛起的責任和擔當意識，自覺把個人的理想追求和國家長遠發展相結合，這就要求教師要深入挖掘課程內容中蘊含的家國情懷元素。同時，通過潤物無聲、春風化雨教育學生如何做人，在道德情操方面培養學生正確的價值觀和職業道德，幫助學生形成良好的個人品格。在科學觀培養方面，就是要在教學中把立場觀點方法與科學精神的培養結合起來，教會學生如何用科學的觀念和方法做事，培養學生的求真務實和開拓進取精神。

本文根據《數字電路與邏輯設計》課程的特點及其電子信息大類專業基礎核心課程地位，結合教學實踐的經驗與感悟，針對課程融入思政教育的教學方法進行設計，探尋課程知識和思政內容的契合點，從課程定位、教學設計、課堂教學、實踐教學等環節對課程融入思政教育的方式進行了研究與實踐，在培養高素質和具有正確世界觀、人生觀、價值觀的新工科人才方面進行了一些探索。

二 課程融入思政教育的教學方法設計

（1）挖掘課程和國家發展戰略及社會需求的結合點，對課程內容進行拓展

結合課程內容，挖掘知識內涵中的價值觀元素，對課程內容進行拓展，與技術進步、產業發展、社會需求和國家戰略布局緊密結合，增加課程的深度和廣度。

（2）發掘知識點中的思政元素，由單點到多點，形成科學的課程思政教學體系

結合課程特點，由單一知識點到整個課程體系，充分發掘內容中蘊含的哲學思想與方法論元素，讓思政元素與專業理論體系融為一體，形成線和面。并通過將思政元素融入教案、課件和課堂教學等方方面面，促進學生深刻理解課程內涵，達到知識的擴展和深化，形成科學的課程思政教學體系。

（3）深入挖掘課程實踐環節中蘊含的思政元素

課程實踐環節承載的思政元素更為廣泛，包含遵守實驗室規章制度、團隊協作及客觀嚴謹的科學思維訓練等方面。通過實踐環節不僅可以增強學生的動手訓練和情感體驗，還可提高學生發現問題、解決問題的能力，養成探索與創新意識，培養學生求真務實、腳踏實地的做事風格[2]。

三 《數字電路與邏輯設計》課程思政實踐

《數字電路與邏輯設計》是支撐現代信息技術發展的基礎平臺課程，是學生進入數字信息領域的工程啟蒙課程。該課程面向的學生群體，正處在大學一、二年級人生的拔節孕穗期，最需要老師進行精心引導和栽培。因此我們在該課程上的思政建設實施路線如圖1所示。

圖1 《數字電路與邏輯設計》課程思政實踐的實施路線

（一） 做好課程的專業平臺定位，為培養學生的科學探索精神奠基

在當前世界各國加強新基建競爭的情形下，核心基礎課程的教學效果和價值引領作用，在新工科人才的培養中起著奠基作用。培養什么人、怎樣培養人成為課程關注的根本問題，將價值塑造、知識傳授和能力培養三者融為一體成為課程教學探索實踐的方向[3]。通過大數據、人工智能等現代信息技術飛速發展的課程背景知識為引領，引導學生將個人的長遠發展和國家的發展戰略相結合，培養學生的家國情懷和責任擔當意識。探索家國情懷引領下的科學、技術、工程結合的思政教育模式，加強學生在科學技術觀、工程思維及思維表達能力方面的提高，培養學生的綜合素養與能力。

（二） 依據課程特色設計課程思政教學體系,培養具有高尚情操的新工科人才

這門課程的內容體系線索中，貫穿著數字集成電路的設計與演進思想，從小規模到中規模器件、從組合邏輯到時序邏輯電路，從邏輯電路分析到邏輯電路設計，從理論學習到實踐動手，無不蘊含著豐富的思政元素和哲學辯證思想；無處不體現環環相扣、循序漸進、個體與整體、樹木與森林的腳手架思維。因此只有結合課程性質和特點，深刻挖掘思政元素，通過課程教學幫助學生形成正確的人生觀，養成科學的思維和創新習慣。同時通過實踐教學環節培養學生的求真務實和實際工程觀念。

（三） 挖掘課程中的思政元素，建立科學的思政教學體系

確定課程思政教學目標，梳理教學內容，挖掘思政教育與課程內容的結合點。修改教學大綱，結合思政目標，積累思政素材，在教學實施中體現課程思政教育[4]。

（1）課程部分知識點中的家國情懷元素

在知識點邏輯電路的分析與設計中，均有通過多片芯片的級聯方式來實現復雜功能電路的思想，這部分內容就可以讓同學們意識到團結的力量，體現積少成多、聚沙成塔、積水成淵的道理，培養大家的集體意識。只有凝聚一心、相互協作才能作成大事，培養學生愛家、愛校、愛國的思想。

在知識點半導體存儲器一章中，半導體存儲器是一種代表著集成電路技術發展水平的典型產品，被看作是數字邏輯系統設計中重要的電子器件。該章從半導體存儲器的技術進步對數字邏輯系統性能的推動作用，說明半導體存儲器在數字邏輯系統中的重要地位。使學生認識到半導體存儲器的研發和生產對于我國科技和工業發展的重要性，以及我國科技企業在該領域奮起直追的艱難歷程。引導學生樹立遠大理想，培養愛國主義情懷，形成正確的世界觀和價值觀，勇于肩負起振興祖國的歷史使命。

（2）課程部分知識點中的辯證觀元素

在講各種電路及實現手段的性能優劣比較時，將辯證地看待事物、看待電路的意識貫穿其中，強調事物沒有絕對的好與壞，而是基于需求、基于環境去看待，給學生傳授沒有最好、只有更合適的電路的工程理念。從邏輯函數的多種描述方法及其相互轉換中，去理解辯證法中事物的多樣性，懂得你中有我，我中有你，相互包容、相互協調，相互配合、相互補充，引導學生將大學中所獲得的知識、思想、方法和動機的多樣性融合于創新能力的培養中。

邏輯函數的化簡中，就是力圖通過各種有效的方法，將較復雜的表達式轉變為最簡表達式。邏輯函數的化簡方法主要有代數法和圖解法兩種，各有優缺點。代數法化簡難度較大，但對邏輯函數的變量個數、形式沒有限制。圖解法化簡具有簡單方便的優點，但不適用超過5變量的邏輯函數，因此應當根據具體情況選擇最合理的化簡方法。化繁為簡是透過現象看本質、抓住事物的主要矛盾，在工作和生活中，應當善于化繁為簡。因此無論做何事都要強調方法得當，針對不同場合選擇最適宜的方法，以最簡潔、最高效的方法解決問題，才能科學高效地抓住事物本質和主要矛盾。例如針對我國的扶貧工作，2013年11月習近平總書記在湖南考察時指出：我們在抓扶貧的時候，切忌喊大口號，也不要定那些好高騖遠的目標。要把工作做細，實事求是、因地制宜、分類指導、精準扶貧。

圖2 兩種化簡方法

（3）課程部分知識點中的個人品格養成思政元素

采用小規模集成器件設計同步計數器時，自啟動特性是一個需要著重考慮的問題，無法自啟動的電路在工作時具有很大的不確定性。在設計電路時，忽視偏離狀態問題，極有可能導致最終設計出來的計數器無法自啟動，一旦發生這種情況，就必須修改電路設計以達到可以自啟動的狀態。從修改電路設計直至達到可以自啟動的過程，可以引出在做人做事上不怕有過錯，就怕不及時改正。在日常生活中，人們隨時都有可能犯下各種各樣的錯，這就需要人們培養知錯就改的好習慣。就像卡耐基所說：“假如能抬起頭面對自己的錯誤，那么錯誤也能幫助你。”此外，出現問題不回避，及時修改，也是一種嚴謹求實的科學態度。

在通過時序波形圖講解電路工作原理時，從信號之間的有序、協調，保證正常工作的角度，引入規則和秩序的重要性。告訴學生，做好一件事情必須設計好規則，國有國法、家有家規，人類社會之所以能有條不紊地運行，得益于大家的遵守規則和各司其職，這樣才能建立起良好的運行秩序。告訴同學們要遵守社會規則，遵紀守法，約束自己的行為，把我們的國家建設得更美好。如圖3所示強調規則秩序重要性。

圖3 規則秩序重要性

（4）科學觀的培養，講好硬技術與軟情感的故事

在知識點小規模組合邏輯電路的設計中，根據提供的可用芯片，需要對表達式做一些變換處理，其實就是一個變通的思想。引導學生理解，在人生的某個階段，也會遇到一些條件受限的情況，這時不能自怨自艾，更不能消極沉淪，而要審時度勢，根據要求轉變思路，積極尋找解決問題的方法，最終實現目標。例如，以黃旭華、彭士祿為代表的中國第一代核潛艇設計師們，在沒有先進工具的條件下，利用僅有的一臺手搖計算機和計算尺、算盤，日夜計算數據，最終制造出我國第一代核潛艇，使我國成為世界上第五個擁有核潛艇的國家，為守護我國的海洋權益和領土主權做出了巨大貢獻。通過這些事例教會學生學會變通思維，不鉆牛角尖，培養學生的求異和創新意識。如圖4所示。

圖4 變通思維培養

在講Verilog語言編程時，引入硬件設計軟件化的實現思路，讓學生明白各種設計手段的優缺點。更要明白，優秀的電路不是靠程序寫出來的，而是工程師的大腦設計出來的，必須腳踏實地、扎實地學習理論知識，積累豐富的實踐經驗，才能成為一名優秀的電子設計師。也懂得隨著科技進步電子設計發展的方向，跟隨技術進步的步伐，不斷前行。

（5）課堂上做好思政元素和多種教學方法的融合

教學方法中也蘊含著很多思政元素，比如基于小組合作的TBL教學方法，可以培養學生的協作意識。基于問題的PBL教學方法，可以培養學生立足解決實際問題的思維意識，在學以致用的過程中，使學生的知識與思維鍛煉同時得到提高。基于項目驅動的教學方法，可以將學生所學和具體項目需求相結合，在完成項目的過程中，讓學生的專業技能和能力培養同時得到提高。還有基于案例的探討式教學方法等的結合，激發學生的學習興趣，培養學生的團隊合作意識，培養學生分析問題、解決問題的能力，讓學生在解決問題的過程中，認識問題和知識背后所蘊含的理論思維、方法論和價值判斷，實現對學生的價值引領[5]。如在課堂教學中引入雨課堂、學習通等現代信息技術，增加課堂的互動性。也通過引入隨堂實驗，利用Digilent Analog Discovery 2口袋實驗室包含的9種常用儀器儀表，將課程理論教學內容以實驗形式直觀地展示出來，通過師生互動，讓學生直接將理論知識與工程實踐結合起來，變被動學習為主動學習。課后通過反思、作業設計創新、資料查閱、創新實驗等環節向學生提出將思政元素融入其中的高階要求。通過全教學過程的思政融入，培養心系社會并有時代擔當的新工科應用型人才[6]。

（6）課程實踐環節的面對面教學過程中融入思政元素

該課程是理論與實踐相融合的課程，實踐環節必不可少。在實踐動手環節中可以培養學生求真務實、兢兢業業的工匠精神，培養勇于探索的創新精神和善于解決問題的實踐能力。同時可以通過對實踐環節教學方法的改革，推行基于實際需求、基于項目驅動的教學方法，可以通過引入智能儀器等，在解決實際問題和完成項目的過程中，增強學生的責任擔當和創新意識，使學生將學會做人和學會做事相結合，培養其腳踏實地和艱苦奮斗的作風等[7]。

四 結語

歸根結底，教師是課程思政的主力軍，因此教師的能力決定了課程思政的高度。教師應該在課程思政能力提升、成效提升、質量提升上下功夫，深挖課程中蘊含的思政教育元素，成為課程思政能手和巧手，用心、用情、用愛去教書育人。更應把課程思政當作一門學問、一種價值、一種信仰而刻苦鉆研，做有知識、有學問、有信仰、育人水平高超的新時代老師，讓各門課程成為育人“主戰場”和“主渠道”。正如習總書記在清華大學考察時說到，“教師要成為大先生，做學生為學、為事、為人的示范，促進學生成長為全面發展的人”[8]。