嵌入式電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程思政的實(shí)踐和探索

王璽 于紅旗 譚芳 刁節(jié)濤 李楠 劉森

[摘 要]為實(shí)現(xiàn)習(xí)近平總書(shū)記提出的把思想政治教育貫穿教育教學(xué)全過(guò)程，實(shí)現(xiàn)全程育人，全方位育人，在高校理工科專業(yè)課程中開(kāi)展思想政治教育十分必要。通過(guò)在嵌入式電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程教學(xué)過(guò)程中總結(jié)出四個(gè)方面的實(shí)踐案例，探索了課程思政在理工科專業(yè)課程中的應(yīng)用，取得了良好的效果。

[關(guān)鍵詞]課程思政;教學(xué)改革;電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

[作者簡(jiǎn)介]王 璽（1979—），女，陜西咸陽(yáng)人，國(guó)防科技大學(xué)電子科學(xué)學(xué)院副教授，博士，主要從事高速數(shù)據(jù)采集和固態(tài)存儲(chǔ)研究。

[中圖分類號(hào)] G641[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] 1674-9324（2020）45-00-02[收稿日期] 2020-05-27

改革的浪潮席卷中國(guó)社會(huì)的方方面面，在象牙塔中的大學(xué)生朝氣蓬勃，對(duì)于新事物和新方法充滿了興趣，如果不加以正確的引導(dǎo)和教育，涉世未深的大學(xué)生們很容易被負(fù)面因素的影響，被改變了正確的價(jià)值觀，喪失學(xué)習(xí)動(dòng)力，甚至產(chǎn)生厭世情緒，從而引發(fā)一系列社會(huì)問(wèn)題。習(xí)近平總書(shū)記在全國(guó)高校思想政治工作會(huì)議上強(qiáng)調(diào)，高校思想政治工作關(guān)系高校培養(yǎng)什么樣的人、如何培養(yǎng)人以及為誰(shuí)培養(yǎng)人這個(gè)根本問(wèn)題。要堅(jiān)持把立德樹(shù)人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過(guò)程，實(shí)現(xiàn)全程育人、全方位育人，努力開(kāi)創(chuàng)我國(guó)高等教育事業(yè)發(fā)展新局面。

嵌入式電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程講授現(xiàn)代電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新實(shí)踐能力。該課程以信號(hào)在電子系統(tǒng)中的采集、傳輸、存儲(chǔ)、處理為主線，結(jié)合人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)技術(shù)，電源和時(shí)鐘設(shè)計(jì)技術(shù)，系統(tǒng)講授電子系統(tǒng)的組成單元及其互聯(lián)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法等。結(jié)合嵌入式電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程的特點(diǎn)，我們從授課內(nèi)容中挖掘了很多易于與思政元素結(jié)合的靶點(diǎn)，本文介紹了四個(gè)比較有特色的思政教育和授課內(nèi)容的靶點(diǎn)，在講授了課程內(nèi)容知識(shí)的同時(shí)，又在課程中很自然地對(duì)學(xué)生們進(jìn)行了思想教育，給予年輕學(xué)子們正確的人生觀、價(jià)值觀和世界觀，引導(dǎo)他們?cè)谡_的人生道路上越走越寬。

一、用模塊法設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)和捋清生活中的繁雜

嵌入式電子系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)嵌入式電子系統(tǒng)時(shí)，可以將嵌入式電子系統(tǒng)分成模塊進(jìn)行分別設(shè)計(jì)，這也是嵌入式電子系統(tǒng)基本的設(shè)計(jì)方法。對(duì)于初學(xué)嵌入式電子系統(tǒng)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，如何把嵌入式電子系統(tǒng)分成若干個(gè)子系統(tǒng)，并且把每一個(gè)子系統(tǒng)連接成合理高效的工作鏈?zhǔn)且粋€(gè)難題。學(xué)生在平常的學(xué)習(xí)和生活中也會(huì)遇到各種問(wèn)題，比如與家人的相處，學(xué)習(xí)上與導(dǎo)師溝通，撰寫(xiě)論文，找工作，找伴侶。這么多事情帶給年輕學(xué)子的手足無(wú)措感覺(jué)與電子設(shè)計(jì)中的毫無(wú)頭緒感覺(jué)如此相同，教師在授課時(shí)會(huì)適時(shí)加以引導(dǎo)，把每一個(gè)模塊比喻成生活中的每一個(gè)方面，相互依存，相對(duì)獨(dú)立，指導(dǎo)學(xué)生合理串聯(lián)每一個(gè)模塊，分別設(shè)計(jì)好生活中的每一個(gè)方面，有條不紊地做好電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)和成為人生贏家。比如，嵌入式電子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)獲取部分、信號(hào)處理部分、數(shù)據(jù)傳輸部分、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分。學(xué)生從工作和生活的很多方面獲得新知識(shí)、新技能就是數(shù)據(jù)獲取部分，大量的新知識(shí)需要經(jīng)過(guò)信號(hào)處理部分，去偽存真，去粗取精，篩選適合自己發(fā)展的新知識(shí)和新技能，不斷正確的充實(shí)自己，如果不經(jīng)過(guò)認(rèn)真的篩選，難免會(huì)被負(fù)面思想所左右，對(duì)于自己發(fā)展是非常不利的。

再比如，電子系統(tǒng)中在數(shù)據(jù)處理時(shí)可以采用并行或者流水線串行處理方法，學(xué)生們?cè)趯W(xué)習(xí)和生活中會(huì)碰到多個(gè)需要幾乎同時(shí)處理的事情，如何調(diào)度，如何并行設(shè)計(jì)，如何設(shè)計(jì)高效的流水線的處理方案，這些方法在嵌入式電子系統(tǒng)中的應(yīng)用和學(xué)生們生活中的實(shí)踐都是類似或者相通的。學(xué)生們可以一邊學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)處理的新方法，一邊思考自己生活中碰到問(wèn)題的最優(yōu)化解決方案。在這樣交替思維方式的訓(xùn)練下，學(xué)生們對(duì)于嵌入式電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理解更加具體化。

二、用新視角挖掘創(chuàng)新點(diǎn)和換角度思考困境

很多學(xué)生在研究生學(xué)習(xí)期間，面臨幾個(gè)重要問(wèn)題，修學(xué)分、撰寫(xiě)科研小論文、寫(xiě)畢業(yè)論文、這里面最難開(kāi)始的就是寫(xiě)小論文，因?yàn)檫@是產(chǎn)生自己的創(chuàng)新思想的開(kāi)端。大部分學(xué)生在研究生一年級(jí)的時(shí)候主要工作是修學(xué)分和完成導(dǎo)師布置的一些相對(duì)簡(jiǎn)單的工作，都是有所借鑒，能夠找到幫助的任務(wù)，但是產(chǎn)生自己的創(chuàng)新思維卻是非常困難的，需要日積月累的工作，突發(fā)奇想的靈感，嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的撰寫(xiě)。

我們?cè)谑谡n時(shí)，會(huì)啟發(fā)學(xué)生如何用新視角挖掘創(chuàng)新點(diǎn)，如何閱讀科技論文，如何理解別人文章的產(chǎn)生創(chuàng)新點(diǎn)的角度和方法，再指導(dǎo)學(xué)生如何換一個(gè)新的角度產(chǎn)生自己的創(chuàng)新點(diǎn)，進(jìn)而設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試自己的新想法。學(xué)生在老師的指導(dǎo)下逐步明白新視角思考的重要性和開(kāi)拓性，也會(huì)在老師的指引下學(xué)會(huì)換個(gè)角度思考自己的生活中遇到的問(wèn)題。

我們?cè)谑谡n時(shí)會(huì)提到一些簡(jiǎn)單的哲理故事，對(duì)比換角度產(chǎn)生創(chuàng)新點(diǎn)，學(xué)生也會(huì)體會(huì)到這些故事中所指的換角度思考困境，在今后的科研工作和日常生活中，如果遇到一些難以解決的問(wèn)題，就會(huì)嘗試換角度去思考，用一種輕松便捷的方法解決難題。在授課中，擬引入2014年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主Stefan Hell的故事。Hell在博士后期間，在研究生公寓的床上看一本有關(guān)光學(xué)量子理論的書(shū)，突然靈光一閃，他的腦海里浮現(xiàn)一種新的方法：受激發(fā)射損耗顯微鏡（STED）。并在1994年在《光學(xué)快報(bào)》發(fā)表，但方法過(guò)于前衛(wèi)，并沒(méi)有太多人關(guān)注，甚至受到學(xué)界的懷疑和批判，直到Hell在2000年通過(guò)了實(shí)驗(yàn)證實(shí)了自己的方法，人類第一次得到了納米級(jí)的熒光圖像，將顯微技術(shù)帶入“納米”領(lǐng)域。

三、元器件選型和肯定自身價(jià)值

嵌入式電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中有一個(gè)重要的步驟是元器件選型，即綜合考慮設(shè)計(jì)目標(biāo)、工程經(jīng)費(fèi)、實(shí)際用途挑選合適的芯片。

我們?cè)谑谡n時(shí)，會(huì)讓學(xué)生從功能簡(jiǎn)單的芯片開(kāi)始學(xué)起，深刻理解這些芯片的可用之處，然后逐漸擴(kuò)展芯片的功能，讓學(xué)生體會(huì)到電子科技的飛速進(jìn)步。

但是有些學(xué)生會(huì)進(jìn)入一些誤區(qū)，覺(jué)得直接選功能最強(qiáng)大的芯片就可以了，其實(shí)不然。功能強(qiáng)大的芯片在運(yùn)行期間的配置參數(shù)、接口設(shè)計(jì)、程序調(diào)試中勢(shì)必龐大而煩瑣，如果只是用來(lái)處理一個(gè)簡(jiǎn)單的工程需求，不僅是殺雞用牛刀的浪費(fèi)，而且會(huì)徒增工程設(shè)計(jì)的工作量，只有物盡其用才能充分利用芯片的功能，才能展示學(xué)習(xí)的精深程度。

學(xué)生在學(xué)習(xí)中，一定會(huì)遇到很多比自己優(yōu)秀的同學(xué)，相比之下，就會(huì)覺(jué)得自己看文章慢，做工程也慢，處處不如人的思想更會(huì)束縛學(xué)生的發(fā)展。這時(shí)候，我們就會(huì)對(duì)學(xué)生進(jìn)行適時(shí)的引導(dǎo)，就像芯片選型一樣，大芯片有大芯片的用處，小芯片有小芯片的特色，充分挖掘自己的優(yōu)勢(shì)，肯定自身價(jià)值，展示自己的獨(dú)特才華，才是正確的人生觀，才能走好今后的人生路。

四、披荊斬棘的推進(jìn)設(shè)計(jì)和抓住生活中的關(guān)鍵點(diǎn)

很多學(xué)生在課程學(xué)習(xí)和科研工作中最經(jīng)常遇到的問(wèn)題就是沒(méi)有頭緒，無(wú)處下手。導(dǎo)師布置了一堆看文獻(xiàn)和設(shè)計(jì)調(diào)試的任務(wù)，學(xué)生經(jīng)常是看兩篇文章，做兩天設(shè)計(jì)，越看越不明白，更加不敢看文章和做設(shè)計(jì)，而且不知道下一步該做什么。這時(shí)候，我們就會(huì)給學(xué)生提供一個(gè)快速推進(jìn)的方案，比如，先盡快理解文章中的一個(gè)新方法，然后立即去設(shè)計(jì)中付諸實(shí)施，不需要最優(yōu)的方法，不需要最理想的結(jié)果，只要能夠披荊斬棘的快速推進(jìn)就好，在工程推進(jìn)的過(guò)程中，逐步優(yōu)化設(shè)計(jì)，逐步豐富設(shè)計(jì)，這樣的工作方式效率最高，也最容易快速見(jiàn)到效果。

有的學(xué)生在學(xué)習(xí)中會(huì)犯過(guò)于完美主義的毛病，一定要把所有的書(shū)看完再動(dòng)手，一定要把軟件的全部功能學(xué)會(huì)再開(kāi)始設(shè)計(jì)，其實(shí)，這樣經(jīng)常會(huì)遇到一個(gè)問(wèn)題，太長(zhǎng)久的拖延反而會(huì)導(dǎo)致之前所學(xué)在使用時(shí)已經(jīng)忘光殆盡，更加難以開(kāi)始自己的設(shè)計(jì)工作。

指導(dǎo)學(xué)生用快速推進(jìn)的方法，也是在指導(dǎo)他們發(fā)現(xiàn)事情的關(guān)鍵點(diǎn)，只有抓住關(guān)鍵點(diǎn)，才能真正地快速推進(jìn)工作。這樣抓西瓜漏芝麻的工作方式會(huì)讓學(xué)生輕松不少，當(dāng)整個(gè)工程搭建起來(lái)，再逐個(gè)去補(bǔ)充細(xì)節(jié)，才能讓整個(gè)工程越做越漂亮，越做越完美。

五、展現(xiàn)未來(lái)的美好畫(huà)卷

在近幾十年中，人機(jī)交互技術(shù)越來(lái)越豐富，從圖形交互發(fā)展到可視化技術(shù)、動(dòng)漫技術(shù)，再發(fā)展到語(yǔ)音識(shí)別、自然語(yǔ)言理解、圖像和視頻的識(shí)別、動(dòng)作的捕捉、虛擬現(xiàn)實(shí)等，這些交互技術(shù)催生了機(jī)器人、人工智能等的發(fā)展，并產(chǎn)生了融合。習(xí)近平總書(shū)記指出，加快發(fā)展新一代人工智能是我們贏得全球科技競(jìng)爭(zhēng)主動(dòng)權(quán)的重要戰(zhàn)略抓手，是推動(dòng)我國(guó)科技跨越式發(fā)展、產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)、生產(chǎn)力整體躍升的重要的戰(zhàn)略資源。通過(guò)嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合習(xí)主席的高瞻遠(yuǎn)矚，為學(xué)生描繪未來(lái)美好畫(huà)卷。

六、結(jié)語(yǔ)

嵌入式電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一門(mén)全面講授電子系統(tǒng)的課程，涉及內(nèi)容廣泛而繁雜，我們?cè)谑谡n時(shí)，適時(shí)引入課程思政元素，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中不僅能更加容易的理解授課內(nèi)容，而且學(xué)會(huì)用科學(xué)高效的方法處理自己的人生問(wèn)題，這樣潤(rùn)物無(wú)聲的教育方式讓學(xué)生更容易接受，而且記憶深刻。

參考文獻(xiàn)

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[2]庹先國(guó)，余小平，奚大順，電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)—基礎(chǔ)篇（第三版）[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2014.

Practice and Exploration of "Curriculum Ideology and Politics" in the Embedded Electronic System Design Course

WANG Xi， YU Hong-qi， TAN Fang， DIAO Jie-tao， LI Nan， LIU Sen

（College of Electronic Science， National University of Defense Science and Technology，

Changsha， Hunan 410073， China）

Abstract： It is necessary to carry out the ideological and political education in the professional courses of science and engineering in colleges and universities in order to realize the idea put forward by President Xi that the ideological and political education should run through the whole process of education and teaching， and realize the whole process of education and all-round education. This paper summarizes four practical cases in the teaching process of Embedded Electronic System Design course， and explores the application of? "curriculum ideology and politics" in science and engineering courses， which has achieved good results.

Key words： curriculum ideology and politics; teaching reform; electronic system design