專業(yè)基礎(chǔ)課程《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)》課程思政探索與實(shí)踐

師亞莉，陳東，鄭慧娟

（西安郵電大學(xué) 電子工程學(xué)院，陜西 西安）

一 引言

習(xí)近平總書記在2016年全國(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、為誰培養(yǎng)人這個(gè)根本問題”“要用好課堂教學(xué)這個(gè)主渠道，各門課都要守好一段渠、種好責(zé)任田”[1]，這些話語深深地刻進(jìn)每位高校教師的心里，引起大家強(qiáng)烈的思索和責(zé)任意識(shí)，深刻挖掘課程中蘊(yùn)含的思政元素成為各專業(yè)課程教師義不容辭的責(zé)任和義務(wù)。也在拷問著專業(yè)教師，教學(xué)該怎么做？課程思政如何融入？

課程思政的內(nèi)涵與外延可歸納為家國(guó)情懷意識(shí)、個(gè)人品格養(yǎng)成及科學(xué)觀培養(yǎng)等。在教學(xué)中首要解決的是接班人和國(guó)家的長(zhǎng)治久安問題，教育學(xué)生要有民族復(fù)興和國(guó)家崛起的責(zé)任和擔(dān)當(dāng)意識(shí)，自覺把個(gè)人的理想追求和國(guó)家長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展相結(jié)合，這就要求教師要深入挖掘課程內(nèi)容中蘊(yùn)含的家國(guó)情懷元素。同時(shí)，通過潤(rùn)物無聲、春風(fēng)化雨教育學(xué)生如何做人，在道德情操方面培養(yǎng)學(xué)生正確的價(jià)值觀和職業(yè)道德，幫助學(xué)生形成良好的個(gè)人品格。在科學(xué)觀培養(yǎng)方面，就是要在教學(xué)中把立場(chǎng)觀點(diǎn)方法與科學(xué)精神的培養(yǎng)結(jié)合起來，教會(huì)學(xué)生如何用科學(xué)的觀念和方法做事，培養(yǎng)學(xué)生的求真務(wù)實(shí)和開拓進(jìn)取精神。

本文根據(jù)《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)》課程的特點(diǎn)及其電子信息大類專業(yè)基礎(chǔ)核心課程地位，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)與感悟，針對(duì)課程融入思政教育的教學(xué)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，探尋課程知識(shí)和思政內(nèi)容的契合點(diǎn)，從課程定位、教學(xué)設(shè)計(jì)、課堂教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)等環(huán)節(jié)對(duì)課程融入思政教育的方式進(jìn)行了研究與實(shí)踐，在培養(yǎng)高素質(zhì)和具有正確世界觀、人生觀、價(jià)值觀的新工科人才方面進(jìn)行了一些探索。

二 課程融入思政教育的教學(xué)方法設(shè)計(jì)

（1）挖掘課程和國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略及社會(huì)需求的結(jié)合點(diǎn)，對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行拓展

結(jié)合課程內(nèi)容，挖掘知識(shí)內(nèi)涵中的價(jià)值觀元素，對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行拓展，與技術(shù)進(jìn)步、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、社會(huì)需求和國(guó)家戰(zhàn)略布局緊密結(jié)合，增加課程的深度和廣度。

（2）發(fā)掘知識(shí)點(diǎn)中的思政元素，由單點(diǎn)到多點(diǎn)，形成科學(xué)的課程思政教學(xué)體系

結(jié)合課程特點(diǎn)，由單一知識(shí)點(diǎn)到整個(gè)課程體系，充分發(fā)掘內(nèi)容中蘊(yùn)含的哲學(xué)思想與方法論元素，讓思政元素與專業(yè)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(xué)等方方面面，促進(jìn)學(xué)生深刻理解課程內(nèi)涵，達(dá)到知識(shí)的擴(kuò)展和深化，形成科學(xué)的課程思政教學(xué)體系。

（3）深入挖掘課程實(shí)踐環(huán)節(jié)中蘊(yùn)含的思政元素

課程實(shí)踐環(huán)節(jié)承載的思政元素更為廣泛，包含遵守實(shí)驗(yàn)室規(guī)章制度、團(tuán)隊(duì)協(xié)作及客觀嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維訓(xùn)練等方面。通過實(shí)踐環(huán)節(jié)不僅可以增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手訓(xùn)練和情感體驗(yàn)，還可提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，養(yǎng)成探索與創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生求真務(wù)實(shí)、腳踏實(shí)地的做事風(fēng)格[2]。

三 《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)》課程思政實(shí)踐

《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)》是支撐現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)平臺(tái)課程，是學(xué)生進(jìn)入數(shù)字信息領(lǐng)域的工程啟蒙課程。該課程面向的學(xué)生群體，正處在大學(xué)一、二年級(jí)人生的拔節(jié)孕穗期，最需要老師進(jìn)行精心引導(dǎo)和栽培。因此我們?cè)谠撜n程上的思政建設(shè)實(shí)施路線如圖1所示。

圖1 《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)》課程思政實(shí)踐的實(shí)施路線

（一） 做好課程的專業(yè)平臺(tái)定位，為培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索精神奠基

在當(dāng)前世界各國(guó)加強(qiáng)新基建競(jìng)爭(zhēng)的情形下，核心基礎(chǔ)課程的教學(xué)效果和價(jià)值引領(lǐng)作用，在新工科人才的培養(yǎng)中起著奠基作用。培養(yǎng)什么人、怎樣培養(yǎng)人成為課程關(guān)注的根本問題，將價(jià)值塑造、知識(shí)傳授和能力培養(yǎng)三者融為一體成為課程教學(xué)探索實(shí)踐的方向[3]。通過大數(shù)據(jù)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)飛速發(fā)展的課程背景知識(shí)為引領(lǐng)，引導(dǎo)學(xué)生將個(gè)人的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展和國(guó)家的發(fā)展戰(zhàn)略相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的家國(guó)情懷和責(zé)任擔(dān)當(dāng)意識(shí)。探索家國(guó)情懷引領(lǐng)下的科學(xué)、技術(shù)、工程結(jié)合的思政教育模式，加強(qiáng)學(xué)生在科學(xué)技術(shù)觀、工程思維及思維表達(dá)能力方面的提高，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)與能力。

（二） 依據(jù)課程特色設(shè)計(jì)課程思政教學(xué)體系,培養(yǎng)具有高尚情操的新工科人才

這門課程的內(nèi)容體系線索中，貫穿著數(shù)字集成電路的設(shè)計(jì)與演進(jìn)思想，從小規(guī)模到中規(guī)模器件、從組合邏輯到時(shí)序邏輯電路，從邏輯電路分析到邏輯電路設(shè)計(jì)，從理論學(xué)習(xí)到實(shí)踐動(dòng)手，無不蘊(yùn)含著豐富的思政元素和哲學(xué)辯證思想；無處不體現(xiàn)環(huán)環(huán)相扣、循序漸進(jìn)、個(gè)體與整體、樹木與森林的腳手架思維。因此只有結(jié)合課程性質(zhì)和特點(diǎn)，深刻挖掘思政元素，通過課程教學(xué)幫助學(xué)生形成正確的人生觀，養(yǎng)成科學(xué)的思維和創(chuàng)新習(xí)慣。同時(shí)通過實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生的求真務(wù)實(shí)和實(shí)際工程觀念。

（三） 挖掘課程中的思政元素，建立科學(xué)的思政教學(xué)體系

確定課程思政教學(xué)目標(biāo)，梳理教學(xué)內(nèi)容，挖掘思政教育與課程內(nèi)容的結(jié)合點(diǎn)。修改教學(xué)大綱，結(jié)合思政目標(biāo)，積累思政素材，在教學(xué)實(shí)施中體現(xiàn)課程思政教育[4]。

（1）課程部分知識(shí)點(diǎn)中的家國(guó)情懷元素

在知識(shí)點(diǎn)邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)中，均有通過多片芯片的級(jí)聯(lián)方式來實(shí)現(xiàn)復(fù)雜功能電路的思想，這部分內(nèi)容就可以讓同學(xué)們意識(shí)到團(tuán)結(jié)的力量，體現(xiàn)積少成多、聚沙成塔、積水成淵的道理，培養(yǎng)大家的集體意識(shí)。只有凝聚一心、相互協(xié)作才能作成大事，培養(yǎng)學(xué)生愛家、愛校、愛國(guó)的思想。

在知識(shí)點(diǎn)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器一章中，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器是一種代表著集成電路技術(shù)發(fā)展水平的典型產(chǎn)品，被看作是數(shù)字邏輯系統(tǒng)設(shè)計(jì)中重要的電子器件。該章從半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的技術(shù)進(jìn)步對(duì)數(shù)字邏輯系統(tǒng)性能的推動(dòng)作用，說明半導(dǎo)體存儲(chǔ)器在數(shù)字邏輯系統(tǒng)中的重要地位。使學(xué)生認(rèn)識(shí)到半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的研發(fā)和生產(chǎn)對(duì)于我國(guó)科技和工業(yè)發(fā)展的重要性，以及我國(guó)科技企業(yè)在該領(lǐng)域奮起直追的艱難歷程。引導(dǎo)學(xué)生樹立遠(yuǎn)大理想，培養(yǎng)愛國(guó)主義情懷，形成正確的世界觀和價(jià)值觀，勇于肩負(fù)起振興祖國(guó)的歷史使命。

（2）課程部分知識(shí)點(diǎn)中的辯證觀元素

在講各種電路及實(shí)現(xiàn)手段的性能優(yōu)劣比較時(shí)，將辯證地看待事物、看待電路的意識(shí)貫穿其中，強(qiáng)調(diào)事物沒有絕對(duì)的好與壞，而是基于需求、基于環(huán)境去看待，給學(xué)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(shù)的多種描述方法及其相互轉(zhuǎn)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(xié)調(diào)，相互配合、相互補(bǔ)充，引導(dǎo)學(xué)生將大學(xué)中所獲得的知識(shí)、思想、方法和動(dòng)機(jī)的多樣性融合于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)中。

邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)中，就是力圖通過各種有效的方法，將較復(fù)雜的表達(dá)式轉(zhuǎn)變?yōu)樽詈?jiǎn)表達(dá)式。邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)方法主要有代數(shù)法和圖解法兩種，各有優(yōu)缺點(diǎn)。代數(shù)法化簡(jiǎn)難度較大，但對(duì)邏輯函數(shù)的變量個(gè)數(shù)、形式?jīng)]有限制。圖解法化簡(jiǎn)具有簡(jiǎn)單方便的優(yōu)點(diǎn)，但不適用超過5變量的邏輯函數(shù)，因此應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體情況選擇最合理的化簡(jiǎn)方法?；睘楹?jiǎn)是透過現(xiàn)象看本質(zhì)、抓住事物的主要矛盾，在工作和生活中，應(yīng)當(dāng)善于化繁為簡(jiǎn)。因此無論做何事都要強(qiáng)調(diào)方法得當(dāng)，針對(duì)不同場(chǎng)合選擇最適宜的方法，以最簡(jiǎn)潔、最高效的方法解決問題，才能科學(xué)高效地抓住事物本質(zhì)和主要矛盾。例如針對(duì)我國(guó)的扶貧工作，2013年11月習(xí)近平總書記在湖南考察時(shí)指出：我們?cè)谧シ鲐毜臅r(shí)候，切忌喊大口號(hào)，也不要定那些好高騖遠(yuǎn)的目標(biāo)。要把工作做細(xì)，實(shí)事求是、因地制宜、分類指導(dǎo)、精準(zhǔn)扶貧。

圖2 兩種化簡(jiǎn)方法

（3）課程部分知識(shí)點(diǎn)中的個(gè)人品格養(yǎng)成思政元素

采用小規(guī)模集成器件設(shè)計(jì)同步計(jì)數(shù)器時(shí)，自啟動(dòng)特性是一個(gè)需要著重考慮的問題，無法自啟動(dòng)的電路在工作時(shí)具有很大的不確定性。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，忽視偏離狀態(tài)問題，極有可能導(dǎo)致最終設(shè)計(jì)出來的計(jì)數(shù)器無法自啟動(dòng)，一旦發(fā)生這種情況，就必須修改電路設(shè)計(jì)以達(dá)到可以自啟動(dòng)的狀態(tài)。從修改電路設(shè)計(jì)直至達(dá)到可以自啟動(dòng)的過程，可以引出在做人做事上不怕有過錯(cuò)，就怕不及時(shí)改正。在日常生活中，人們隨時(shí)都有可能犯下各種各樣的錯(cuò)，這就需要人們培養(yǎng)知錯(cuò)就改的好習(xí)慣。就像卡耐基所說：“假如能抬起頭面對(duì)自己的錯(cuò)誤，那么錯(cuò)誤也能幫助你。”此外，出現(xiàn)問題不回避，及時(shí)修改，也是一種嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。

在通過時(shí)序波形圖講解電路工作原理時(shí)，從信號(hào)之間的有序、協(xié)調(diào)，保證正常工作的角度，引入規(guī)則和秩序的重要性。告訴學(xué)生，做好一件事情必須設(shè)計(jì)好規(guī)則，國(guó)有國(guó)法、家有家規(guī)，人類社會(huì)之所以能有條不紊地運(yùn)行，得益于大家的遵守規(guī)則和各司其職，這樣才能建立起良好的運(yùn)行秩序。告訴同學(xué)們要遵守社會(huì)規(guī)則，遵紀(jì)守法，約束自己的行為，把我們的國(guó)家建設(shè)得更美好。如圖3所示強(qiáng)調(diào)規(guī)則秩序重要性。

圖3 規(guī)則秩序重要性

（4）科學(xué)觀的培養(yǎng)，講好硬技術(shù)與軟情感的故事

在知識(shí)點(diǎn)小規(guī)模組合邏輯電路的設(shè)計(jì)中，根據(jù)提供的可用芯片，需要對(duì)表達(dá)式做一些變換處理，其實(shí)就是一個(gè)變通的思想。引導(dǎo)學(xué)生理解，在人生的某個(gè)階段，也會(huì)遇到一些條件受限的情況，這時(shí)不能自怨自艾，更不能消極沉淪，而要審時(shí)度勢(shì)，根據(jù)要求轉(zhuǎn)變思路，積極尋找解決問題的方法，最終實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。例如，以黃旭華、彭士祿為代表的中國(guó)第一代核潛艇設(shè)計(jì)師們，在沒有先進(jìn)工具的條件下，利用僅有的一臺(tái)手搖計(jì)算機(jī)和計(jì)算尺、算盤，日夜計(jì)算數(shù)據(jù)，最終制造出我國(guó)第一代核潛艇，使我國(guó)成為世界上第五個(gè)擁有核潛艇的國(guó)家，為守護(hù)我國(guó)的海洋權(quán)益和領(lǐng)土主權(quán)做出了巨大貢獻(xiàn)。通過這些事例教會(huì)學(xué)生學(xué)會(huì)變通思維，不鉆牛角尖，培養(yǎng)學(xué)生的求異和創(chuàng)新意識(shí)。如圖4所示。

圖4 變通思維培養(yǎng)

在講Verilog語言編程時(shí)，引入硬件設(shè)計(jì)軟件化的實(shí)現(xiàn)思路，讓學(xué)生明白各種設(shè)計(jì)手段的優(yōu)缺點(diǎn)。更要明白，優(yōu)秀的電路不是靠程序?qū)懗鰜淼?，而是工程師的大腦設(shè)計(jì)出來的，必須腳踏實(shí)地、扎實(shí)地學(xué)習(xí)理論知識(shí)，積累豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，才能成為一名優(yōu)秀的電子設(shè)計(jì)師。也懂得隨著科技進(jìn)步電子設(shè)計(jì)發(fā)展的方向，跟隨技術(shù)進(jìn)步的步伐，不斷前行。

（5）課堂上做好思政元素和多種教學(xué)方法的融合

教學(xué)方法中也蘊(yùn)含著很多思政元素，比如基于小組合作的TBL教學(xué)方法，可以培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作意識(shí)?；趩栴}的PBL教學(xué)方法，可以培養(yǎng)學(xué)生立足解決實(shí)際問題的思維意識(shí)，在學(xué)以致用的過程中，使學(xué)生的知識(shí)與思維鍛煉同時(shí)得到提高?；陧?xiàng)目驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法，可以將學(xué)生所學(xué)和具體項(xiàng)目需求相結(jié)合，在完成項(xiàng)目的過程中，讓學(xué)生的專業(yè)技能和能力培養(yǎng)同時(shí)得到提高。還有基于案例的探討式教學(xué)方法等的結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，讓學(xué)生在解決問題的過程中，認(rèn)識(shí)問題和知識(shí)背后所蘊(yùn)含的理論思維、方法論和價(jià)值判斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的價(jià)值引領(lǐng)[5]。如在課堂教學(xué)中引入雨課堂、學(xué)習(xí)通等現(xiàn)代信息技術(shù)，增加課堂的互動(dòng)性。也通過引入隨堂實(shí)驗(yàn)，利用Digilent Analog Discovery 2口袋實(shí)驗(yàn)室包含的9種常用儀器儀表，將課程理論教學(xué)內(nèi)容以實(shí)驗(yàn)形式直觀地展示出來，通過師生互動(dòng)，讓學(xué)生直接將理論知識(shí)與工程實(shí)踐結(jié)合起來，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。課后通過反思、作業(yè)設(shè)計(jì)創(chuàng)新、資料查閱、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)等環(huán)節(jié)向?qū)W生提出將思政元素融入其中的高階要求。通過全教學(xué)過程的思政融入，培養(yǎng)心系社會(huì)并有時(shí)代擔(dān)當(dāng)?shù)男鹿た茟?yīng)用型人才[6]。

（6）課程實(shí)踐環(huán)節(jié)的面對(duì)面教學(xué)過程中融入思政元素

該課程是理論與實(shí)踐相融合的課程，實(shí)踐環(huán)節(jié)必不可少。在實(shí)踐動(dòng)手環(huán)節(jié)中可以培養(yǎng)學(xué)生求真務(wù)實(shí)、兢兢業(yè)業(yè)的工匠精神，培養(yǎng)勇于探索的創(chuàng)新精神和善于解決問題的實(shí)踐能力。同時(shí)可以通過對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)方法的改革，推行基于實(shí)際需求、基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法，可以通過引入智能儀器等，在解決實(shí)際問題和完成項(xiàng)目的過程中，增強(qiáng)學(xué)生的責(zé)任擔(dān)當(dāng)和創(chuàng)新意識(shí)，使學(xué)生將學(xué)會(huì)做人和學(xué)會(huì)做事相結(jié)合，培養(yǎng)其腳踏實(shí)地和艱苦奮斗的作風(fēng)等[7]。

四 結(jié)語

歸根結(jié)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(yīng)該在課程思政能力提升、成效提升、質(zhì)量提升上下功夫，深挖課程中蘊(yùn)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(yīng)把課程思政當(dāng)作一門學(xué)問、一種價(jià)值、一種信仰而刻苦鉆研，做有知識(shí)、有學(xué)問、有信仰、育人水平高超的新時(shí)代老師，讓各門課程成為育人“主戰(zhàn)場(chǎng)”和“主渠道”。正如習(xí)總書記在清華大學(xué)考察時(shí)說到，“教師要成為大先生，做學(xué)生為學(xué)、為事、為人的示范，促進(jìn)學(xué)生成長(zhǎng)為全面發(fā)展的人”[8]。