虛擬儀器技術課程“思教融合”設計*

韋雪潔 王俊紅 楊曉冬

（北華航天工業(yè)學院電子與控制工程學院 河北廊坊 065000）

一、關于高校教育中“思教融合”的思考

2016年12月，在全國高校思想政治工作會議上提出，要堅持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現(xiàn)全程育人、全方位育人，努力開創(chuàng)我國高等教育事業(yè)發(fā)展新局面[1-2]。

國內(nèi)成長起來的90后年輕一代和在國外留學的所謂“精英”面對國家大義截然相反的表現(xiàn)，讓我們深刻認識到“教育興邦，國家之本”的重大意義——國家的長治久安，繁榮昌盛源自教育。當教育被別人左右，則民智不保，國家穩(wěn)定必將為人左右；不重視基礎教育的引導，科技興國則淪為空談，民族復興的強國夢必將無法達成。因此，在當代大學生養(yǎng)成的過程中，既要重視專業(yè)能力的培養(yǎng)、創(chuàng)新意識的提升，同時還要融入課程思政，強化文化自豪感、民族自豪感、國家自豪感，才能實現(xiàn)立德樹人的教育目標，才能源源不斷為國家建設輸送思想過硬，專業(yè)過硬的人才，民族復興必將指日可待[3]。

本文以虛擬儀器技術教學為例，探索思教融合的創(chuàng)新模式：專業(yè)上從課程知識點設計、工程案例選擇、實操能力培養(yǎng)和創(chuàng)新意識引導四方面著手，不斷夯實學生專業(yè)能力；在思想教育上挖掘課程中蘊含的積極向上富有正能量的思想政治元素，在課堂中融入社會主義核心價值觀，強化中華民族自強不息的奮斗精神，以培養(yǎng)新時代工匠為目標，不斷提高學生的思想覺悟，促進專業(yè)課程教學與思想政治教育的有機融合，讓學生們成為“有能力、有擔當、有追求、有情懷”的棟梁之才。

二、虛擬儀器技術和虛擬儀器技術課程現(xiàn)狀

虛擬儀器（Virtual instrumentation）技術是利用高性能的模塊化硬件，結合高效靈活的軟件來完成各種測試、測量和自動化的應用。該項技術源于美國國家儀器公司（NI）于上世紀八十年代提出基于計算機技術的虛擬儀器的概念。隨著計算機技術、大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路、通信技術的飛速發(fā)展，虛擬儀器技術領域發(fā)生了巨大變化，幾乎所有計算機和儀器結合的領域都有著廣泛應用。在人工智能時代，我國把智能制造、芯片技術作為國家發(fā)展戰(zhàn)略核心，大力發(fā)展虛擬儀器技術，對我國科技創(chuàng)新、科技興國的戰(zhàn)略目標有著至關重要的意義[4]。

作為河北省轉型發(fā)展試點學校，我校的發(fā)展目標為建設特色鮮明的高水平應用型大學，電子信息工程本科專業(yè)的培養(yǎng)目標就是為社會培養(yǎng)具有正確的價值立場和家國情懷且掌握現(xiàn)代電子信息與測控技術的復合型人才。虛擬儀器技術課程是本校電子信息工程專業(yè)大學四年級的專業(yè)課，教學上已經(jīng)完成了四個教學周期，并且不斷探索 “思教合一”的教育創(chuàng)新[5]。但是，要達到立德樹人、潤物無聲的效果，仍面臨著巨大的挑戰(zhàn)。

1.思政教育力量不足

電子信息專業(yè)是工科專業(yè)，教師多為工科出身，在思想政治理論儲備方面相比于思政課程教師會比較薄弱。打鐵還需自身硬，因此，要想在工科類課程中實現(xiàn)思教結合，必須不斷地學習和提高政治素質(zhì)，提高自己的理論素養(yǎng)。

2.思政教育形式單一

前期的教學環(huán)節(jié)中，思政教育方式多以課前或課后五分鐘觀看視頻為主，形式單一，內(nèi)容單一，難以激發(fā)學生的參與熱情，學生政治覺悟提升有限。

3.思政教育缺乏體系

前期教學中，也從培養(yǎng)社會主義核心價值觀、奮斗精神、工匠精神入手，但僅以某些知識點作為嘗試，沒有將課程進行整體規(guī)劃，統(tǒng)一設計思政教育的案例，缺少長期有效體系。

三、虛擬儀器技術課程“思教融合”模式設計

近年來，工匠精神已經(jīng)成為新時代的主流。新時代的中國工匠精神，除了包含傳統(tǒng)工匠精神的內(nèi)涵，還賦予了與時俱進的新含義：既繼承和發(fā)揚的中國傳統(tǒng)工匠精神，又學習借鑒了國外的工匠精神。它與勞模精神、勞動精神組成一個體系，為實現(xiàn)中華民族偉大復興中國夢提供了強大精神力量，激勵著廣大青年全力逐夢，奮勇向前。因此，結合虛擬儀器技術課程，本文精心選擇6個知識點進行社會主義核心價值觀和新時代工匠精神的“思教融合”的授課模式。

1.“思教融合”要素：愛國

知識點：虛擬儀器技術發(fā)展概述

經(jīng)過近三十年的發(fā)展，虛擬儀器技術替代了很多傳統(tǒng)的測試技術和方案，被廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)、國防、航天領域自動測試領域。如今，以美國國家儀器公司為首的儀器公司幾乎占據(jù)了自動測試領域的采集板卡和虛擬儀器軟件的80%的份額。

結合NI公司虛擬儀器技術發(fā)展史，縱觀我國航天事業(yè)的發(fā)展歷程，說明航天測控技術在航天事業(yè)中的推動作用，讓學生了解到虛擬儀器技術對航天測控技術發(fā)展的影響，體會從無到有的艱辛和不易，強調(diào)科技強國的重要性，融入了愛國主義情懷，激發(fā)學生愛國熱情。

2.“思教融合”要素：敬業(yè)

知識點：虛擬儀器應用和社會效益

本節(jié)內(nèi)容的目的是為了讓學生了解我們學習課程用來做什么和怎么用。比如：應用于航天測試領域的捷聯(lián)設備測試系統(tǒng)、航天電源智能測試系統(tǒng)；應用于工業(yè)領域的震動測試臺、自動焊接設備監(jiān)測系統(tǒng)；應用于民用領域的氣象監(jiān)控系統(tǒng)和水溫監(jiān)控系統(tǒng)等。通過舉例，向學生展示如何用虛擬儀器完成控制任務，并且擴展至各系統(tǒng)中所使用的到的電類知識，包括C語言程序設計、模擬電子線路、數(shù)字邏輯電路、FPGA技術等，進而說明本專業(yè)在社會經(jīng)濟領域的重要作用。通過課程講解，鼓勵學生保持對職業(yè)的敬畏與熱愛長此以往，學生們將形成全心投入工作的精神狀態(tài)，踏實本崗位工作，為社會經(jīng)濟發(fā)展發(fā)揮更大的作用。

3.“思教融合”要素：誠信

知識點：LabVIEW編程規(guī)范

項目開發(fā)中，經(jīng)常存在多人共同開發(fā)同一程序的情況。風格不一致，導致的結果是程序可讀性差，難于維護。為了避免這些問題，優(yōu)秀的系統(tǒng)軟件工程工作者在工程項目開始之前就擬定一套團隊成員彼此遵守的開發(fā)規(guī)范。因此，編程規(guī)范的目的是為了提高軟件開發(fā)效率及所開發(fā)的軟件的可維護性，提高軟件的質(zhì)量。

從古至今，誠信就是中華民族自身行為規(guī)范和道德修養(yǎng)的追求，有著獨特的人格內(nèi)涵和精神價值。所謂誠信，以真誠之心，行信義之事。人無信不立，國無信不強。當代大學生必須意識到：中華民族只有將誠信的品質(zhì)融入偉大的中國夢當中去，我們的國家才能長期屹立于世界民族之林。因此，通過LabVIEW變成規(guī)范的學習，學生們深刻認識到：規(guī)范是所有人機交互的基礎；誠信是人與人、人與社會的交互的基礎。在市場經(jīng)濟占主導的當下，重提誠信價值觀對社會主義建設有重要的時代意義，與社會主義法治形成互補，夯實經(jīng)濟建設基礎。

4.“思教融合”要素：精益

知識點：循環(huán)中的自動索引

當我們用LabVIEW的循環(huán)對一個數(shù)組中的數(shù)進行參數(shù)運算的時候，數(shù)組的索引和循環(huán)的自動索引均可以實現(xiàn)此功能。但是采用循環(huán)自帶的自動索引功能將大大簡化代碼量提高效率。因此，在掌握一個方法之后，還是要深摳細節(jié)，找到最合適的方法，精益求精，才能提高編程能力。

蒲松齡說，“書癡者文必工，藝癡者技必良”，所以“工匠精神”。并不是現(xiàn)在德國、日本發(fā)達國家的專利，而是中華民族自古以來就備受推崇的，巧奪天工的趙州橋、歷經(jīng)千年依舊無可替代的都江堰工程是對中國古代工匠出神入化技藝的真實寫照，珠港澳大橋、南水北調(diào)全線貫通等，更是號稱“基建狂魔”的新一代匠人精益求精，追求卓越的由衷贊美。

為適應工業(yè)化和信息化的需要，保持產(chǎn)品在國際上強大的競爭力，西方發(fā)達國家非常重視對工匠精神的培育和堅守?！暗聡圃臁薄叭毡窘橙司瘛敝跃哂袕姶蟮膬?yōu)勢，一方面是他們對產(chǎn)品質(zhì)量科學管理，另一方面在于他們對職業(yè)技術教育的重視?，F(xiàn)在的世界競爭，宏觀層面是國力的綜合比拼，微觀層面是勞動力質(zhì)量的博弈。新時代的工匠精神，就是要將“中國制造”打造成名片，對每件產(chǎn)品、每道工序都凝神聚力、精益求精、追求極致的職業(yè)品質(zhì)。日本有一家小公司秉承 “即使做一顆螺絲釘也要做到最好”的精神，成為高鐵不可或缺的核心供應商。我們必須有這樣的精神，將新時代工匠精神的內(nèi)涵融入科研、制造、基建全領域，才能和德國制造、日本制造同臺競爭，才能成為工業(yè)化和信息化的領跑者。

5.“思教融合”要素：不畏艱難

知識點：狀態(tài)機結構設計

以實際的工程測試案例需求為例，說明在多個測試狀態(tài)間切換時，基礎的編程方法已經(jīng)不能滿足要求，需要將所學習的基礎的學習方法結合起來，如條件結構、循環(huán)、移位寄存器、數(shù)組操作等，組成一個狀態(tài)機結構。由淺入深，完成功能設計，使學生具備分析問題和解決困難的能力。

當前世界波云詭譎，博弈無處不在。2020年以來，中美競爭從經(jīng)濟領域升級為全方位領域，特別在高新科技領域，芯片之爭成為焦點。臺積電、高通、三星及SK海力士、美光等主要元器件廠商紛紛響應美國禁令，華為、海康威視等中國科技領先型企業(yè)將無法采用美國的高端芯片、存儲器等。面對美國的芯片卡脖子困局，中國開始艱難漫長的芯片生態(tài)探索之路。除了芯片領域，其實在更多的領域都面臨威脅：種子被孟山都等跨國巨頭把持、耕地面積不斷被工業(yè)用地侵蝕，糧食安全面臨重大威脅、工業(yè)核心技術受制于人，關鍵零部件依賴進口……由此看見，中國從“制造大國”邁向“創(chuàng)新大國”的路上，依舊雄關漫道真如鐵，而今邁步從頭越。

盡管苦難重重，但是從苦難走向輝煌一直是中華民族特有的精神。中華民族自古就有“人定勝天”“愚公移山”的精氣神。改革開放實踐證明：核心技術是國之重器，不可能買得到換得來。掌握核心技術，就會咬定青山不放松，任爾東南西北風，國家經(jīng)濟、國防安全才能穩(wěn)如泰山，國際話語權才能牢牢掌握在自己手中。因此，科技創(chuàng)新就是一場沒有硝煙的戰(zhàn)爭，我們從來不缺勇氣和韌勁，只需迎難而上，破難挺立。

6.“思教融合”要素：創(chuàng)新

知識點：數(shù)據(jù)采集技術

虛擬儀器必須與數(shù)據(jù)采集結合起來才能發(fā)揮其優(yōu)勢。此章節(jié)介紹PCI和PXI數(shù)據(jù)采集卡，以多通道高速采集系統(tǒng)為例，說明多任務采集時采集卡和傳感器的選型以及工作原理。隨著半導體技術的發(fā)展，數(shù)據(jù)采集技術的發(fā)展也是日新月異，技術不斷地在迭代和更新，那么，我們就要不斷地學習和更新自己的知識儲備，才能成為一名合格的電子工程師。

黨的十九大報告清晰擘畫全面建成社會主義現(xiàn)代化強國的時間表、路線圖。貫徹十九大精神，我國必須實現(xiàn)從世界制造工廠向世界創(chuàng)新工廠的偉大轉變，實現(xiàn)從中國制造到中國創(chuàng)造的跨越。在信息化時代，云計算、人工智能、芯片技術、生命工程、航天工業(yè)不僅僅需要強大的產(chǎn)業(yè)工人，更需要有理想守信念、懂技術會創(chuàng)新、敢擔當講奉獻的高精尖鐵軍，打破國外的技術封鎖，彎道超車，甚至引領世界潮流。從完全依賴進口到世界標準的特高壓技術、從東方紅衛(wèi)星到空間站的遨游太空，一個個歐美國家刻意營造的“神話”被打破，再一次證明“工匠精神”不是歐美的專利，更是中華兒女的血脈傳承。我們必將達成中華民族偉大復興的宏愿，讓中國創(chuàng)新重新影響世界，引領世界。

結語

本文探索思政融合的意義，不僅僅在專業(yè)上培養(yǎng)學生在虛擬儀器領域的學習能力、動手能力和解決問題的方法，更重要的是將社會主義核心價值體系和新時代工匠精神的內(nèi)涵與全書的知識點進行有機結合，激發(fā)學生強烈的愛國主義情懷，深刻理解中華民族綿延幾千年的刻苦鉆研、精益求精、不畏困難的高貴品德，培養(yǎng)信息化時代具有創(chuàng)新意識、嚴謹求實、誠實守信、科學思維的青年才俊，讓高校成為培養(yǎng)有社會責任感、有創(chuàng)新能力、有實踐能力新時代工匠的最強夢工廠，為中華民族的偉大復興提供源源不斷的新生力量。本文的探討還需要進一步精進，并結合當下移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)以及人工智能等熱點領域，不斷豐富教學素材和教學課件，創(chuàng)新教學模式，將虛擬儀器技術打造成本專業(yè)的思政教育的名片，激勵更多的課程思考思政教育的結合，不斷提高全校的教學品質(zhì)和師生團隊的政治素質(zhì)。