嵌入式電子系統設計課程思政的實踐和探索

王璽 于紅旗 譚芳 刁節濤 李楠 劉森

[摘 要]為實現習近平總書記提出的把思想政治教育貫穿教育教學全過程，實現全程育人，全方位育人，在高校理工科專業課程中開展思想政治教育十分必要。通過在嵌入式電子系統設計課程教學過程中總結出四個方面的實踐案例，探索了課程思政在理工科專業課程中的應用，取得了良好的效果。

[關鍵詞]課程思政;教學改革;電子系統設計

[作者簡介]王 璽（1979—），女，陜西咸陽人，國防科技大學電子科學學院副教授，博士，主要從事高速數據采集和固態存儲研究。

[中圖分類號] G641[文獻標識碼] A[文章編號] 1674-9324（2020）45-00-02[收稿日期] 2020-05-27

改革的浪潮席卷中國社會的方方面面，在象牙塔中的大學生朝氣蓬勃，對于新事物和新方法充滿了興趣，如果不加以正確的引導和教育，涉世未深的大學生們很容易被負面因素的影響，被改變了正確的價值觀，喪失學習動力，甚至產生厭世情緒，從而引發一系列社會問題。習近平總書記在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、如何培養人以及為誰培養人這個根本問題。要堅持把立德樹人作為中心環節，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現全程育人、全方位育人，努力開創我國高等教育事業發展新局面。

嵌入式電子系統設計課程講授現代電子系統的設計方法，培養學生的創新思維和創新實踐能力。該課程以信號在電子系統中的采集、傳輸、存儲、處理為主線，結合人機交互界面設計技術，電源和時鐘設計技術，系統講授電子系統的組成單元及其互聯、系統設計方法等。結合嵌入式電子系統設計課程的特點，我們從授課內容中挖掘了很多易于與思政元素結合的靶點，本文介紹了四個比較有特色的思政教育和授課內容的靶點，在講授了課程內容知識的同時，又在課程中很自然地對學生們進行了思想教育，給予年輕學子們正確的人生觀、價值觀和世界觀，引導他們在正確的人生道路上越走越寬。

一、用模塊法設計電子系統和捋清生活中的繁雜

嵌入式電子系統是一個復雜的系統，在設計嵌入式電子系統時，可以將嵌入式電子系統分成模塊進行分別設計，這也是嵌入式電子系統基本的設計方法。對于初學嵌入式電子系統的學生來說，如何把嵌入式電子系統分成若干個子系統，并且把每一個子系統連接成合理高效的工作鏈是一個難題。學生在平常的學習和生活中也會遇到各種問題，比如與家人的相處，學習上與導師溝通，撰寫論文，找工作，找伴侶。這么多事情帶給年輕學子的手足無措感覺與電子設計中的毫無頭緒感覺如此相同，教師在授課時會適時加以引導，把每一個模塊比喻成生活中的每一個方面，相互依存，相對獨立，指導學生合理串聯每一個模塊，分別設計好生活中的每一個方面，有條不紊地做好電子系統設計和成為人生贏家。比如，嵌入式電子系統包括數據獲取部分、信號處理部分、數據傳輸部分、數據存儲部分。學生從工作和生活的很多方面獲得新知識、新技能就是數據獲取部分，大量的新知識需要經過信號處理部分，去偽存真，去粗取精，篩選適合自己發展的新知識和新技能，不斷正確的充實自己，如果不經過認真的篩選，難免會被負面思想所左右，對于自己發展是非常不利的。

再比如，電子系統中在數據處理時可以采用并行或者流水線串行處理方法，學生們在學習和生活中會碰到多個需要幾乎同時處理的事情，如何調度，如何并行設計，如何設計高效的流水線的處理方案，這些方法在嵌入式電子系統中的應用和學生們生活中的實踐都是類似或者相通的。學生們可以一邊學習數據處理的新方法，一邊思考自己生活中碰到問題的最優化解決方案。在這樣交替思維方式的訓練下，學生們對于嵌入式電子系統設計的理解更加具體化。

二、用新視角挖掘創新點和換角度思考困境

很多學生在研究生學習期間，面臨幾個重要問題，修學分、撰寫科研小論文、寫畢業論文、這里面最難開始的就是寫小論文，因為這是產生自己的創新思想的開端。大部分學生在研究生一年級的時候主要工作是修學分和完成導師布置的一些相對簡單的工作，都是有所借鑒，能夠找到幫助的任務，但是產生自己的創新思維卻是非常困難的，需要日積月累的工作，突發奇想的靈感，嚴謹細致的撰寫。

我們在授課時，會啟發學生如何用新視角挖掘創新點，如何閱讀科技論文，如何理解別人文章的產生創新點的角度和方法，再指導學生如何換一個新的角度產生自己的創新點，進而設計實驗測試自己的新想法。學生在老師的指導下逐步明白新視角思考的重要性和開拓性，也會在老師的指引下學會換個角度思考自己的生活中遇到的問題。

我們在授課時會提到一些簡單的哲理故事，對比換角度產生創新點，學生也會體會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題，就會嘗試換角度去思考，用一種輕松便捷的方法解決難題。在授課中，擬引入2014年諾貝爾化學獎得主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光學量子理論的書，突然靈光一閃，他的腦海里浮現一種新的方法：受激發射損耗顯微鏡（STED）。并在1994年在《光學快報》發表，但方法過于前衛，并沒有太多人關注，甚至受到學界的懷疑和批判，直到Hell在2000年通過了實驗證實了自己的方法，人類第一次得到了納米級的熒光圖像，將顯微技術帶入“納米”領域。

三、元器件選型和肯定自身價值

嵌入式電子系統設計中有一個重要的步驟是元器件選型，即綜合考慮設計目標、工程經費、實際用途挑選合適的芯片。

我們在授課時，會讓學生從功能簡單的芯片開始學起，深刻理解這些芯片的可用之處，然后逐漸擴展芯片的功能，讓學生體會到電子科技的飛速進步。

但是有些學生會進入一些誤區，覺得直接選功能最強大的芯片就可以了，其實不然。功能強大的芯片在運行期間的配置參數、接口設計、程序調試中勢必龐大而煩瑣，如果只是用來處理一個簡單的工程需求，不僅是殺雞用牛刀的浪費，而且會徒增工程設計的工作量，只有物盡其用才能充分利用芯片的功能，才能展示學習的精深程度。

學生在學習中，一定會遇到很多比自己優秀的同學，相比之下，就會覺得自己看文章慢，做工程也慢，處處不如人的思想更會束縛學生的發展。這時候，我們就會對學生進行適時的引導，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，充分挖掘自己的優勢，肯定自身價值，展示自己的獨特才華，才是正確的人生觀，才能走好今后的人生路。

四、披荊斬棘的推進設計和抓住生活中的關鍵點

很多學生在課程學習和科研工作中最經常遇到的問題就是沒有頭緒，無處下手。導師布置了一堆看文獻和設計調試的任務，學生經常是看兩篇文章，做兩天設計，越看越不明白，更加不敢看文章和做設計，而且不知道下一步該做什么。這時候，我們就會給學生提供一個快速推進的方案，比如，先盡快理解文章中的一個新方法，然后立即去設計中付諸實施，不需要最優的方法，不需要最理想的結果，只要能夠披荊斬棘的快速推進就好，在工程推進的過程中，逐步優化設計，逐步豐富設計，這樣的工作方式效率最高，也最容易快速見到效果。

有的學生在學習中會犯過于完美主義的毛病，一定要把所有的書看完再動手，一定要把軟件的全部功能學會再開始設計，其實，這樣經常會遇到一個問題，太長久的拖延反而會導致之前所學在使用時已經忘光殆盡，更加難以開始自己的設計工作。

指導學生用快速推進的方法，也是在指導他們發現事情的關鍵點，只有抓住關鍵點，才能真正地快速推進工作。這樣抓西瓜漏芝麻的工作方式會讓學生輕松不少，當整個工程搭建起來，再逐個去補充細節，才能讓整個工程越做越漂亮，越做越完美。

五、展現未來的美好畫卷

在近幾十年中，人機交互技術越來越豐富，從圖形交互發展到可視化技術、動漫技術，再發展到語音識別、自然語言理解、圖像和視頻的識別、動作的捕捉、虛擬現實等，這些交互技術催生了機器人、人工智能等的發展，并產生了融合。習近平總書記指出，加快發展新一代人工智能是我們贏得全球科技競爭主動權的重要戰略抓手，是推動我國科技跨越式發展、產業優化升級、生產力整體躍升的重要的戰略資源。通過嵌入式系統技術的發展，結合習主席的高瞻遠矚，為學生描繪未來美好畫卷。

六、結語

嵌入式電子系統設計是一門全面講授電子系統的課程，涉及內容廣泛而繁雜，我們在授課時，適時引入課程思政元素，學生在學習過程中不僅能更加容易的理解授課內容，而且學會用科學高效的方法處理自己的人生問題，這樣潤物無聲的教育方式讓學生更容易接受，而且記憶深刻。

參考文獻

[1]習近平.把思想政治工作貫穿教育教學全過程開創我國高等教育事業發展新局面[N].人民日報，2016-12-09（01）.

[2]庹先國，余小平，奚大順，電子系統設計—基礎篇（第三版）[M].北京航空航天大學出版社，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