生物醫學工程專業基礎課程中思政教育探索

項華中　鄭剛　嚴榮國

[摘 要] “微機原理與接口技術”是生物醫學工程（BME）重要的計算機專業基礎課，其內容多而枯燥乏味，因此在傳統的教學過程中，理論知識的講解往往占用了大量的時間，忽略了課程中所蘊含的愛國主義情懷教育。從“微機原理與接口計算”課程的教學內容中，挖掘相應的愛國主義情懷教育資源，通過與知識點的融合與穿插教學，將愛國主義情懷教育融入生物醫學工程專業基礎課程的教學過程中。

[關鍵詞] 生物醫學工程;專業基礎課程;愛國主義;思想政治

[基金項目] 2016—2019年國家自然科學基金委員會項目“多視軸漸進多焦點自由曲面鏡片評價及優化設計方法研究”（61605114）;2021年度上海理工大學教師教學發展研究項目“教師職業發展”（CFTD213023）

[作者簡介] 項華中（1986—），男，安徽安慶人，博士，上海理工大學健康科學與工程學院副教授，主要從事生物醫學光學與視光學研究。

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）16-0169-04 [收稿日期] 2021-07-13

引言

愛國主義是中華民族精神的核心，有國則有家[1]。愛國情懷一直都是我國高等學校思想政治教育的主旋律[2]。在中華民族偉大復興和中國特色社會主義事業的奮力推進過程中，對大學生培育愛國主義情懷教育，是新時代賦予教師的使命，也是我國教育主體義不容辭的責任。

黨的十八大以來，習近平總書記在中央政治局集體學習、五四青年節考察北京大學等多個場合中反復強調青年厚植愛國主義情懷的重要意義。習近平總書記強調，在涵蓋了方方面面的社會主義核心價值觀中，最深層、最根本、最永恒的就是愛國主義[3]，讓愛國主義精神在廣大青少年心中牢牢扎根，讓廣大青少年培養愛國之情、砥礪強國之志、實踐報國之行[4]。

新時代高等學校人才培養的基本理念是將高校思想政治教育融入課程教學和改革的各環節、各方面，實現立德樹人潤物無聲，尋求各學科教學中專業知識與思想政治教育內容之間的關聯性，并在課程開展過程中，將思想政治教育的相關內容融于學科教育中[5-7]。劉濤指出愛國主義傳統融入高校思想政治理論課有直觀講授、隱性融合、實踐調研三種教學路徑[8]。直觀講授是對愛國主義傳統的理論內容做深刻的分析闡述，隱性融合是將愛國主義傳統有機融入相關思想政治理論課教學內容之中，實踐調研的教學路徑包括帶領大學生參觀愛國主義教育基地等方式。代莉莎通過對當前大學生愛國心理及行為進行研究，深入了解他們接受愛國主義教育的內容和途徑，將心理、精神和實踐三個方面結合起來，對如何深化大學生愛國主義教育進行了研究和探索[9]。蘇冰星針對當代大學生社會主義核心價值觀培育的現狀，提出發揮高校愛國主義教育基地的作用，以及培育大學生社會主義核心價值觀的建議，高校在發揮愛國主義教育基地作用時應該重視文化熏陶，加強思想教育，注重宣傳教育，做好示范作用和理論與實踐的結合[10]。郭南、張婷提出在大學生愛國情懷培育進程中，應以課程思政為載體，積極探索培育大學生愛國主義情懷的有效途徑和舉措[11]。

高等學校生物醫學工程專業是一門交叉型學科，本學科要求學生能夠將數學、物理、化學基礎和計算機技術基本原理知識等用于解決生物醫學工程領域中療器械研發及應用的復雜問題[12-14]。“微機原理與接口技術”是BME專業重要的專業基礎課程[15]。首先，本門課程一般在大學三年級開設，概念極多，知識點十分冗雜，理論性較強。其次，教學內容起點很高，需要一定的前期課程基礎，且每個知識點之間相互聯系。用傳統灌溉式的教學方法，學生很可能找不到學習的切入點。因此，在整個課程的教學環節過程中，為了能夠讓學生了解和掌握相應的教學內容，就需要在知識的講解上花費大量的時間，所有在課程的教授過程中，難以將愛國主義情懷等課程思政教育貫穿其中[16-18]。

針對上述的問題，本文從課程的教學內容中，探討將愛國主義情懷教育融入BME專業基礎課程“微機原理與接口技術”的教學過程中。

一、“微機原理與接口技術”課程教學內容與思政元素探索

本門課程中主要六個模塊教學內容和思想政治探索如下。

第一單元模塊：微型計算機的基礎知識和發展概況。知識點一，理解馮·諾依曼微型計算機系統的工作原理;理解源碼、反碼、補碼的概念。通過從沙子到芯片，再到Intel英特爾處理器制作過程的事例引入，講授我國芯片目前的制作水平及與國外先進水平間的差異。知識點二，掌握馮·諾依曼微型計算機系統的工作原理;掌握二進制、十進制、十六進制數據的轉換。以上海微電子裝備（集團）股份有限公司SMEE為例，將我國在光刻機領域的飛速創新技術融入知識點中。

第二單元模塊：微處理器的結構和工作模式。知識點一，理解并行處理和流水線技術;理解數據/地址分時復用技術;理解時鐘周期、指令周期、總線周期的概念;理解物理地址和邏輯地址的概念。通過講授目前在高性能芯片領域，被高通、聯發科、海思、三星及蘋果五家爭霸所占領的局面，引出華為的麒麟芯片，讓學生了解我國微處理器目前所處在的狀況。知識點二，掌握8086 CPU內部BIU和EU兩大部件;掌握幾個重要引腳的功能;掌握物理地址和邏輯地址的轉換和堆棧操作;掌握最小模式下讀、寫總線周期的時序;掌握各組成部件的工作原理。介紹中國龍芯的發展歷程，并從芯片的主頻、運算速度、制造工藝和功耗等感受與世界主流芯片之間的不同和差異。

第三單元模塊：匯編語言程序設計。知識點一，理解指令性語句和偽指令語句的區別和作用;理解常用的DOS系統功能調用和BIOS中斷調用的用法。將華為鴻蒙系統研發背景作為切入點，引出技術創新的重要性，并將該系統與Windows、Linux等操作系統進行對比，分析優劣勢等。知識點二，掌握數據定義語句、段定義語句、過程定義語句、程序開始和結束語句的作用;掌握MASM中各表達式的計算。講解阿里云和騰訊云的發展歷史，以及目前在世界范圍內的發展狀態和市場占有額，同時將世界其他主流的云計算和云存儲單位所采用的技術列出并進行講解。

第四單元模塊：存儲器。知識點一，理解內部存儲器和外部存儲器的特點;理解靜態RAM和動態RAM的區別和特點;理解各種ROM的特點;理解存儲器地址選擇的三種方式。目前是互聯網技術高速發展的時代，網絡安全十分需要，從近期各國已公開的網絡泄密事件中，讓學生認識到網絡安全對于國家安全的重要性。知識點二，掌握RAM和ROM的區別;掌握高速緩沖存儲器的作用及其在系統存儲器中的位置;掌握CPU與存儲器芯片的連接。從信息存儲和相關研究人員泄密案例的角度出發，讓學生能夠遵紀守法，文明上網。

第五單元模塊：I/O接口和并行接口芯片8255A，理解緩沖器74LS245和鎖存器74LS373的工作原理和I/O端口的分類和尋址方式;理解8255A的工作原理和6種工作方式。通過新冠肺炎疫情事件，讓學生明白在大是大非問題面前，要把國家永遠放在第一位。

第六單元模塊：可編程計數器/定時器8253/8254，掌握CPU與外設間的數據傳送方式;掌握8253的初始化編程;掌握8253的簡單應用。在新冠肺炎疫情中，使用了大量的醫療監護儀，而編程計數器/定時器8253可在醫療監護儀中廣泛應用，但國產的醫療器械太少，90%的大醫院中90%的大設備，基本上都依賴于國外的技術。邁瑞公司作為可以在高端醫療器械領域與外國同行一較高下的中國企業，通過一步一步地把產品打入國際高端市場，做中國制造為中國人做事。

二、“微機原理與接口技術”知識點與愛國主義情懷教育的融合

1.微型計算機的基礎知識和發展概況的授課過程：通過從沙子到芯片，再到Intel英特爾處理器制作過程的事例引入，講授我國芯片目前的制作水平及與國外先進水平間的差異，將我國在光刻機領域飛速的創新技術融入知識點中。以上海微電子裝備（集團）股份有限公司SMEE為例，激發學生的民族自尊心和自豪感，增強學生的愛國熱情，同時提醒學生要認真學習，不斷鉆研、創新。

2.第二模塊微處理器的結構和工作模式的授課過程：主要通過講授目前在高性能芯片領域，被高通、聯發科、海思、三星及蘋果五家爭霸所占領的局面，引出華為的麒麟芯片，讓學生了解我國微處理器目前的狀況，居安思危，激發學生的斗志，提高新時代大學生的國家危機意識，增強使用國產芯片的榮譽感。

3.第三模塊匯編語言程序設計的授課過程：將華為的鴻蒙系統作為切入點，讓學生了解歐美發達國家在技術創新領域對我國的圍追堵截，進而激發學生的愛國情懷，讓學生清楚地認識到，真正的技術是創新出來的。

4.第四模塊存儲器的授課過程：目前是互聯網技術高速發展的時代，網絡安全十分需要，從近期各家已公開的網絡泄密事件，讓學生能夠認識到網絡安全對于國家安全的重要性，引導學生遵紀守法，文明上網，保護好信息存儲安全，不將涉及國家安全的內容傳播到網絡上。

5.第五模塊I/O接口和并行接口芯片8255A的授課過程：通過新冠肺炎疫情事件，讓學生明白在大是大非問題面前，國家永遠是第一位的，利用這些內容能夠激發學生積極向上的思想，師生思想擦出新的火花，使學生充滿愛國熱情。

6.第六模塊可編程計數器/定時器8253/8254的授課過程：編程計數器/定時器8253可在醫療監護儀中應用，但國產的醫療器械太少，90%的大醫院中90%的大設備，基本上都依賴于國外的技術。邁瑞公司作為可以在高端醫療器械領域與外國同行一較高下的中國企業，通過一步一步地把產品打入國際高端市場，做中國制造為中國人做事。邁瑞的麻醉機和監護儀在美國排前三名，超聲在西歐賣得也非常好。我國的“大國工匠”精神，值得青年學生一代一代傳承下去，打造國人用得起、精度高的國產醫療器械。

三、教學工作策略

愛國主義情懷思想政治教育要以學生為主體，真正做到了解和掌握學生的思想動態，清晰地掌握學生感興趣的社會熱點和亟待解決的切身問題，將這些熱點和問題與課程的知識點結合起來，真正將愛國主義教育融入教學過程中，讓學生能夠在學習知識的同時，感受思想政治的內容。另外，要注重實踐教育，實踐是理論知識的源泉，為創新提供理論支撐。在愛國主義情懷教育的過程中，應把思想政治教育和專業學科相結合，將愛國主義情懷思政元素融于專業教學內容中，增強大學生愛國情懷教育內容的時效性和鮮活度。同時，在培養方案和教學大綱中，明確課程思政教學任務，建立相應的評估體系和評價機制，促進大學生愛國情懷培育內容更加細化且符合國家需求。

作為專業課程的主講教師，為了能夠更好地在教學中融入愛國主義教育，應該多研究國內外本課程的相關發展前沿，并與國內的科技發展狀態相結合;在此基礎上，挖掘其中存在的愛國主義內容，將其與課程教授的內容融合起來，再傳授給學生。同時，在平時的授課過程中，積極與學生交流，將學生感興趣的愛國主義教育內容加入課程的相關討論中，引起學生的共鳴。學生會從中汲取無限營養，凝聚強大力量，激發濃厚的愛國熱情。

本文主要是從“微機原理與接口技術”課程的教學內容中，挖掘相應的愛國主義情懷教育資源。通過對每一章節的知識點分析，探索相應的愛國主義情懷教育課程思政教育點，將其穿插于整個課程教學中，讓學生能夠在專業課程學習的同時，將愛國主義情懷教育深入心中，增強民族自豪感和愛國主義熱情，樹立熱愛祖國、服務人民的崇高理想。

參考文獻

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Abstract： Microcomputer Principles and Interface Technology is an important basic course in computer science for biomedical engineering （BME）， and there are many boring teaching contents. Therefore， in the traditional teaching process， the explanation of theoretical knowledge often takes up a lot of time， and the patriotism education contained in the course is often ignored. The patriotism educational resources contained the teaching content of the course are explored and integrated into the teaching process of the basic courses of biomedical engineering major through the integration and interspersed teaching of the two aspects.

Key words： biomedical engineering; professional basic courses; patriotic education; ideological and political education