“微處理器與接口技術”的課程思政探索與實踐

劉震宇，原玲，賴峻

（廣東工業大學 信息工程學院，廣東 廣州）

一 引言

2020 年6 月教育部印發的《高等學校課程思政建設指導綱要》（以下簡稱《綱要》）中指出，思政教育要貫穿人才培養體系，推進高校專業課程思政建設的工作，發揮每門課程的育人作用，提升人才培養的質量。《綱要》全面給出了課程思政的內涵、意義和目標等內容，成為了課程思政的理論探討和實踐探索劃定的新起點[1]。

“微處理器與接口技術”是信息、通信、電子、自動化以及計算機等專業的核心基礎課，課程中的理論與實踐密切結合，有非常廣泛的應用[2]。在該課程中添加課程思政的教學內容，對于厚植愛國主義情懷、培養學生實事求是的素質、提高解決問題的實踐能力和增強學生勇于探索的創新精神有重要的作用。

二 課程建設存在的問題

廣東工業大學信息工程學院目前有4 個專業：信息工程、通信工程、電子信息工程和集成電路。2018 年之前，4 個專業都有各自的微機原理和單片機課程，包含了理論課、實驗課和課程設計等多種形式。從2018 年開始，學院施行電子信息大類招生，并對新的培養方案進行了調整。由于微機原理、單片機及接口設計等課程對培養電子信息類學生的學思結合和知行統一，提高動手能力非常重要。因此，通過對各個專業的這類課程進行整合，設立了新的課程——“微處理器與接口技術”。該課程作為電子信息大類培養的平臺課，授課時間也從通常的大三學年調整到了大二的第二學期，這樣有利于大三開始的分專業培養。由于大二第二學期有大量的專業平臺課，所以，該課程的學時也進行了調整，從約72 個學時調整為40 個理論學時和8個實驗學時。

“微處理器與接口技術”作為電子信息類的專業核心課程，以8088/8086 和C51 兩種經典的微處理器芯片為例，說明微處理器的內部結構、指令系統以及微處理器系統的接口設計。由于2018 版的課程大綱制定的較早，缺少思政方面的考慮，所以對課程進行思政改革，會遇到如下幾方面的問題。

（一） 教師存在向課程思政理念轉變的過程

在以往的教學活動中，教師主要關注知識點的傳授，例如微處理器系統的設計、接口電路的設計以及匯編程序的設計等，較少考慮培養綜合素質和價值觀。思政理念的融入對于教師提出了進一步的要求，教師需要在教學內容和教學方式上進行改變，在教學目標中需要建立思政育人的目標，在教學設計中進行思政的探索和實踐，才能將課程思政的理念真正融合到知識傳授中。

（二） 學生對思政內容不重視

由于當今社會資訊發達，學生能接觸的信息和思想較為復雜，世界觀、價值觀和人生觀容易受到新思潮、新事物和新現象的影響，學生缺乏運用科學原理分析影響是否符合社會主義核心價值觀。同時，由于就業壓力，學生會更多的考慮競賽、考研、科研和實習等事情，偏重于知識的學習和技能的掌握，對于正確的思想觀念的培養較少關注，相關的思想政治內容并不重視。因此，學生在接受正確價值觀引導等方面存在不足，有知識和技術而沒有正確價值觀不符合立德樹人的要求[3]。

（三） 思政教學的內容面臨課程學時少和知識點多的壓力

“微處理器與接口技術”是將微機原理和單片機等專業基礎課融合而成的新課程，對兩門課中內容相近的部分進行刪減，并對知識點和例題講解進行了優化。盡管課程從72 個學時變成48 個學時，但是很多重要的知識點仍然保留了下來，因此，教學進度非常緊密。如果不對課程進行改革，教師只注重知識點的講解，那么容易忽視立德樹人的任務，無法解決思政課程和專業課程之間“兩張皮”的問題[4]。

因此，在有限的學時內，采取有效的教學方式，將思政內容融入重要的知識點，是“微處理器與接口技術”思政改革的重點內容。

三 課程思政改革措施

在《綱要》中指出，教師要深入探索課程中所蘊含的思政教學資源，將課程思政元素融入課堂教學[5]。并且，在“微處理器與接口技術”中需要通過融合知識點和思政內容，構建思政理論、綜合素養和專業知識的教育課程體系，采用合適的教學方式，才能實現價值塑造、能力培養、知識傳授三位一體的教育目標。

（一） 思政改革思路

習近平總書記指出：“做好高校思想政治工作，要因事而化、因時而進、因勢而新。”這是對課程思政教學改革與實踐提出的新要求，明確了把時代進步和實踐發展作為教學內容改革的根本依據[6]。因此，“微處理器與接口技術”課程的思政教學改革也要善于課堂和實驗中發現“事、時、勢”的思政元素。在思政觀念方面，通過研討交流等方式，提升育德意識，增強教師課程思政能力主動尋找思政教育切入點；在思政內容方面，在課堂和實驗等教學過程中，發掘思政元素，使學生“喜歡聽、愿意聽、愿意做、積極做”[7]，提升思政元素的豐富性和多樣性；在教學方式方面，融合線上線下混合等教學方式，發揮課堂內外的互補作用，培養愛國情懷、科學態度、團隊意識和創新精神等思政要素。

（二） 課程思政實踐探索

1. 教師的課程思政教學意識培養

思政意識的建立對教師非常重要，也對教師的政治素養提出了更高的要求。提升思政意識，教師就會在教育活動中主動挖掘思政元素，積極地將思政教育和專業理論教學融合起來，提高思政教育的成效。目前，相關的舉措包括：（1）建立了“微處理器與接口技術”課程組。在課程組中，傳達學校和學院的課程思政的要求，使課任課教師認識到思政教育的重要性和必要性，形成課程思政改革的氛圍；（2）組織參加思政教學培訓以及思政教學活動，學習專業課程中思政教學的方法，交流挖掘思政元素的經驗，引導任課教師接受課程思政的新理念；（3）邀請有思政教學經歷的教師進行經驗交流，學習課程思政的案例，掌握思政教學的實現方法，使任課教師從具體實施方面適應思政教學的要求；（4）在修訂教學大綱和撰寫課程教材中，通過組織討論，探討思政教育在“微處理器與接口技術”課程中的切入點，促進課程思政改革的推動和實施。

2. 思政理念與課程內容的融合

根據“事、時、勢”的要求，以及微處理器與接口技術課程組內的探討，目前主要的課程思政元素包括了愛國情懷、團隊意識、科學態度和創新精神四個方面。

（1）愛國情懷內容的融合

根據“因時而進”的理念，為了使學生“喜歡聽、愿意聽”思政內容，所以，結合微處理器的發展歷史及當前時勢，將課愛國情懷元素融入課程相關的知識點，如圖1 所示。其內容涉及以下幾個方面：

圖1 思政元素融入課程的重點內容

①通過微處理器架構和指令系統的理論教學，使學生理解和掌握微處理器是決定系統性能的核心部件，也是整個系統的核心。在思政融合方面，通過介紹龍芯、麒麟等國產處理器芯片的曲折歷史，使得學生不但認識到微處理器中硬件架構、指令系統的重要性，還認識到國內技術在研發設計和生產制造的方面與國際的差距。

②通過存儲器的理論教學，使學生理解隨機訪問存儲器和只讀存儲器等器件的經典類型、功能和作用，掌握存儲器系統設計的方法、尋址方式和讀寫控制。在思政融合方面，介紹長達20 多年的動態隨機存取存儲器的激烈競爭，并介紹中國存儲器發展情況，使學生明白存儲器的戰略性，也認識到我國在存儲器制造方面的不足。

③通過各種接口芯片的理論教學，使學生掌握各類接口及接口硬件的器件、功能和作用，掌握系統接口的設計方法、尋址方式和數據傳輸控制。在思政融合方面，介紹國際上重要接口發展的興衰，使學生了解接口技術標準化的重要性以及接口技術國產化的情況。從而，不僅認識到在歷史中，出現過的各種接口，還認識實現接口國際標準化的重要性。

（2）團隊意識的培養

團隊協作對于當今社會的工作非常重要，因此，在課程教學中需要培養學生的團隊精神。為了使學生“有得做、愿意做”，課程中設計了一道復雜的綜合設計題，該題目只有具體需求，沒有標準參考設計答案。設計以四人小組為單位，成員間需要討論整體設計和各自分工，然后，分別完成存儲器的硬件設計、接口的硬件設計，芯片初始化編程和功能軟件實現四塊的內容。在整個設計過程中，硬件設計必須為軟件編程提供正確的接口地址和控制電路，軟件設計必須根據硬件電路編寫正確的工作方式初始化和接口控制程序。在整個設計過程中著重培養學生團隊合作的精神，認識到從整體的角度看待系統，解決課堂上逐章節講授課程存在的運用知識解決系統問題能力差的問題。同時，使學生認識到復雜的微處理器系統設計不是個體的單打獨斗能夠輕易完成的，培養學生相互尊重，積極溝通和協同設計的團隊意識。

（3）科學態度的培養

實事求是是馬克思主義的根本觀點，根據“因事而化”的理念，在實驗課程的教學中重視培養學生實事求是的科學素養。在課程實驗中，學生會因為硬件連接或軟件編寫存在問題，由于擔心課程成績，有些學生會修改實驗數據。因此，課程組要求教師在實驗過程中，對關鍵實驗節點進行檢查和考核。教師嚴格要求記錄的真實性，引導學生認識實事求是的重要性。在遇到實驗問題時，教師要啟發和指導學生分析實驗現象，尋找調試的切入點，鼓勵學生逐一排查疑點，努力嘗試解決問題，獲得正確的實驗結果。從而，培養學生尊重客觀事實的科學態度以及誠實守信的素質。

（4）創新精神的培養

培養創新型人才是所學校和專業的培養目標，因此，需要重視培養學生的創新能力。根據“因勢而新”的理念，對實驗課程的教學進行探索性的改革，在部分的實驗后增加有一定難度的思考題，而且思考題沒有固定的標準答案，例如，采用8051 單片機，控制多盞LED 燈按照超過單個定時器最大計數值的時間閃爍，其實現有多種方式。

通過對實驗思考題的設計，鼓勵學生勇于探索。啟發學生的發散思維，培養學生進行實驗探索的能力，鼓勵學生根據課堂上學習的知識，通過獨立思考，進行推理和判斷。同時，還需要引導學生運用實驗手段對分析結論進行驗證。學生通過解決具有一定難度的思考題，感受到解決問題的成就感，從而培養了學生創新探索和實踐驗證的意識。

3. 思政內容教學方式改革

教學方式和方法是影響教學效果的重要因素，思政元素的融入同樣也需要好的教學方法去實施。由于“微處理器與接口技術”的課時較緊張，因此思政內容采用線上線下混合教學的模式。部分思政內容在課堂上講解，例如中國存儲器發展歷史的內容較短，可以在課堂中簡單的講解。部分內容較為豐富的思政元素，則采用線上教學和自學的方式進行[8]，例如，在雨課堂中，推送動態隨機存取存儲器發展歷史的課件給學生自學和閱讀。由于思政內容以歷史事件為主，所以學生容易接受、可以積極參與，在不增加授課課時的前提下，激發學生的愛國情懷，實現立德樹人的理念的教學。

除了教學方式的改革，在教學評價和考察方式方面也進行了改革實踐。結合每個知識點的思政內容，通過線上推送主觀題和寫感想的方式，引導學生對思政內容思考。從而了解思政內容對學生思想的影響，也作為課程持續改進和優化的反饋信息。

四 思政改革及效果

以上的思政改革措施從2021 年起，在2019 級學生的“微處理器與接口技術”教學中開始實施，取得了較為理想的效果。

在課程教學方面，通過課程組的組織、學習、交流和研討，全體任課教師認識到了思政教學的重要性，接受思政教學的方式和方法，挖掘了大量的思政元素，制定了微處理器架構、存儲器和接口技術三個方面的思政案例，并通過雨課堂將課件和題目發送給學生。同時，任課老師也認為需要加強實驗教學在思政方面的引導，重新編制了實驗指導書。

在知識學習方面，推送的思政內容簡短易懂，所以學生表現出較高的積極性，愿意閱讀思政內容及回答思政題目。例如，在雨課堂中，推送動態隨機存取存儲器發展歷史的課件給學生自學和閱讀。從圖2 可見，第四章和第五章課堂預習課件的完成人數占比為50%～60%，而思政教育課件的完成人數占比約70%，表明學生對該類思政內容有較高的興趣。另外，在預習課件中，還向學生推送了一道學生談讀后感的主觀題目，圖3 是部分學生的感想。由圖3 可見，在總共98 名學生的教學班中，有66名學生完成了思政題目，即約70%的學生填寫了讀后感。從學生所談的感想可見，學生能夠對思政內容仔細閱讀，了解其重大變化。因此，通過思政內容的推送，加深了學生對存儲器芯片的知識的理解，也使學生認識到存儲器技術競爭的激烈程度，實現了激發學生愛國主義情懷的育人目的。

圖2 思政課件閱讀人數對比

圖3 思政內容學習感想

五 結語

在對“微處理器與接口技術”課程的思政改革的探索和實踐中，較好地實現了教師向課程思政的轉變，能夠運用多種教學方式完成思政理念的實施。同時，通過將學生較為容易接受的思政元素，與課程重要的知識點相結合，使學生了解課程相關技術的發展歷史和當代現狀，認識到技術的差距，增強國家富強、民族復興的使命感和責任感，并且培養了團隊意識、實事求是和創新精神，從而實現知識傳授與價值引領相結合的課程思政的教育目標。

在今后的進一步深化改革中，一方面需要進一步挖掘更多與課程知識點相關的思政元素，另一方面，加強引導學生運用科學原理和正確的價值觀分析課程的知識點。