可編程邏輯器件課程思政案例建設(shè)探索

尚麗娜，王玨

（浙大城市學(xué)院，浙江 杭州 310015）

0 引言

我國的高等學(xué)校是中國特色社會主義高校，走中國特色的高等教育發(fā)展之路，辦好我們的高等學(xué)校要深刻認識到，“高校立身之本在于立德樹人”[1]。立德樹人就是要堅持德育為先、堅持以人為本。在堅持立德樹人的基礎(chǔ)上再進行專業(yè)技術(shù)知識的培養(yǎng)。那么到底要立什么德？樹什么樣的人？習(xí)近平總書記指出，培養(yǎng)什么人、怎樣培養(yǎng)人、為誰培養(yǎng)人是教育的根本問題。這也是我們每一位高校教師在授課前都應(yīng)該積極思考的問題。

現(xiàn)在，我國處于實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的關(guān)鍵時期，復(fù)興之路靠個別人是不夠的，要靠廣大的青年學(xué)子，要靠接下來這一代的年輕接班人。高等學(xué)校肩負著培養(yǎng)下一代社會主義接班人的重要使命。高等學(xué)校不僅僅要培養(yǎng)學(xué)生過硬的知識水平，培養(yǎng)學(xué)生全面發(fā)展的能力水平，更重要的是要幫助學(xué)生樹立社會主義核心價值觀。

社會主義核心價值觀的樹立不是一蹴而就的，也不是靠純粹的說教就能完成，需要教師在平時的專業(yè)課課堂上潤物細無聲地自然融入，潛移默化中幫助學(xué)生形成正確的世界觀、人生觀、價值觀，這就是課程思政的作用。課程思政的全面實施是培養(yǎng)合格的社會主義建設(shè)者和接班人的重要保障[2]。因此高校各類專業(yè)課都要不斷探索課程思政，不斷完善更新更契合的思政元素，進而形成課程的思政案例庫。

工科類專業(yè)擔(dān)負著實現(xiàn)中國智造的偉大重任，工科學(xué)生擔(dān)負著中國夢實現(xiàn)的重要角色，因此工科專業(yè)課程思政實施更加重要。可編程邏輯器件是一種新型的、用于集成電路設(shè)計的專用器件，被廣泛應(yīng)用于軍事、航天、汽車電子、通信、醫(yī)療、工業(yè)控制等領(lǐng)域。掌握可編程邏輯器件相關(guān)技術(shù)是高等學(xué)校電子類專業(yè)學(xué)生的一項基本要求和必備技能。

1 課程目標(biāo)

本課程的培養(yǎng)目標(biāo)如圖1所示，通過知識傳授、技能培訓(xùn)達到能力培養(yǎng)、價值引領(lǐng)的目標(biāo)。本課程包含理論課和實驗課，二者相輔相成緊密促進，通過理論講解學(xué)習(xí)實用技能，通過技能實踐深化理論的理解。

圖1 課程培養(yǎng)目標(biāo)

理論課主要完成知識傳授使學(xué)生掌握可編程邏輯器件和硬件描述語言的相關(guān)知識，掌握可編程邏輯器件的分類、設(shè)計流程、使用方法、硬件描述語言語法基礎(chǔ)、設(shè)計基礎(chǔ)，使學(xué)生能夠使用FPGA 進行系統(tǒng)級設(shè)計。

實用性也是本課程重點關(guān)注的方向主要依托實驗課完成。實驗課主要進行理論擴展及技能培訓(xùn)，使學(xué)生能夠使用FPGA 硬件平臺進行系統(tǒng)級設(shè)計，滿足企業(yè)需求，對標(biāo)企業(yè)的需求，通過課程實踐操作學(xué)習(xí)，學(xué)生基本可以達到初級FPGA設(shè)計工程師的水平。

理論和實踐往往是課程中教師比較關(guān)注的內(nèi)容，也構(gòu)成了傳統(tǒng)的課堂模式，對于課堂的思想方法和價值屬性長期被忽略。本課程通過項目制教學(xué)，通過引入實際設(shè)計案例，模擬公司項目制設(shè)計形式，讓學(xué)生在做中學(xué)，通過項目的策劃、選題、設(shè)計、實現(xiàn)、答辯等一系列過程，使學(xué)生具備一定的學(xué)習(xí)能力、設(shè)計創(chuàng)新能力、研究問題的能力、解決問題的能力，通過團隊式的項目制實訓(xùn)使學(xué)生具有一定的團隊合作能力、協(xié)調(diào)溝通能力、實踐動手能力。

立德樹人是教師的根本任務(wù)[3]，培養(yǎng)學(xué)生的知識、技術(shù)、能力的同時，最重要的是價值引領(lǐng)，因此，該課程在講授專業(yè)知識的同時要潛移默化地引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的理想信念與社會價值取向，立社會主義之德[4]，樹社會主義之人，引導(dǎo)學(xué)生要有家國情懷，教育學(xué)生立鴻鵠志，做奮斗者與創(chuàng)新者，培養(yǎng)學(xué)生具有科技自強、創(chuàng)新精神和團隊協(xié)作的能力，引導(dǎo)學(xué)生形成正確的世界觀、人生觀、價值觀，形成終身學(xué)習(xí)的習(xí)慣。

2 課程思政元素

課程思政育人是一項系統(tǒng)工程，只有做好層次設(shè)計，優(yōu)化資源配置，才能指導(dǎo)課程思政資源的發(fā)掘和利用，發(fā)揮課程思政育人的協(xié)同效應(yīng)。教師要對課程有一個統(tǒng)領(lǐng)全局的認識，明確本領(lǐng)域思政育人的方向和側(cè)重點。對課程中的具體章節(jié)進行自上而下的體系化設(shè)計。

隨著課程思政理念的不斷深入，教師應(yīng)該革新以往的教學(xué)模式和觀念，積極改革和創(chuàng)新課程教學(xué)方法，促使教育指導(dǎo)方案更加明確，真正將課程思政理念落實到實處。要結(jié)合行業(yè)特點和專業(yè)技術(shù)發(fā)展的需要，與時俱進地細化、補充、修改和調(diào)整具體案例，以便在課堂和實踐教學(xué)中將相關(guān)知識、相關(guān)能力和素質(zhì)融入行業(yè)或職業(yè)層面。該課程不斷拓展教學(xué)內(nèi)容，挖掘思政元素實現(xiàn)課程內(nèi)容與思政元素深度融合，本課程的思政元素如圖2所示。

圖2 思政要素

本課程的思政元素主要包括科技自強、創(chuàng)新精神、團隊協(xié)作、家國情懷[5]、終身學(xué)習(xí)等。思政元素滲融入課前預(yù)習(xí)、課堂講授以及課后實踐中不同的案例、不同的知識點中。每個思政元素并不是孤立的，也不是單一地體現(xiàn)在一個案例中，可以是多個案例體現(xiàn)同一個思政元素，加深學(xué)生的印象，也可以是一個案例體現(xiàn)多個思政元素，引領(lǐng)學(xué)生形成正確的價值觀。

3 設(shè)計思路

在此設(shè)計思路的基礎(chǔ)上，本課程的課程知識點、課程思政元素以及二者的融合如表1所示。

4 育人元素實施案例

以可編程邏輯器件編程原理內(nèi)容為例講解思政元素實施具體過程，案例實施思路如圖3所示。上課前布置學(xué)生預(yù)習(xí)任務(wù)，了解自己筆記本電腦或者臺式機的存儲器型號，容量大小，有沒有加裝內(nèi)存條等。預(yù)習(xí)內(nèi)容不是刻板的知識教條，而是自己實際使用的電腦設(shè)備，激發(fā)學(xué)生的好奇心，讓學(xué)生有興趣有動力進行進一步探索。

圖3 案例實施思路

上課時首先詳細講解可編程邏輯器件編程原理，可編程邏輯器件按照編程工藝可分為4個種類：熔絲（Fuse）或反熔絲（Antifuse）編程器件；UEPROM 編程器件；EEPROM編程器件；SRAM編程器件。前3類器件稱為非易失性器件，它們在編程后，配置數(shù)據(jù)保持在器件上；第4類器件為易失性器件，每次掉電后配置數(shù)據(jù)會丟失，因而在每次上電時需要重新進行數(shù)據(jù)配置。每種結(jié)構(gòu)的具體編程原理不再詳細論述。

對比ROM 和RAM 的結(jié)構(gòu)特點，引申出兩種存儲器的應(yīng)用領(lǐng)域并提出問題，電腦使用一段時間后運行速度過慢會加裝內(nèi)存條，那么內(nèi)存條屬于哪一種存儲器，呼應(yīng)學(xué)生課前預(yù)習(xí)內(nèi)容。通過對學(xué)生提問檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，對于學(xué)生回答的各種答案讓學(xué)生充分討論分析從而得出正確答案。進一步提問加裝內(nèi)存條的同學(xué)裝的內(nèi)存條是什么品牌，從而引出我國企業(yè)長江存儲。課內(nèi)講解如下：

“長江存儲由國家集成電路大基金支持，是3D NAND 閃存設(shè)計制造一體化的IDM 集成電路企業(yè)。我們課堂上講解ROM 的結(jié)構(gòu)以ROM 的發(fā)展為例依次講解PROM、EPROM、EEPROM、FLASH Memory，那么長江存儲的3D NAND 閃存又是什么結(jié)構(gòu)呢？隨著科技的不斷進步，知識在飛速迭代，學(xué)生在課堂上不可能學(xué)完所有的知識，所以必須擁有終身學(xué)習(xí)的能力才能滿足時代的要求。2017 年10 月，長江存儲成功設(shè)計制造了中國首款3D NAND閃存。2019年9月，搭載長江存儲自主創(chuàng)新Xtacking 架構(gòu)的64 層TLC 3D NAND 閃存正式量產(chǎn)?？恐L存人的不懈努力和不斷創(chuàng)新，長江存儲已經(jīng)成為全球領(lǐng)先的NAND閃存設(shè)計商。然而美國出臺《2022 年芯片與科學(xué)法案》聯(lián)手組建“四方芯片聯(lián)盟”，構(gòu)建“圍堵”中國的同盟，試圖將中國集成電路產(chǎn)業(yè)孤立在全球供應(yīng)鏈體系之外。

通過上述事件的講解激發(fā)學(xué)生的愛國熱情，之后將學(xué)生的激情轉(zhuǎn)化為課后學(xué)習(xí)的動力，結(jié)合課堂理論知識布置課后作業(yè)：“我們不能因畏難而放棄自主研發(fā)、放棄自主創(chuàng)新，無論有多難，我們都要自強不息地發(fā)展自主的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。那我們半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展靠誰？靠的是你們這一代年輕人在我國的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中的每個平凡崗位上的默默付出?，F(xiàn)在點滴的付出必將會轉(zhuǎn)化為我國自主芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的動力。加油，同學(xué)們！課后每個人都嘗試設(shè)計一個屬于自己的存儲器。課后作業(yè)是基于可編程邏輯器件平臺設(shè)計一個可讀可寫的隨機讀寫存儲器。”

通過上述講解，實現(xiàn)了課前預(yù)習(xí)，課中知識傳授、思政元素導(dǎo)入，課后實踐操作，形成了教育閉環(huán)，從而達到能力培養(yǎng)、價值引領(lǐng)的目標(biāo)。

5 特色及創(chuàng)新

課程思政是高校思想政治教育方式的創(chuàng)新，在專業(yè)知識傳授的過程中培養(yǎng)有理想、有擔(dān)當(dāng)?shù)臅r代新人。本課程把專業(yè)知識有機地與思政元素融合起來，主要的特色及創(chuàng)新如下：

1）注重實施專業(yè)知識與價值引領(lǐng)同向同行。課程思政的內(nèi)容都是和專業(yè)知識密切相關(guān)。

2）避免照本宣科，從近年來人人關(guān)注的社會熱點以及業(yè)界熱點入手，深入分析，感動學(xué)生，思政元素涉及的公司都是學(xué)生以后可能進入的企業(yè)。因此思政的融入更加自然。

3）案例層層遞進，運用實例介紹，數(shù)據(jù)分析，問題導(dǎo)向等手段，通過美國的制裁激發(fā)學(xué)生的愛國熱情，引發(fā)學(xué)生的思考和進一步的探討，并轉(zhuǎn)化為學(xué)生學(xué)習(xí)的動力。

總之，課程思政就是講好身邊的故事，講好中國故事。把二者有機融合，講述身邊故事不失宏大寓意，將思政內(nèi)容巧妙地融入課堂教學(xué)，將做人做事的基本道理、社會主義核心價值觀的要求、實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的理想和責(zé)任有機融入教育教學(xué)中，寓思政教育于各門專業(yè)課程之中，通過潤物細無聲、滴水穿石的方式，實現(xiàn)立德樹人的根本任務(wù)。

6 結(jié)論

本課程經(jīng)過3個學(xué)期的思政元素融入，收到了不錯的效果。學(xué)生不光明確了學(xué)生目標(biāo)，樹立了正確的世界觀、人生觀和價值觀，同時學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與主動性也明顯提高。此時學(xué)生在項目設(shè)計的時候也碰到了很多困難，很多同學(xué)此時都能夠開動腦筋，積極討論，努力解決困難，形成了良好的學(xué)習(xí)氛圍。也有多同學(xué)決定以后就業(yè)，甚至考研選擇可編程邏輯器件方向?？梢娬n程思政的融入收到了很好的效果。