“嵌入式智能計算”課程思政的設計與實踐

［摘 要］ 以高校“嵌入式智能計算”課程教學為依托，圍繞“實施科教興國戰略，強化現代化建設人才支撐”主題，面向嵌入式智能計算領域人才培養特點和專業能力素質的培養需求，結合課程知識點，提煉思政元素和德育功能。以立德樹人為核心，科學合理地設計并融入了思想政治教育內容，同時結合理論課、研討課、實驗課內容給出了具體的實施方案，力圖將思想政治內容通過潤物無聲的方式浸潤學生，并同步通過教學感悟提升教師自身品德修養。該教學方式有助于學生樹立積極向上的價值觀念，成為技術能力與政治品質兼備的社會主義建設者和接班人。

［關鍵詞］ 嵌入式智能計算；思政元素；立德樹人；實施方式

［基金項目］ 2022年度黑龍江省教育廳黑龍江高等教育教學改革項目“大規模因材施教理念下輔修專業‘機器學習’課程教學模式創新與實踐”（SJGY20220017）；2022年度哈爾濱工業大學研究生課程思政教改項目“‘嵌入式智能計算’課程思政教改”（XYSZ2023005）

［作者簡介］ 劉 冰（1982—），男，黑龍江哈爾濱人，工學博士，哈爾濱工業大學電子與信息工程學院副教授，博士生導師，主要從事嵌入式人工智能技術、機器學習與圖像處理技術研究；付 平（1965—），男，黑龍江哈爾濱人，工學博士，哈爾濱工業大學電子與信息工程學院教授，主要從事人工智能大數據處理和自動測試技術研究；鳳 雷（1978—），男，黑龍江蘭西人，工學博士，哈爾濱工業大學電子與信息工程學院副教授（通信作者），主要從事自動測試技術和光纖傳感技術研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）19-0141-04 ［收稿日期］ 2023-06-21

引言

“嵌入式智能計算”是一門面向全校本科生（保研）、碩士研究生、博士研究生開放的選修課，課程內容主要包括緒論、智能計算系統、典型機器學習算法、嵌入式處理器架構、機器學習的輕量化計算、基于嵌入式處理器的機器學習計算等，課程環節包括課堂授課、課堂研討課和實驗等［1］。課程教學目標是使學生具備在計算、存儲等資源受限條件下使用智能計算方法實現機器智能的能力。課程從學生對嵌入式智能計算的學習需求出發，為學生提供該領域的相關知識，通過教學、實驗等方式培養學生的能力，同時引導學生樹立正確的價值觀。

黨的二十大報告指出：“教育、科技、人才是全面建設社會主義現代化國家的基礎性、戰略性支撐。必須堅持科技是第一生產力、人才是第一資源、創新是第一動力，深入實施科教興國戰略、人才強國戰略、創新驅動發展戰略，開辟發展新領域新賽道，不斷塑造發展新動能新優勢。”［2］而在全面建設社會主義現代化國家的基礎性、戰略性支撐要素中，嵌入式智能計算技術隸屬于人工智能領域的重要前沿方向，該技術是引領新一輪科技革命和產業變革的關鍵技術之一，是全球科技競爭的制高點［3］。因此，在培養該技術領域的人才過程中，有必要發揮專業教師課程育人的主體作用，使專業課程與思想政治理論課同向同行、緊密結合，形成協同效應，推動形成合力育人的創新模式。目標是引導學生弘揚社會主義核心價值觀，具備愛國主義情懷，以及不畏困難、勇于挑戰的精神。特別是對于哈爾濱工業大學等具有服務國防背景的高校而言，在該技術領域培養出一批既有工匠精神又有航天、軍工精神的新一代社會主義建設者和接班人尤為重要。

一、“嵌入式智能計算”課程思政的實施策略

1.課程思政的教學目標。“嵌入式智能計算”課程旨在為學生提供嵌入式人工智能領域的發展歷程和前沿知識，通過多樣化的教學和實驗方法，在課堂教學、學生自主學習及課程學業評價三個層面全面融入德育元素，培養學生掌握知識、拓展知識、獨立思考、解決問題的能力，潛移默化地提升他們對專業學習的信心，發現和培養其興趣，形成樂觀自信、求真務實、積極進取的新時代研究生品格［4］。

2.課程思政的教學方式。在課程教學內容組織方面，將傳統教學內容分解成知識模塊，按照知識模塊設計相應的討論題目，以及相應的情景或案例。在課程教學過程中，采用隨機提問和重點講解的方式，綜合利用教材、多媒體、手機社交軟件等進行立體式教學，幫助學生抵御在課堂上進行網絡娛樂的誘惑。適度開展學習討論，鍛煉學生的團隊合作能力、口頭表達能力及辯證思維。考核方式采用多樣化方式，通過多種形式的考核，培養學生嚴謹的治學、處世態度。課程將改變以往僅通過平時作業和期末考試進行考核的方式，將課堂討論表現、課后作業、研討課表現、實驗表現、期末考試（或課程報告）納入課程考核范圍，其所占課程成績的比例分別為10%、10%、20%、30%、30%。其中，課堂討論表現主要考查學生在課堂互動環節是否積極、表述是否準確合理等；課后作業主要考查學生對課堂知識的掌握情況；研討課表現主要考查學生的講解是否清晰、是否有獨到見解等；實驗表現主要考查學生理論聯系實際的能力；期末考試主要考查學生對課程知識點的掌握及拓展理解程度。采用多種形式、多個階段的考核評價，不僅能夠轉變教師的教學方法，而且能有效調動學生學習的主動性和積極性。考核形式多樣化，每一部分占據不同的分值，讓學生可以通過多種方式獲取課程分數，由此，也給學生傳達了一個思想——一個人的成功取決于多方面因素，引導學生多學、多思、多收獲。

3.課程思政的教學思路。圍繞“實施科教興國戰略，強化現代化建設人才支撐”主題開展課程思政教學改革，基于“嵌入式智能計算”課程的定位、內容與教學目標，課程思政教學改革的思路如圖1所示。依據人才培養特點和專業能力素質的培養需求，圍繞課程知識點，提煉思政元素和德育功能，以立德樹人為核心科學合理地設計、融入思想政治教育內容。在此基礎上，完善教學目標、優化教學內容、改進教學方法、重構評價與考核體系，將思政內容通過潤物無聲的方式浸潤學生，并同步通過教學感悟提升教師自身品德修養。

二、課程思政在“嵌入式智能計算”課程內容中的主要體現

“嵌入式智能計算”課程包括6章授課內容、1次研討課和2次實驗課，依據近3年來（2020年秋—2022年秋）的教學經驗及學情分析，針對研究生在愛國主義意識、社會責任感、政治敏感度等方面品德的缺失，以及缺乏目標、難以自律、不善團隊合作等方面的不足，將分別從課程知識點、研討課方式及實驗內容中明確思政目標，提煉思政元素和德育元素，有針對性地設計融入方法。以下以理論課1—4章、研討課、實驗課為例說明課程思政在教學過程中的體現。

1.第一章緒論。主要知識點：嵌入式人工智能及計算的發展歷程、嵌入式智能計算的應用場景。思政目標：介紹嵌入式人工智能的發展史，在此基礎上讓學生了解中國在該領域取得的一系列世界矚目的成就，培養學生的愛國主義精神和創新意識。思政元素和德育元素：愛國主義精神、愛崗精神、科技創新強國意識。融入方法：對嵌入式智能計算與人類、社會發展的關系進行討論，針對嵌入式智能計算的發展史，論述各國為搶占前沿方向與技術領域制高點出臺的一系列國家戰略，指出教育、科技、人才是實現國家戰略的基礎性、戰略性支撐，讓學生深刻體會當今時代國與國之間在科技層面的激烈競爭，從而強化學生的愛國主義精神、愛崗精神、科技創新強國意識。

2.第二章《智能計算系統》。主要知識點：智能計算系統的結構、智能計算系統的開發難點。思政目標：通過介紹智能計算系統的結構和開發難點，讓學生了解我國在智能計算系統領域中的“卡脖子”環節，讓學生意識到自主創新的重要意義與價值，堅定科技報國的理想。思政元素和德育元素：自主創新是引領發展的第一動力，堅忍不拔、迎難而上的科學精神。融入方法：通過實際案例和數據對我國在智能計算系統領域的研究現狀和產業現狀進行描述，讓學生認識到我國在智能計算系統領域中的“卡脖子”問題，同時基于其他領域我國已突破的案例指出，自主創新、堅持不懈的積累對于解決“卡脖子”問題的意義，從而推動學生樹立自主創新意識，加深對科研工作的熱愛，形成正確的世界觀、人生觀、價值觀。

3.第三章《典型機器學習算法》。主要知識點：機器學習基本概念、典型機器學習模型（線性回歸、支持向量機、神經網絡等）。思政目標：通過機器學習的基本概念和典型模型的建模、求解過程介紹，讓學生了解到知識的持續學習與更新對自身成長的重要性及規律性。幫助學生樹立正確的人生觀，引導學生認同當前必須承擔的社會責任（即學習責任），讓學生意識到可以采用持續學習新知識、及時內化的方式提升自身的競爭力，逐漸適應社會，同時在遇到困難時，不要悲觀失望。思政元素和德育元素：量變到質變的意義，勤奮努力、持續積累知識的意義。融入方法：通過典型案例介紹一萬小時黃金定律（天才定律），讓學生充分理解人們眼中的天才之所以卓越非凡，并非天資超人一等，而是付出了持續不斷的努力。一萬小時的錘煉是任何人從平凡變成世界級大師的必要條件，從而推動學生養成勤奮努力、堅持不懈的學習習慣，保持孜孜不倦的學習態度。

4.第四章《嵌入式處理器架構》。主要知識點：處理器架構基本概念、單片機架構、ARM架構、現場可編程門陣列（Field Programmable Gate Array， FPGA）。思政目標：通過處理器架構的基本概念和典型嵌入式處理器架構介紹，讓學生了解我國目前在處理器領域的短板，介紹該短板帶來的國防問題，同時告訴學生我國為盡快發展該領域付出的巨大努力及意義，進而強化學生的國防意識。思政元素和德育元素：國防意識、國富軍強方能國泰民安。融入方法：結合國際動態和時事（例如美國對我國在芯片領域的封鎖、無人機在戰爭沖突中被大量使用，由課程內容進行拓展學習和討論，讓學生明白“弱國無外交、落后就要挨打”的道理，提升學生的國防意識，鼓勵學生從事航天、國防等對我國發展具有基石作用的行業。

5.研討課。主要內容：學生分組講解嵌入式智能計算領域的案例，教師和學生共同交流案例中的技術問題。思政目標：在不同案例的討論與交流中，讓學生理解事物的多樣性，懂得具體問題具體分析的重要性。思政元素和德育元素：具體問題具體分析的重要性、“一國兩制”制度的優越性。融入方法：在與學生交流、討論不同案例時，分析嵌入式智能計算技術在各個案例中的不同使用方式及帶來的優勢，提煉出“具體問題具體分析”的道理及重要性，引出“一國兩制”就是具體問題具體分析的生動體現，進一步傳達統一是民心所向、大勢所趨的愛國主義教育。

6.實驗課。主要內容：學生分組開展基于ARM平臺的圖像識別分類實現任務實驗。思政目標：在實驗內容的介紹上，以及實驗中與學生交流的過程中，讓學生體會到“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”（陸游《冬夜讀書示子聿》）的道理，引出我國載人航天精神，讓學生理解我國在航天領域的奮斗歷程，堅定學生熱愛祖國、為國爭光的信念，增強勇于攀登、敢于超越的進取意識。思政元素和德育元素：實事求是、勇于攀登、敢于超越。融入方法：在實驗的設置與內容安排上適當增加難度，讓學生充分體會到知識點在課堂學習與實驗中運用的區別，促使學生不斷完善自己的實驗方法，實事求是地給出實驗結果，進而充分體會實踐出真知的道理。在此基礎上，引出我國和我校在航天事業上的大事件，針對大事件背后的實驗歷程進行分析，引導學生深刻體會航天精神，在今后的就業去向和工作崗位上形成正確的世界觀、人生觀、價值觀，熱愛自己的崗位、熱愛祖國，并能夠為之努力奮斗。

結語

由于高等院校專業課數量在所有課程中的占比較高，因此，思想政治理論課與專業課程相結合目前已成為高等學校引導學生社會主義核心價值觀的主要方式。本文依托“嵌入式智能計算”課程，從課程目標、教學方式、實施思路、教學體現等方面開展課程思政策略的設計與實踐，在全方位培養學生在課程學習過程中的多元化知識理解能力及工程實踐思辨能力的基礎上，積極引導學生弘揚社會主義核心價值觀，具備愛國主義情懷，以及不畏困難、勇于挑戰的精神，幫助學生樹立積極向上的價值觀念，為社會主義事業培養技術能力與政治品質兼備的建設者和接班人。

參考文獻

［1］鄭百衡.高實時要求的嵌入式智能計算云平臺設計［J］.單片機與嵌入式系統應用，2022，22（1）：48-50.

［2］習近平：高舉中國特色社會主義偉大旗幟 為全面建設社會主義現代化國家而團結奮斗：在中國共產黨第二十次全國代表大會上的報告［EB/OL］.（2022-10-25）［2023-05-10］.https：//www.gov.cn/xinwen/2022-10/25/content_5721685.htm？jump=true.

［3］李瑞霞，馬伊棟，潘世生.嵌入式人工智能的應用與展望［J］.電子世界，2021（4）：8-9.

［4］王立勇.“計量經濟學”課程思政的設計與實踐［J］.中國大學教學，2023（5）：48-52.

Design and Practice of Curriculum Ideology and Politics for Embedded Intelligent Computing

LIU Bing， FU Ping， FENG Lei

（School of Electronics and Information Engineering， Harbin Institute of Technology， Harbin， Heilongjiang 150001， China）

Abstract： Based on the teaching of embedded intelligent computing courses in higher education institutions， this paper focuses on the theme of implementing the strategy of revitalizing the country through science and education and strengthening the talent support for modernization construction. It aims to meet the training needs of talents in the field of embedded intelligent computing and their professional competence and qualities. By integrating the knowledge points of the course， it extracts ideological and political elements and moral education functions. With the core concept of building morality and cultivating talents， it scientifically and reasonably designs and incorporates ideological and political education contents， and provides specific implementation plans in conjunction with theoretical classes， seminars， and laboratory classes. The intention is to immerse students in ideological and political education through a subtle and imperceptible manner， while simultaneously enhancing the moral cultivation of teachers through teaching insights. This teaching approach helps students establish positive values and become a new generation of successors to the socialist cause with both technical abilities and political qualities.

Key words： Embedded Intelligent Computing; ideological and political elements; build morality and cultivate talents; implementation approach