专业基础课程《数字电路与逻辑设计》课程思政探索与实践

师亚莉，陈东，郑慧娟

（西安邮电大学 电子工程学院，陕西 西安）

一 引言

习近平总书记在2016年全国高校思想政治工作会议上强调 “高校思想政治工作关系高校培养什么样的人、如何培养人、为谁培养人这个根本问题”“要用好课堂教学这个主渠道，各门课都要守好一段渠、种好责任田”[1]，这些话语深深地刻进每位高校教师的心里，引起大家强烈的思索和责任意识，深刻挖掘课程中蕴含的思政元素成为各专业课程教师义不容辞的责任和义务。也在拷问着专业教师，教学该怎么做？课程思政如何融入？

课程思政的内涵与外延可归纳为家国情怀意识、个人品格养成及科学观培养等。在教学中首要解决的是接班人和国家的长治久安问题，教育学生要有民族复兴和国家崛起的责任和担当意识，自觉把个人的理想追求和国家长远发展相结合，这就要求教师要深入挖掘课程内容中蕴含的家国情怀元素。同时，通过润物无声、春风化雨教育学生如何做人，在道德情操方面培养学生正确的价值观和职业道德，帮助学生形成良好的个人品格。在科学观培养方面，就是要在教学中把立场观点方法与科学精神的培养结合起来，教会学生如何用科学的观念和方法做事，培养学生的求真务实和开拓进取精神。

本文根据《数字电路与逻辑设计》课程的特点及其电子信息大类专业基础核心课程地位，结合教学实践的经验与感悟，针对课程融入思政教育的教学方法进行设计，探寻课程知识和思政内容的契合点，从课程定位、教学设计、课堂教学、实践教学等环节对课程融入思政教育的方式进行了研究与实践，在培养高素质和具有正确世界观、人生观、价值观的新工科人才方面进行了一些探索。

二 课程融入思政教育的教学方法设计

（1）挖掘课程和国家发展战略及社会需求的结合点，对课程内容进行拓展

结合课程内容，挖掘知识内涵中的价值观元素，对课程内容进行拓展，与技术进步、产业发展、社会需求和国家战略布局紧密结合，增加课程的深度和广度。

（2）发掘知识点中的思政元素，由单点到多点，形成科学的课程思政教学体系

结合课程特点，由单一知识点到整个课程体系，充分发掘内容中蕴含的哲学思想与方法论元素，让思政元素与专业理论体系融为一体，形成线和面。并通过将思政元素融入教案、课件和课堂教学等方方面面，促进学生深刻理解课程内涵，达到知识的扩展和深化，形成科学的课程思政教学体系。

（3）深入挖掘课程实践环节中蕴含的思政元素

课程实践环节承载的思政元素更为广泛，包含遵守实验室规章制度、团队协作及客观严谨的科学思维训练等方面。通过实践环节不仅可以增强学生的动手训练和情感体验，还可提高学生发现问题、解决问题的能力，养成探索与创新意识，培养学生求真务实、脚踏实地的做事风格[2]。

三 《数字电路与逻辑设计》课程思政实践

《数字电路与逻辑设计》是支撑现代信息技术发展的基础平台课程，是学生进入数字信息领域的工程启蒙课程。该课程面向的学生群体，正处在大学一、二年级人生的拔节孕穗期，最需要老师进行精心引导和栽培。因此我们在该课程上的思政建设实施路线如图1所示。

图1 《数字电路与逻辑设计》课程思政实践的实施路线

（一） 做好课程的专业平台定位，为培养学生的科学探索精神奠基

在当前世界各国加强新基建竞争的情形下，核心基础课程的教学效果和价值引领作用，在新工科人才的培养中起着奠基作用。培养什么人、怎样培养人成为课程关注的根本问题，将价值塑造、知识传授和能力培养三者融为一体成为课程教学探索实践的方向[3]。通过大数据、人工智能等现代信息技术飞速发展的课程背景知识为引领，引导学生将个人的长远发展和国家的发展战略相结合，培养学生的家国情怀和责任担当意识。探索家国情怀引领下的科学、技术、工程结合的思政教育模式，加强学生在科学技术观、工程思维及思维表达能力方面的提高，培养学生的综合素养与能力。

（二） 依据课程特色设计课程思政教学体系,培养具有高尚情操的新工科人才

这门课程的内容体系线索中，贯穿着数字集成电路的设计与演进思想，从小规模到中规模器件、从组合逻辑到时序逻辑电路，从逻辑电路分析到逻辑电路设计，从理论学习到实践动手，无不蕴含着丰富的思政元素和哲学辩证思想；无处不体现环环相扣、循序渐进、个体与整体、树木与森林的脚手架思维。因此只有结合课程性质和特点，深刻挖掘思政元素，通过课程教学帮助学生形成正确的人生观，养成科学的思维和创新习惯。同时通过实践教学环节培养学生的求真务实和实际工程观念。

（三） 挖掘课程中的思政元素，建立科学的思政教学体系

确定课程思政教学目标，梳理教学内容，挖掘思政教育与课程内容的结合点。修改教学大纲，结合思政目标，积累思政素材，在教学实施中体现课程思政教育[4]。

（1）课程部分知识点中的家国情怀元素

在知识点逻辑电路的分析与设计中，均有通过多片芯片的级联方式来实现复杂功能电路的思想，这部分内容就可以让同学们意识到团结的力量，体现积少成多、聚沙成塔、积水成渊的道理，培养大家的集体意识。只有凝聚一心、相互协作才能作成大事，培养学生爱家、爱校、爱国的思想。

在知识点半导体存储器一章中，半导体存储器是一种代表着集成电路技术发展水平的典型产品，被看作是数字逻辑系统设计中重要的电子器件。该章从半导体存储器的技术进步对数字逻辑系统性能的推动作用，说明半导体存储器在数字逻辑系统中的重要地位。使学生认识到半导体存储器的研发和生产对于我国科技和工业发展的重要性，以及我国科技企业在该领域奋起直追的艰难历程。引导学生树立远大理想，培养爱国主义情怀，形成正确的世界观和价值观，勇于肩负起振兴祖国的历史使命。

（2）课程部分知识点中的辩证观元素

在讲各种电路及实现手段的性能优劣比较时，将辩证地看待事物、看待电路的意识贯穿其中，强调事物没有绝对的好与坏，而是基于需求、基于环境去看待，给学生传授没有最好、只有更合适的电路的工程理念。从逻辑函数的多种描述方法及其相互转换中，去理解辩证法中事物的多样性，懂得你中有我，我中有你，相互包容、相互协调，相互配合、相互补充，引导学生将大学中所获得的知识、思想、方法和动机的多样性融合于创新能力的培养中。

逻辑函数的化简中，就是力图通过各种有效的方法，将较复杂的表达式转变为最简表达式。逻辑函数的化简方法主要有代数法和图解法两种，各有优缺点。代数法化简难度较大，但对逻辑函数的变量个数、形式没有限制。图解法化简具有简单方便的优点，但不适用超过5变量的逻辑函数，因此应当根据具体情况选择最合理的化简方法。化繁为简是透过现象看本质、抓住事物的主要矛盾，在工作和生活中，应当善于化繁为简。因此无论做何事都要强调方法得当，针对不同场合选择最适宜的方法，以最简洁、最高效的方法解决问题，才能科学高效地抓住事物本质和主要矛盾。例如针对我国的扶贫工作，2013年11月习近平总书记在湖南考察时指出：我们在抓扶贫的时候，切忌喊大口号，也不要定那些好高骛远的目标。要把工作做细，实事求是、因地制宜、分类指导、精准扶贫。

图2 两种化简方法

（3）课程部分知识点中的个人品格养成思政元素

采用小规模集成器件设计同步计数器时，自启动特性是一个需要着重考虑的问题，无法自启动的电路在工作时具有很大的不确定性。在设计电路时，忽视偏离状态问题，极有可能导致最终设计出来的计数器无法自启动，一旦发生这种情况，就必须修改电路设计以达到可以自启动的状态。从修改电路设计直至达到可以自启动的过程，可以引出在做人做事上不怕有过错，就怕不及时改正。在日常生活中，人们随时都有可能犯下各种各样的错，这就需要人们培养知错就改的好习惯。就像卡耐基所说：“假如能抬起头面对自己的错误，那么错误也能帮助你。”此外，出现问题不回避，及时修改，也是一种严谨求实的科学态度。

在通过时序波形图讲解电路工作原理时，从信号之间的有序、协调，保证正常工作的角度，引入规则和秩序的重要性。告诉学生，做好一件事情必须设计好规则，国有国法、家有家规，人类社会之所以能有条不紊地运行，得益于大家的遵守规则和各司其职，这样才能建立起良好的运行秩序。告诉同学们要遵守社会规则，遵纪守法，约束自己的行为，把我们的国家建设得更美好。如图3所示强调规则秩序重要性。

图3 规则秩序重要性

（4）科学观的培养，讲好硬技术与软情感的故事

在知识点小规模组合逻辑电路的设计中，根据提供的可用芯片，需要对表达式做一些变换处理，其实就是一个变通的思想。引导学生理解，在人生的某个阶段，也会遇到一些条件受限的情况，这时不能自怨自艾，更不能消极沉沦，而要审时度势，根据要求转变思路，积极寻找解决问题的方法，最终实现目标。例如，以黄旭华、彭士禄为代表的中国第一代核潜艇设计师们，在没有先进工具的条件下，利用仅有的一台手摇计算机和计算尺、算盘，日夜计算数据，最终制造出我国第一代核潜艇，使我国成为世界上第五个拥有核潜艇的国家，为守护我国的海洋权益和领土主权做出了巨大贡献。通过这些事例教会学生学会变通思维，不钻牛角尖，培养学生的求异和创新意识。如图4所示。

图4 变通思维培养

在讲Verilog语言编程时，引入硬件设计软件化的实现思路，让学生明白各种设计手段的优缺点。更要明白，优秀的电路不是靠程序写出来的，而是工程师的大脑设计出来的，必须脚踏实地、扎实地学习理论知识，积累丰富的实践经验，才能成为一名优秀的电子设计师。也懂得随着科技进步电子设计发展的方向，跟随技术进步的步伐，不断前行。

（5）课堂上做好思政元素和多种教学方法的融合

教学方法中也蕴含着很多思政元素，比如基于小组合作的TBL教学方法，可以培养学生的协作意识。基于问题的PBL教学方法，可以培养学生立足解决实际问题的思维意识，在学以致用的过程中，使学生的知识与思维锻炼同时得到提高。基于项目驱动的教学方法，可以将学生所学和具体项目需求相结合，在完成项目的过程中，让学生的专业技能和能力培养同时得到提高。还有基于案例的探讨式教学方法等的结合，激发学生的学习兴趣，培养学生的团队合作意识，培养学生分析问题、解决问题的能力，让学生在解决问题的过程中，认识问题和知识背后所蕴含的理论思维、方法论和价值判断，实现对学生的价值引领[5]。如在课堂教学中引入雨课堂、学习通等现代信息技术，增加课堂的互动性。也通过引入随堂实验，利用Digilent Analog Discovery 2口袋实验室包含的9种常用仪器仪表，将课程理论教学内容以实验形式直观地展示出来，通过师生互动，让学生直接将理论知识与工程实践结合起来，变被动学习为主动学习。课后通过反思、作业设计创新、资料查阅、创新实验等环节向学生提出将思政元素融入其中的高阶要求。通过全教学过程的思政融入，培养心系社会并有时代担当的新工科应用型人才[6]。

（6）课程实践环节的面对面教学过程中融入思政元素

该课程是理论与实践相融合的课程，实践环节必不可少。在实践动手环节中可以培养学生求真务实、兢兢业业的工匠精神，培养勇于探索的创新精神和善于解决问题的实践能力。同时可以通过对实践环节教学方法的改革，推行基于实际需求、基于项目驱动的教学方法，可以通过引入智能仪器等，在解决实际问题和完成项目的过程中，增强学生的责任担当和创新意识，使学生将学会做人和学会做事相结合，培养其脚踏实地和艰苦奋斗的作风等[7]。

四 结语

归根结底，教师是课程思政的主力军，因此教师的能力决定了课程思政的高度。教师应该在课程思政能力提升、成效提升、质量提升上下功夫，深挖课程中蕴含的思政教育元素，成为课程思政能手和巧手，用心、用情、用爱去教书育人。更应把课程思政当作一门学问、一种价值、一种信仰而刻苦钻研，做有知识、有学问、有信仰、育人水平高超的新时代老师，让各门课程成为育人“主战场”和“主渠道”。正如习总书记在清华大学考察时说到，“教师要成为大先生，做学生为学、为事、为人的示范，促进学生成长为全面发展的人”[8]。