尚 任

(吉林化工學院 航空工程學院，吉林 吉林 132022)

《單片機原理及應用》課程是本科及高職院校電類專業(yè)的重要專業(yè)基礎課，在整個電類專業(yè)課程體系建設中處于承上啟下的核心地位[1]?！秵纹瑱C原理及應用》課程的特點是理論學習和實踐操作結合得非常緊密，理論知識的學習是實踐操作的基礎，起到指導作用，而實踐操作是理論學習的鞏固和必要補充。我院針對航空電氣類高職專業(yè)學生開設《單片機原理及應用》必修課程，在這門重要的專業(yè)基礎課中融入課程思政元素，對于提高學生學習積極性、實現培養(yǎng)社會主義建設者和接班人的課程育人目標有重要意義。

近年來，為響應習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上的講話精神，國內各個高校的課程思政建設如火如荼地展開?，F有的對單片機類課程的課程思政建設主要從理論和實踐兩個方面入手。在課堂教學過程中，通過介紹單片機的發(fā)展史[2-3]、發(fā)展趨勢[4-5]、代表人物[6]、應用等，激發(fā)學生家國情懷、樹立遠大理想，發(fā)揮榜樣的力量，為我國芯片事業(yè)的發(fā)展添磚加瓦。在實驗課程和實訓課程中，通過安全教育[7-9]，弘揚紀律意識與責任意識；在指導學生利用仿真軟件或單片機開發(fā)板進行編程和電路設計過程中，弘揚工匠精神、科學精神、鉆研精神[10-11]等。

但是已有的大多數單片機相關課程的思政建設存在一些問題，主要表現為以下四點：一是理論部分大多重點圍繞單片機的中斷系統(tǒng)、定時器工作模式等知識內容進行思政元素融入，對于單片機硬件結構中單片機的三大主要組成部分(CPU、存儲器和IO口)本身的思政元素挖掘較少；二是對于由單片機的發(fā)展史、發(fā)展趨勢、代表人物、應用等引發(fā)的思政元素融入主要是針對單片機整體課程而言的，與知識點聯系不夠緊密；三是對于單片機課程思政的總體建設思路較多，對于一個小節(jié)或一個知識點的具體設計較少；四是對于挖掘理工科課程普遍適用的思政元素較多，對于突出單片機課程特點的思政研究較少。

對單片機三大組成部分之一的存儲器對其結構進行課程思政的實踐與探索，與知識點緊密結合，進行詳細、完整課程思政的具體設計，突出單片機課程特色，為單片機類課程線上及線下教學的課程思政建設拓寬思路，具有較強的創(chuàng)新性和借鑒意義。

一、課程思政的設計思路

高等學校課程思政建設的實現路徑與策略應堅持實事求是的原則，并不是課程每節(jié)課都有思政，而是要探微索隱、力求創(chuàng)新，切忌生搬硬套、喧賓奪主。在認真學習《高等學校課程思政建設指導綱要》后，逐漸形成了《單片機原理及應用》課程的思政設計思路：首先，針對課程理論與實踐結合十分緊密的特點，選擇合適的知識點或章節(jié)融入課程思政元素；明確教學目標，包括知識教學目標、能力培養(yǎng)目標和課程思政目標，為量化教學效果提供依據；圍繞知識點進行教學設計，讓思政為課程服務，在保證育才功能的前提下，起到育人的作用；實施教學設計，對照教學目標評價教學效果，并結合線上與線下教學中學生的反饋，不斷調整優(yōu)化教學設計，最終形成較為成熟的課程思政教學案例。課程思政設計思路流程圖如圖1所示。

圖1 課程思政的設計思路

二、思政設計思路的具體實施

(一)教學內容的選取與思政素材的挖掘

《單片機原理及應用》是一門理論學習和實踐操作結合得非常緊密的課程。在理論知識學習中，單片機的三大組成部分是核心知識點，在課程的各個章節(jié)均有提及，而存儲器是單片機三大重要組成部分之一，其結構是決定單片機實踐適用性的重要因素之一。將“單片機的存儲器結構”這一知識點融入課程思政，既可使學生學習理論知識，發(fā)揮育才作用，又豐富了原本枯燥的知識點的學習內容，提高學生學習積極性。

“單片機的存儲器結構” 這一知識點的重點是掌握單片機三種存儲器結構(哈佛結構、馮·諾依曼結構以及兩種結構的結合)的特點，尤其是改進的哈佛結構的特點，難點是通過分析單片機三種存儲器結構的優(yōu)勢，找出各自的適用范圍。從重點和難點入手，可挖掘很多思政素材。一是可發(fā)揮知識點的理論指導作用，使學生建立起大局意識，利用理論知識分析單片機資源，合理利用資源，然后再進行系統(tǒng)設計并完成功能實現；二是可利用知識點特有的歷史背景，如介紹單片機存儲器結構名字的由來，引導學生將偉大的科學家作為榜樣，又如通過單片機存儲器結構的發(fā)展過程，弘揚科學思維與敢為人先的創(chuàng)新精神等；三是可結合芯片熱點話題，將知識點的外延進行拓展，可討論國內外行業(yè)發(fā)展形勢，激發(fā)學生的愛國情懷，引導學生將自己的職業(yè)規(guī)劃與祖國建設結合在一起。

(二)將課程思政融入教學目標

將課程思政目標加入教學目標中，可量化教學效果，是在教學設計中實現課程思政元素與專業(yè)課知識有效融合的前提。以“單片機的存儲器結構”知識點為例，教學目標包括三個部分：知識教學目標、能力培養(yǎng)目標和課程思政目標。

知識教學目標是掌握單片機三種存儲器結構(哈佛結構、馮·諾依曼結構以及兩種結構的結合)的特點；理解記憶AT89S51單片機的存儲器結構圖(改進型哈佛結構)，掌握該型號單片機數據存儲器RAM和程序存儲器ROM的容量大小、物理地址范圍、內外部選擇方法等。能力培養(yǎng)目標主要有兩點：通過對單片機的存儲器結構進行對比與歸納，使學生建立對單片機存儲器結構的整體認識；能夠在實際應用中，根據單片機不同存儲器結構的特點，選擇合適的存儲器結構。課程思政目標是在課程知識學習和能力培養(yǎng)教學基礎上，緊緊圍繞立德樹人這一根本要務，將挖掘的課程思政素材融入教學設計中，實現培養(yǎng)社會主義建設者和接班人相對應的課程育人目標。知識教學、能力培養(yǎng)和課程思政三個方面目標構成了一個完整的教學目標，對教學設計與實施環(huán)節(jié)起到提綱挈領的作用。

(三)將課程思政融入教學設計

在教學設計部分，在保證知識量的前提下，將挖掘的課程思政素材與理論知識點內容有機結合起來，做到“潤物細無聲”。以“單片機的存儲器結構”知識點講解為例，按照時間線，教學設計主要包含課程導入、課程講授和課程小結三個部分。

在課程導入部分，為了自然地引入芯片熱點話題與愛國思政元素，可將單片機的發(fā)明史與中國集成電路起步的介紹作為鋪墊，讓學生了解我國半導體芯片領域行業(yè)發(fā)展的前世今生，對整個行業(yè)有一個清晰的整體認識，具體課件如圖2所示，回顧單片機的定義、組成與由來，結合單片機硬件結構總體框圖，導入本節(jié)課的新授內容，達到承上啟下的目的。

圖2 課程導入部分融入課程思政元素

在課程講授部分，在教學設計中需盡可能地將課程思政素材有效融入，具體設計如下。

(1)介紹存儲器結構名字——哈佛結構與馮·諾依曼結構的由來，講述“計算機科學之父”圖靈以及“現代計算機之父”馮·諾依曼的生平，引導學生樹立正確典范，學習偉大科學家博思、博覽、博學、博問的求實精神，并發(fā)揮榜樣的力量，讓科學家、學者、大師的追求卓越、精益求精的工匠品質點亮人生，具體課件如圖3所示。

圖3 知識點講授部分講述科學家生平

(2)按照三種存儲器結構提出時間的先后順序，講授三種結構的特點，包括詳細介紹哈佛結構和改進型哈佛結構的特點、優(yōu)缺點及適用范圍，重點講授采用改進型哈佛結構的AT89S51單片機存儲器結構圖；講授馮·諾依曼結構的特點、優(yōu)缺點及適用范圍；介紹哈佛結構與馮·諾依曼結構結合的存儲器結構特點。讓學生在課上掌握知識點，能夠分析和歸納三種存儲器結構的特點，在實際應用中選擇合適的存儲器結構，使學生建立起大局意識；并且引導學生根據結構特點分析不同存儲器結構產生的原因，使學生建立起提出問題-解決問題的科學思維，弘揚創(chuàng)新精神。

(3)對知識點的外延進行拓展，介紹芯片制造流程，介紹芯片制造重要設備——光刻機，讓學生體會到芯片制造的技術難度，弘揚工匠精神、攻堅克難精神；與課程導入部分單片機的發(fā)明史與中國集成電路起步的介紹相呼應，介紹我國半導體芯片領域行業(yè)發(fā)展現狀，主要介紹華為海思與中芯國際合作取得的國產芯片的最新突破，鼓勵學生肩負起科技強國的責任，將愛國情懷化作報國之志，在國家的快速發(fā)展中實現自己的人生價值，為我國芯片事業(yè)貢獻力量。具體課件如圖4所示。

圖4 知識點講授部分講述單片機制造過程與我國行業(yè)領域進展

在課程小結中，在總結課堂的基礎上，應盡量保持知識點與相關思政元素的話題熱度。首先，同學生一起回顧課程內容；然后，結合課程的重點與難點，布置課后拓展作業(yè)，鍛煉學生的學習能力與學習思維。以本節(jié)課來說，作業(yè)是要求學生課后根據單片機三種存儲器結構的優(yōu)勢，找出不同結構的成功應用實例；最后，在線上學習平臺發(fā)起“我的中國芯”、讀偉大科學家傳記等課程思政相關話題討論，將思政育人的功能延續(xù)到線上教學中。

(四)課程思政效果的提升

作為《單片機原理及應用》課程組的任課教師，每年都有一至兩輪的課程教學，有充足的實踐機會檢驗課程思政思路與具體設計在實際教學中的效果。在線上與線下教學中，通過與學生互動、收集反饋信息等，不斷調整優(yōu)化教學設計，逐漸形成較為成熟的課程思政教學案例。并且注重平時積累，多學習和借鑒優(yōu)秀課程思政案例，豐富課程思政素材，從而達到“潤物細無聲”教學亦育人的境界，促使學生在專業(yè)知識和思想道德的協(xié)同提升，實現知識傳授與價值引領相結合的課程目標。

三、結 語

以“單片機的存儲器結構”小節(jié)為例，結合知識點的講解，將《單片機原理及應用》高職課程的課程思政建設在具體實例中展開，教學目標將知識傳授、能力培養(yǎng)與價值引領進行有機整合，并在教學設計中巧妙地引入了大國工匠、科學家精神和社會主義核心價值觀等思政元素，提高了課程教學質量，提升了育人功效，對單片機類課程線上及線下教學的課程思政建設的具體實施具有一定的參考價值。