尚 任

(吉林化工學(xué)院 航空工程學(xué)院，吉林 吉林 132022)

《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程是本科及高職院校電類專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，在整個(gè)電類專業(yè)課程體系建設(shè)中處于承上啟下的核心地位[1]?！秵纹瑱C(jī)原理及應(yīng)用》課程的特點(diǎn)是理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐操作結(jié)合得非常緊密，理論知識(shí)的學(xué)習(xí)是實(shí)踐操作的基礎(chǔ)，起到指導(dǎo)作用，而實(shí)踐操作是理論學(xué)習(xí)的鞏固和必要補(bǔ)充。我院針對(duì)航空電氣類高職專業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)《單片機(jī)原理及應(yīng)用》必修課程，在這門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課中融入課程思政元素，對(duì)于提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)社會(huì)主義建設(shè)者和接班人的課程育人目標(biāo)有重要意義。

近年來(lái)，為響應(yīng)習(xí)近平總書記在全國(guó)高校思想政治工作會(huì)議上的講話精神，國(guó)內(nèi)各個(gè)高校的課程思政建設(shè)如火如荼地展開(kāi)。現(xiàn)有的對(duì)單片機(jī)類課程的課程思政建設(shè)主要從理論和實(shí)踐兩個(gè)方面入手。在課堂教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)介紹單片機(jī)的發(fā)展史[2-3]、發(fā)展趨勢(shì)[4-5]、代表人物[6]、應(yīng)用等，激發(fā)學(xué)生家國(guó)情懷、樹(shù)立遠(yuǎn)大理想，發(fā)揮榜樣的力量，為我國(guó)芯片事業(yè)的發(fā)展添磚加瓦。在實(shí)驗(yàn)課程和實(shí)訓(xùn)課程中，通過(guò)安全教育[7-9]，弘揚(yáng)紀(jì)律意識(shí)與責(zé)任意識(shí)；在指導(dǎo)學(xué)生利用仿真軟件或單片機(jī)開(kāi)發(fā)板進(jìn)行編程和電路設(shè)計(jì)過(guò)程中，弘揚(yáng)工匠精神、科學(xué)精神、鉆研精神[10-11]等。

但是已有的大多數(shù)單片機(jī)相關(guān)課程的思政建設(shè)存在一些問(wèn)題，主要表現(xiàn)為以下四點(diǎn)：一是理論部分大多重點(diǎn)圍繞單片機(jī)的中斷系統(tǒng)、定時(shí)器工作模式等知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行思政元素融入，對(duì)于單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)中單片機(jī)的三大主要組成部分(CPU、存儲(chǔ)器和IO口)本身的思政元素挖掘較少；二是對(duì)于由單片機(jī)的發(fā)展史、發(fā)展趨勢(shì)、代表人物、應(yīng)用等引發(fā)的思政元素融入主要是針對(duì)單片機(jī)整體課程而言的，與知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系不夠緊密；三是對(duì)于單片機(jī)課程思政的總體建設(shè)思路較多，對(duì)于一個(gè)小節(jié)或一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的具體設(shè)計(jì)較少；四是對(duì)于挖掘理工科課程普遍適用的思政元素較多，對(duì)于突出單片機(jī)課程特點(diǎn)的思政研究較少。

對(duì)單片機(jī)三大組成部分之一的存儲(chǔ)器對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行課程思政的實(shí)踐與探索，與知識(shí)點(diǎn)緊密結(jié)合，進(jìn)行詳細(xì)、完整課程思政的具體設(shè)計(jì)，突出單片機(jī)課程特色，為單片機(jī)類課程線上及線下教學(xué)的課程思政建設(shè)拓寬思路，具有較強(qiáng)的創(chuàng)新性和借鑒意義。

一、課程思政的設(shè)計(jì)思路

高等學(xué)校課程思政建設(shè)的實(shí)現(xiàn)路徑與策略應(yīng)堅(jiān)持實(shí)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(rèn)真學(xué)習(xí)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》后，逐漸形成了《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程的思政設(shè)計(jì)思路：首先，針對(duì)課程理論與實(shí)踐結(jié)合十分緊密的特點(diǎn)，選擇合適的知識(shí)點(diǎn)或章節(jié)融入課程思政元素；明確教學(xué)目標(biāo)，包括知識(shí)教學(xué)目標(biāo)、能力培養(yǎng)目標(biāo)和課程思政目標(biāo)，為量化教學(xué)效果提供依據(jù)；圍繞知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，讓思政為課程服務(wù)，在保證育才功能的前提下，起到育人的作用；實(shí)施教學(xué)設(shè)計(jì)，對(duì)照教學(xué)目標(biāo)評(píng)價(jià)教學(xué)效果，并結(jié)合線上與線下教學(xué)中學(xué)生的反饋，不斷調(diào)整優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)，最終形成較為成熟的課程思政教學(xué)案例。課程思政設(shè)計(jì)思路流程圖如圖1所示。

圖1 課程思政的設(shè)計(jì)思路

二、思政設(shè)計(jì)思路的具體實(shí)施

(一)教學(xué)內(nèi)容的選取與思政素材的挖掘

《單片機(jī)原理及應(yīng)用》是一門理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐操作結(jié)合得非常緊密的課程。在理論知識(shí)學(xué)習(xí)中，單片機(jī)的三大組成部分是核心知識(shí)點(diǎn)，在課程的各個(gè)章節(jié)均有提及，而存儲(chǔ)器是單片機(jī)三大重要組成部分之一，其結(jié)構(gòu)是決定單片機(jī)實(shí)踐適用性的重要因素之一。將“單片機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)”這一知識(shí)點(diǎn)融入課程思政，既可使學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識(shí)，發(fā)揮育才作用，又豐富了原本枯燥的知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。

“單片機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)” 這一知識(shí)點(diǎn)的重點(diǎn)是掌握單片機(jī)三種存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)(哈佛結(jié)構(gòu)、馮·諾依曼結(jié)構(gòu)以及兩種結(jié)構(gòu)的結(jié)合)的特點(diǎn)，尤其是改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，難點(diǎn)是通過(guò)分析單片機(jī)三種存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，找出各自的適用范圍。從重點(diǎn)和難點(diǎn)入手，可挖掘很多思政素材。一是可發(fā)揮知識(shí)點(diǎn)的理論指導(dǎo)作用，使學(xué)生建立起大局意識(shí)，利用理論知識(shí)分析單片機(jī)資源，合理利用資源，然后再進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)并完成功能實(shí)現(xiàn)；二是可利用知識(shí)點(diǎn)特有的歷史背景，如介紹單片機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)名字的由來(lái)，引導(dǎo)學(xué)生將偉大的科學(xué)家作為榜樣，又如通過(guò)單片機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的發(fā)展過(guò)程，弘揚(yáng)科學(xué)思維與敢為人先的創(chuàng)新精神等；三是可結(jié)合芯片熱點(diǎn)話題，將知識(shí)點(diǎn)的外延進(jìn)行拓展，可討論國(guó)內(nèi)外行業(yè)發(fā)展形勢(shì)，激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)情懷，引導(dǎo)學(xué)生將自己的職業(yè)規(guī)劃與祖國(guó)建設(shè)結(jié)合在一起。

(二)將課程思政融入教學(xué)目標(biāo)

將課程思政目標(biāo)加入教學(xué)目標(biāo)中，可量化教學(xué)效果，是在教學(xué)設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)課程思政元素與專業(yè)課知識(shí)有效融合的前提。以“單片機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)”知識(shí)點(diǎn)為例，教學(xué)目標(biāo)包括三個(gè)部分：知識(shí)教學(xué)目標(biāo)、能力培養(yǎng)目標(biāo)和課程思政目標(biāo)。

知識(shí)教學(xué)目標(biāo)是掌握單片機(jī)三種存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)(哈佛結(jié)構(gòu)、馮·諾依曼結(jié)構(gòu)以及兩種結(jié)構(gòu)的結(jié)合)的特點(diǎn)；理解記憶AT89S51單片機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)圖(改進(jìn)型哈佛結(jié)構(gòu))，掌握該型號(hào)單片機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM和程序存儲(chǔ)器ROM的容量大小、物理地址范圍、內(nèi)外部選擇方法等。能力培養(yǎng)目標(biāo)主要有兩點(diǎn)：通過(guò)對(duì)單片機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比與歸納，使學(xué)生建立對(duì)單片機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的整體認(rèn)識(shí)；能夠在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)單片機(jī)不同存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，選擇合適的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。課程思政目標(biāo)是在課程知識(shí)學(xué)習(xí)和能力培養(yǎng)教學(xué)基礎(chǔ)上，緊緊圍繞立德樹(shù)人這一根本要?jiǎng)?wù)，將挖掘的課程思政素材融入教學(xué)設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)社會(huì)主義建設(shè)者和接班人相對(duì)應(yīng)的課程育人目標(biāo)。知識(shí)教學(xué)、能力培養(yǎng)和課程思政三個(gè)方面目標(biāo)構(gòu)成了一個(gè)完整的教學(xué)目標(biāo)，對(duì)教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施環(huán)節(jié)起到提綱挈領(lǐng)的作用。

(三)將課程思政融入教學(xué)設(shè)計(jì)

在教學(xué)設(shè)計(jì)部分，在保證知識(shí)量的前提下，將挖掘的課程思政素材與理論知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容有機(jī)結(jié)合起來(lái)，做到“潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲”。以“單片機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)”知識(shí)點(diǎn)講解為例，按照時(shí)間線，教學(xué)設(shè)計(jì)主要包含課程導(dǎo)入、課程講授和課程小結(jié)三個(gè)部分。

在課程導(dǎo)入部分，為了自然地引入芯片熱點(diǎn)話題與愛(ài)國(guó)思政元素，可將單片機(jī)的發(fā)明史與中國(guó)集成電路起步的介紹作為鋪墊，讓學(xué)生了解我國(guó)半導(dǎo)體芯片領(lǐng)域行業(yè)發(fā)展的前世今生，對(duì)整個(gè)行業(yè)有一個(gè)清晰的整體認(rèn)識(shí)，具體課件如圖2所示，回顧單片機(jī)的定義、組成與由來(lái)，結(jié)合單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)總體框圖，導(dǎo)入本節(jié)課的新授內(nèi)容，達(dá)到承上啟下的目的。

圖2 課程導(dǎo)入部分融入課程思政元素

在課程講授部分，在教學(xué)設(shè)計(jì)中需盡可能地將課程思政素材有效融入，具體設(shè)計(jì)如下。

(1)介紹存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)名字——哈佛結(jié)構(gòu)與馮·諾依曼結(jié)構(gòu)的由來(lái)，講述“計(jì)算機(jī)科學(xué)之父”圖靈以及“現(xiàn)代計(jì)算機(jī)之父”馮·諾依曼的生平，引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立正確典范，學(xué)習(xí)偉大科學(xué)家博思、博覽、博學(xué)、博問(wèn)的求實(shí)精神，并發(fā)揮榜樣的力量，讓科學(xué)家、學(xué)者、大師的追求卓越、精益求精的工匠品質(zhì)點(diǎn)亮人生，具體課件如圖3所示。

圖3 知識(shí)點(diǎn)講授部分講述科學(xué)家生平

(2)按照三種存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)提出時(shí)間的先后順序，講授三種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，包括詳細(xì)介紹哈佛結(jié)構(gòu)和改進(jìn)型哈佛結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍，重點(diǎn)講授采用改進(jìn)型哈佛結(jié)構(gòu)的AT89S51單片機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)圖；講授馮·諾依曼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍；介紹哈佛結(jié)構(gòu)與馮·諾依曼結(jié)構(gòu)結(jié)合的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。讓學(xué)生在課上掌握知識(shí)點(diǎn)，能夠分析和歸納三種存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中選擇合適的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，使學(xué)生建立起大局意識(shí)；并且引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析不同存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的原因，使學(xué)生建立起提出問(wèn)題-解決問(wèn)題的科學(xué)思維，弘揚(yáng)創(chuàng)新精神。

(3)對(duì)知識(shí)點(diǎn)的外延進(jìn)行拓展，介紹芯片制造流程，介紹芯片制造重要設(shè)備——光刻機(jī)，讓學(xué)生體會(huì)到芯片制造的技術(shù)難度，弘揚(yáng)工匠精神、攻堅(jiān)克難精神；與課程導(dǎo)入部分單片機(jī)的發(fā)明史與中國(guó)集成電路起步的介紹相呼應(yīng)，介紹我國(guó)半導(dǎo)體芯片領(lǐng)域行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，主要介紹華為海思與中芯國(guó)際合作取得的國(guó)產(chǎn)芯片的最新突破，鼓勵(lì)學(xué)生肩負(fù)起科技強(qiáng)國(guó)的責(zé)任，將愛(ài)國(guó)情懷化作報(bào)國(guó)之志，在國(guó)家的快速發(fā)展中實(shí)現(xiàn)自己的人生價(jià)值，為我國(guó)芯片事業(yè)貢獻(xiàn)力量。具體課件如圖4所示。

圖4 知識(shí)點(diǎn)講授部分講述單片機(jī)制造過(guò)程與我國(guó)行業(yè)領(lǐng)域進(jìn)展

在課程小結(jié)中，在總結(jié)課堂的基礎(chǔ)上，應(yīng)盡量保持知識(shí)點(diǎn)與相關(guān)思政元素的話題熱度。首先，同學(xué)生一起回顧課程內(nèi)容；然后，結(jié)合課程的重點(diǎn)與難點(diǎn)，布置課后拓展作業(yè)，鍛煉學(xué)生的學(xué)習(xí)能力與學(xué)習(xí)思維。以本節(jié)課來(lái)說(shuō)，作業(yè)是要求學(xué)生課后根據(jù)單片機(jī)三種存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，找出不同結(jié)構(gòu)的成功應(yīng)用實(shí)例；最后，在線上學(xué)習(xí)平臺(tái)發(fā)起“我的中國(guó)芯”、讀偉大科學(xué)家傳記等課程思政相關(guān)話題討論，將思政育人的功能延續(xù)到線上教學(xué)中。

(四)課程思政效果的提升

作為《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程組的任課教師，每年都有一至兩輪的課程教學(xué)，有充足的實(shí)踐機(jī)會(huì)檢驗(yàn)課程思政思路與具體設(shè)計(jì)在實(shí)際教學(xué)中的效果。在線上與線下教學(xué)中，通過(guò)與學(xué)生互動(dòng)、收集反饋信息等，不斷調(diào)整優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)，逐漸形成較為成熟的課程思政教學(xué)案例。并且注重平時(shí)積累，多學(xué)習(xí)和借鑒優(yōu)秀課程思政案例，豐富課程思政素材，從而達(dá)到“潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲”教學(xué)亦育人的境界，促使學(xué)生在專業(yè)知識(shí)和思想道德的協(xié)同提升，實(shí)現(xiàn)知識(shí)傳授與價(jià)值引領(lǐng)相結(jié)合的課程目標(biāo)。

三、結(jié) 語(yǔ)

以“單片機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)”小節(jié)為例，結(jié)合知識(shí)點(diǎn)的講解，將《單片機(jī)原理及應(yīng)用》高職課程的課程思政建設(shè)在具體實(shí)例中展開(kāi)，教學(xué)目標(biāo)將知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)與價(jià)值引領(lǐng)進(jìn)行有機(jī)整合，并在教學(xué)設(shè)計(jì)中巧妙地引入了大國(guó)工匠、科學(xué)家精神和社會(huì)主義核心價(jià)值觀等思政元素，提高了課程教學(xué)質(zhì)量，提升了育人功效，對(duì)單片機(jī)類課程線上及線下教學(xué)的課程思政建設(shè)的具體實(shí)施具有一定的參考價(jià)值。