“数字逻辑电路”课程思政元素的融入探究

曲明哲，陈欣欣，赵 莹

(哈尔滨学院，黑龙江 哈尔滨 150086)

一、引言

2016年，习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上郑重强调“高校要以立德树人为重”。2020年，教育部颁布了《高等学校课程思政建设指导纲要》，指出高校要针对各个学科开展课程思想政治教育。

“数字逻辑电路”是一门基础理论课程，在电子类和计算机类等工科专业中都处于核心的位置。该课程以物理和数学为基础，具有较强的理论分析性，为后续的单片机原理等专业课程的学习奠定基础。同时该课程适用的领域很广泛，具有较强的实践意义和应用性。“数字逻辑电路”课程的学习，能综合培养学生理论分析能力，加强系统设计能力，提高逻辑理解能力，锻炼实际操作能力，切实用理论知识指导学生进行实际应用，增强创新意识。本文围绕理论知识内容进行修订与设计，以立德树人为宗旨，结合知识点融入思想政治理论和职业道德素养，以“春风化雨，润物无声”的方式，从科学思维方式形成、科研态度严谨性、敢为人先创新性、淡泊名利奉献性出发，培养学生树立正确的人生观、价值观和世界观。在任重而道远的教学过程中，将理论知识中蕴含的“求实、创新、协作、自律”等德育元素一一挖掘，为具有工匠精神的人才培养道路助一臂之力。

二、教学内容与思政元素的融合

教学内容以数字逻辑电路理论知识为中心，通过情景或事例引入知识内容，再融入思想政治教育内容。通过多方面知识内容的融合，全面挖掘课堂中的育人功能，切实提高学生的逻辑思维能力，充分培养学生的自主创新能力。同时，有效地激发了学生对专业理论知识学习的兴趣，促进了课堂中老师与学生的协作互动。

1.数制和码制

电子产品的出现与发展彻底改变了人类的生活，其中计算机的出现与发展是现代生活快速发展的重要标志。众所周知，计算机是数学家约翰·冯·诺依曼发明的，其是通过复杂的程序运算执行各项任务和完成相应功能的。但是大家可能不知道，计算机仅仅是通过运用两种状态就实现了快速、准确、复杂的运算，即状态1和0。所有计算机的基础运算都是运用数字1和0来进行的。[1]数字逻辑电路就是处理1和0两种状态的理论课程，其将1和0进行不同规则的组合与编码，构成了数制与码制。数制与码制是数字逻辑电路的研究基础，由此引导学生要注重基础内容，牢牢掌握基础内容，“万丈高楼平地起，盘龙卧虎高山齐。”不切实际与好高骛远是不可行的。同时，让学生领悟到创新来源于生活，创新来源于灵感，创新是无处不在的，留心观察身边的事物，都会有新的发现。

2.数字逻辑基础

2019年底，新型冠状病毒开始在密集人群中快速传播，由于该病毒传播快，潜伏期长，不断进化变种，使得该病毒引起的疫情在全球各地传播并一直延续至今。这其间就存在一对非逻辑关系，可以应用数字逻辑基础中的逻辑运算来理解，具体思路为：输入量：“病毒感染者”，输出量：人体健康码“健康绿码”，基于输入—输出关系可以利用函数“逻辑非”构造，由此生动形象地理解“逻辑非”的内涵。同时，呼吁学生打疫苗，出门做好防护，不去中高风险地区，积极支持与响应政府和学校的疫情防护政策与措施。[2]

在数字逻辑基础中，包含了“与、或、非、异或、同或”的逻辑基本关系、满足“结合律、分配律、交换律、德摩根定律”的逻辑基本运算和不同逻辑函数化简方法——公式化简法和卡诺图化简法。在不同的公式运算和化简方法下，逻辑结果是不同的，进而逻辑电路也是不同的。由此引导学生不拘泥于一窗世界，不留念于一处风景，条条大路通罗马，遇事应多思考、多想办法解决问题，在事物之间联系的多样性中融合科学思维，激发和提高创新意识。

3.门电路

电子产品的组成离不开集成电子电路，集成电子电路是由几十个甚至成百上千个元器件构成的。古人云：“九层之台，始于垒土！”在集成电子电路中，当有一个元器件发生损坏或者不能工作时，对于整个集成电子电路而言，就会存在状态不稳定甚至崩盘的危险。在门电路中，以数字逻辑电路芯片的基本组成元器件——二极管、三极管、CMOS管的特性和工作原理为主要内容，来理解常用芯片的内部工作过程。由此引导学生认识到，小事的发展演变才会促成大事的形成，事物的发展规律需要谨小慎微和慎终如始；科学基础研究对技术应用具有重大意义，技术的发展都是经历量变到质变的过程，鼓励学生积极投入到科学研究中，为祖国电子技术的发展添砖加瓦。天下兴亡，匹夫有责，每个人的贡献促使社会发展与进步，每个人的命运与国家的命运息息相关，学生需要具有使命感和担当感，正如“中国铁路之父”詹天佑曾告诫人们：要倾尽所学，倾尽所能，才会使国家富强，不受外侮。

4.组合逻辑电路

1868年，英国的交通事故率突然降低，其原因就是英国机械工程师纳伊特的一项发明，使得英国的交通秩序变得井然有序，他的发明就是红绿灯。红绿灯的出现改变了人类的通行方式，现代社会中如果没有交通红绿灯，外出通行是混乱的，交通事故会频繁发生，到处充满着危险。红绿灯技术发展经历了手持长杆牵动皮带转换煤气红绿灯、人工方式集中控制红绿灯、电子线路控制红绿灯几个阶段。现阶段，利用数字逻辑电路中的组合逻辑电路就能轻松实现红绿灯的控制。

结合实际应用背景，建立逻辑分析，利用组合逻辑电路中的基本芯片——编码器、译码器、数据选择器、加法器和数值比较器，可以进行完整的逻辑电路设计。在进行逻辑设计的过程中，可以使用一种或多种芯片实现相应的逻辑功能。由此强调个体与整体、局部与整体的关系，引导学生正确看待问题，加强全局意识。在充分发挥个人力量和提高个人创造力的同时，深刻领悟到凝心聚力的重要性，即锦绣山河，万民尽是主人。

5.触发器

2018年至2020年期间，美国政府给美国企业连续发布两项公告：禁止美国企业给中国中兴通讯提供产品；停止美国企业向中国华为公司供应芯片，同时将此要求施加到全球使用美国技术和设备的公司。作为中国两大重要的通讯运营商，芯片的重要性不言而喻。正如数字逻辑电路中的触发器，是进行中小规模数字逻辑电路设计时不可缺少的一部分。

触发器是分析研究时序逻辑电路的基础，不同类型触发器具有不同的工作特性和逻辑功能，根据触发器的类型可以实现不同的时序电路设计。[3]由此引导学生科技强国，从我做起，要想与时俱进，不落人后，就要持续不断地改革与创新，激发学生对专业知识和科学技术的向往之情；同时培养学生具有实事求是的科学精神、兢兢业业的科研作风、一丝不苟的学术态度，在学习与研究的过程中容不得粗心大意，劝诫学生在生活中做人做事遵循“不以善小而不为，不以恶小而为之”。

6.时序逻辑电路

篮球倒计时器、娃娃机倒计时器、多人抢答器、流水灯控制器等都可以利用数字逻辑电路包含的理论知识进行电路设计与实现。电路设计需要移位寄存器、时序逻辑电路等相关内容，[4]其中时序逻辑电路主要内容为时序电路分析与设计、计数器原理与应用。由此引导学生正视理论知识与实际应用的紧密性，做到知以致行和践行践知。[5]同时从辩证唯物主义角度出发，让学生深刻认识与领悟学习的过程，正确看待自然规律，掌握历史进程，结合自然规律合理的发展，借鉴历史进程合理的改造；在构造复杂数字系统时，秉持循序渐进的理念，时刻保持严谨的科学态度，注重团队建设与团队协作。

7.脉冲波形的产生与整形电路

智能门铃控制器、警车警笛控制器、火灾报警器是生活中常见的控制装置，通过脉冲波形产生与整形电路可以实现这类控制装置的设计。脉冲波形产生与整形电路在数字逻辑电路设计中是不可缺少的一部分，它以555定时器作为基础，通过设计不同的电路可以实现单稳态触发器、施密特触发器和多谐振荡器。在脉冲波形产生与波形调整的过程中，引导学生明辨是非，能合理地清除不正确的干扰因素。在学习文学知识或先进思想的过程中，吸取其精华，剔除其糟粕。

三、结语

“数字逻辑电路”是工科专业众多课程中的一门专业基础课程，是数字电路分析与设计的基础，具有广泛的应用背景。该课程集理论性、实践性与创新性于一体，充分挖掘与分析理论知识中的思想政治元素，采用“如沐春风”的教学方式传播理论知识，采用“润物无声”的方式播散德育种子，让立德树人的思想牢牢扎根于学生的心中，是为国家建设与发展源源不断输送高端人才的有效渠道。