基于地震仪表设计的“EDA技术与应用” 课程思政教学设计

孟 娟 李亚南

(防灾科技学院 电子科学与控制工程学院， 三河 065201)

拓展思政教育渠道，提升思政教育水平，是培养民族复兴大任的时代新人的根本要求。但思政教育与专业教育割裂，迫切需要打破两者间壁垒，深入落实“立德树人”理念。为此各高校结合学校特点，以在专业课程中有机融入思政元素为切入点，掀起了课程思政建设大潮，提升人才培养质量。

作为具有地震行业特色的应用型本科院校，防灾科技学院致力于防灾减灾领域应用型人才培养。为探索构建三全育人的大思政教育体系，落实“立德树人”根本任务，2019年学校统一部署，启动了课程思政建设，使专业课程与思想政治同行，协同育人。作为学校首批课程思政建设项目，“EDA技术与应用”课程结合应用型人才培养和专业能力素质提升要求，在教学中融入思政元素，提高学生电子系统设计技能的同时，促进学生的责任担当意识及严谨细致、实事求是的工程素质提升。

1 “EDA技术与应用”课程思政优势

“EDA技术与应用”是一门应用性和实践性很强的专业课，课程核心是利用EDA技术进行电路或电子系统设计与测试，这些技术是当代信息技术的核心和基石，是实现中华民族伟大复兴最为基础、最为关键的核心技术之一。该课程为学生从事仪器设计和研发奠定硬件开发技术基础，是学生提高仪器仪表和测控系统设计专业技能的必修课程。

在“EDA技术与应用”课程中展开思政教学非常有必要，也有得天独厚的优势。EDA技术的应用已融入人类从高新技术到日常生活的方方面面，蕴含着丰富的可以培养学生爱国情怀、启迪学生思维、激发创新意识、培养学生责任担当等思想政治教育的元素，不少高校展开了EDA的课程思政教育[1-2]，都取得了积极效果。

本课程结合“中兴事件”“华为断供”等一系列中美间在高新科技至高点上的摩擦事件展开爱国教育，激发青年学子斗志，也培养学生的自主创新意识。利用蛟龙号潜水器的研制过程故事，为学生展示设计规范的必要性，以及严谨细致和团队协作的重要性。尤其是课程紧密结合地震行业，依托地震监测中常见的仪表模块训练学生综合运用知识的能力，可通过国产地震仪表设计历史中老一辈地震仪表设计专家攻克一个个技术难关的故事，充分体现令国人自豪的文化自信；通过地震监测和勘探领域工作人员在艰苦的工作条件下坐稳冷板凳坚守一线，默默奉献、甘于平凡的事例，培养学生的事业责任感、扎实肯干、持之以恒的精神。整个教学过程，使核心价值观传达和专业知识讲授同频共振，让学生接受从专业知识到精神素养的全方位浸润。

2 “EDA技术与应用”课程思政目标

“EDA技术与应用”课程以地震仪表设计需求为出发点，通过地震设备中电子系统设计仿真与测试流程，使学生掌握EDA的设计方法，有效提升学生工程实践综合素质及创新能力[3]。在教学中，要让学生在学习专业知识的同时接纳课程思政元素和价值引领，不能喧宾夺主，同时要做到润物无声，不能生搬硬套刻意教化[4]。本课程的课程思政目标有以下几个：

(1)提高课程教学质量及学生电子设计能力；

(2)充分挖掘课程思政元素，培养学生的爱国主义、团结协作精神和严谨细致、实事求是的工程精神，提高学生责任感和担当意识；

(3)通过浸润式专业与思政融合教育，反过来提升教师人文素养和教学水平。

3 教学内容的课程思政设计与考核

3.1 课程思政设计

本课程除了让学生理解并掌握Quartus II平台，应用EDA技术完成测控电子系统设计与仿真，还将社会主义核心价值观精髓融入课堂教学之中，在潜移默化中提高学生思想道德水平，促进专业教育和思政教育有机融合，提升育人效果。

在教学过程中，利用案例教学法、启发式教学法、比较分析法、讨论教学法等多种教学方法，结合微课、精品课程网站的优质资源，提高学生的学习热情，并利用“雨课堂”的互动教学功能，实时掌握学生学习情况及对课程思政的教学反馈，以实时调整教学手段和方法。通过课程理论教学和数字地震计时仪、地震计标定信号发生器等地震仪表模块设计实验，进行爱国教育和责任担当、团队合作意识等核心价值观的引领，潜移默化中实现专业教学和思政教学的同频共振。本课程的思政内容及设计见表1。

3.2 课程考核评价

传统的课程评价以考核知识点为主，对思政元素的考核非常薄弱，无法反映学生理解并遵守工程职业道德规范的能力与水平，不能匹配课程思政的考核要求。因此我们初步探索了“EDA技术与应用”的课程思政的考核方式，采用过程评价与卷面考试相结合的多元考核方式，从专业技能和思政水平方面评价学生。

期末卷面考试中除了传统知识点的考查，还增加爱国主义、时事政治、职业素养相关知识点考查。过程评价主要是综合学生“雨课堂”、作业、课堂讨论、实验过程中的表现来考查学生利用所学知识解决问题的能力以及动手能力，尤其是实验过程中的工程习惯与职业素质表现，理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任的能力和团队合作意识，以考核学生道德习惯养成水平。最终通过全方位、灵活多元的考核模式，促使学生既牢固掌握课程所学的EDA技术，具有良好的实践动手能力，同时还具有高尚的道德情操和完善的人格品质，成为德智体美全面发展的现代化建设人才。

4 EDA课程思政典型教学案例

为培养地震行业和防灾减灾领域的合格人才，“EDA技术与应用”课程教学紧密结合行业需求，其实践教学依托地震仪表设计模块和简易系统进行了教学改革[3]。例如结合实践教学中的数字地震计时仪设计项目，在完成项目过程中融入思政元素的思路及方法，以达到专业知识传授和价值观引领并举的教育目的。

4.1 案例意义

(1)案例主题：责任与担当意识

(2)结合章节：第五章VHDL元件例化语句

(3)案例意义：通过数字地震计时仪设计项目使学生掌握元件例化语句的使用。在说明数字地震计时仪的项目背景和设计需求时，结合野外地震勘探条件艰苦，而地震勘探人员甘坐冷板凳、坚守一线，默默奉献、乐于平凡的事例，培养学生高度的责任感和担当意识，同时也提升学生工程实践水平。

表1 “EDA技术与应用”课程思政设计

4.2 教学方法设计：

(1)项目思政元素融入：地震测井是一种重要的地震勘探方法，是寻找油气藏资源的重要手段。数字地震计时仪是根据地震测井特点设计的，用于测量两个地震信号时间间隔的仪器。

在介绍地震勘探相关背景知识时，用图片展示地震勘探工作人员工作条件，通过视觉冲击让学生感受科考人员日复一日在艰苦卓绝的条件下，远离亲人，坚守岗位，默默奉献的精神，引导其提高责任感，培养扎实肯干、持之以恒的精神，并通过完成项目提高学生综合应用知识的能力。

(2)项目设计思路：首先引导大家思考数字地震计时仪的精度由什么元素决定？学生讨论后，得出精度高低由计时脉冲的精度决定，再引导学生对

数字地震计时仪进行功能模块划分。当学生将系统划分为计时脉冲获取、计数、显示等功能模块后，教师便提出一系列启发性问题，引导学生完成分频器、计数器、显示器子模块设计；最后，再引导学生用元件例化语句连接各子模块，完成最终系统搭建，同时对比原理图输入设计方式和文本输入设计方式，让学生在完成项目的过程中提高电子系统设计技能。

(3)项目实施：为提高学生综合实践能力并锻炼团队意识，学生们以3人一组完成项目，按照模块划分，完成分频器、计数器、显示器等子模块的VHDL设计，并用原理图输入以及VHDL元件例化语句完成最终系统搭建，完成波形仿真，最后基于FPGA实验开发板完成硬件下载验证。

学生在进行分组设计的时候，教师认真观察学生编程时出现的问题，引导学生遇到问题不急不躁的调试程序，归纳总结自己的问题避免下次再犯，养成严谨细致的工程习惯。

4.3 案例反思

通过层层分析讨论，让学生完成系统方案设计，掌握层次化设计方法；结合元件例化语句和原理图设计方法完成最终系统搭建，并熟练掌握面向FPGA的EDA开发流程，基于项目从构思、设计到完成的全过程帮助学生掌握EDA技术。

项目结束后，对项目的实施情况、学生设计中的难点等问题进行分析总结，以便下一步改进。在项目实施中，高精度的计时脉冲获取即分频器设计是难点，教师要注意重点讲解。在项目背景说明中，以地震勘探的艰苦条件和重大意义启迪大家树立责任担当意识。野外工作条件展示可以通过视频的形式进行，以直观的视觉冲击加深教育效果。

不足之处是，由教师主导、学生思考完成项目方案设计的教学模式比较传统，可考虑结合翻转课堂的教学法，教师提前布置任务后，学生自由成组通过团队协作完成资料查阅和方案设计，最后答辩考核，能更好地培养学生的实践和创新能力。

5 结语

我校“EDA技术与应用”课程思政项目在2017级测控技术与仪器专业中实施，学生期末考核成绩有较明显提升，学生反馈融入思政教育的课程比单纯讲授专业知识要鲜活生动，且结合地震仪表设计的实验项目让学生更容易掌握专业知识，更了解地震行业相关知识，教学效果良好。在“EDA技术与应用”课程专业教育中合理融入爱国、责任、担当等社会主义核心价值观的引领，在潜移默化中提高学生道德修养，在实践中提高学生综合应用知识进行电子设计与创新的能力，使学生具备电子设计工程师的基本素质，全面提升了地震行业仪器类本科生的育人质量。