“微处理器与接口技术”的课程思政探索与实践

刘震宇，原玲，赖峻

（广东工业大学 信息工程学院，广东 广州）

一 引言

2020 年6 月教育部印发的《高等学校课程思政建设指导纲要》（以下简称《纲要》）中指出，思政教育要贯穿人才培养体系，推进高校专业课程思政建设的工作，发挥每门课程的育人作用，提升人才培养的质量。《纲要》全面给出了课程思政的内涵、意义和目标等内容，成为了课程思政的理论探讨和实践探索划定的新起点[1]。

“微处理器与接口技术”是信息、通信、电子、自动化以及计算机等专业的核心基础课，课程中的理论与实践密切结合，有非常广泛的应用[2]。在该课程中添加课程思政的教学内容，对于厚植爱国主义情怀、培养学生实事求是的素质、提高解决问题的实践能力和增强学生勇于探索的创新精神有重要的作用。

二 课程建设存在的问题

广东工业大学信息工程学院目前有4 个专业：信息工程、通信工程、电子信息工程和集成电路。2018 年之前，4 个专业都有各自的微机原理和单片机课程，包含了理论课、实验课和课程设计等多种形式。从2018 年开始，学院施行电子信息大类招生，并对新的培养方案进行了调整。由于微机原理、单片机及接口设计等课程对培养电子信息类学生的学思结合和知行统一，提高动手能力非常重要。因此，通过对各个专业的这类课程进行整合，设立了新的课程——“微处理器与接口技术”。该课程作为电子信息大类培养的平台课，授课时间也从通常的大三学年调整到了大二的第二学期，这样有利于大三开始的分专业培养。由于大二第二学期有大量的专业平台课，所以，该课程的学时也进行了调整，从约72 个学时调整为40 个理论学时和8个实验学时。

“微处理器与接口技术”作为电子信息类的专业核心课程，以8088/8086 和C51 两种经典的微处理器芯片为例，说明微处理器的内部结构、指令系统以及微处理器系统的接口设计。由于2018 版的课程大纲制定的较早，缺少思政方面的考虑，所以对课程进行思政改革，会遇到如下几方面的问题。

（一） 教师存在向课程思政理念转变的过程

在以往的教学活动中，教师主要关注知识点的传授，例如微处理器系统的设计、接口电路的设计以及汇编程序的设计等，较少考虑培养综合素质和价值观。思政理念的融入对于教师提出了进一步的要求，教师需要在教学内容和教学方式上进行改变，在教学目标中需要建立思政育人的目标，在教学设计中进行思政的探索和实践，才能将课程思政的理念真正融合到知识传授中。

（二） 学生对思政内容不重视

由于当今社会资讯发达，学生能接触的信息和思想较为复杂，世界观、价值观和人生观容易受到新思潮、新事物和新现象的影响，学生缺乏运用科学原理分析影响是否符合社会主义核心价值观。同时，由于就业压力，学生会更多的考虑竞赛、考研、科研和实习等事情，偏重于知识的学习和技能的掌握，对于正确的思想观念的培养较少关注，相关的思想政治内容并不重视。因此，学生在接受正确价值观引导等方面存在不足，有知识和技术而没有正确价值观不符合立德树人的要求[3]。

（三） 思政教学的内容面临课程学时少和知识点多的压力

“微处理器与接口技术”是将微机原理和单片机等专业基础课融合而成的新课程，对两门课中内容相近的部分进行删减，并对知识点和例题讲解进行了优化。尽管课程从72 个学时变成48 个学时，但是很多重要的知识点仍然保留了下来，因此，教学进度非常紧密。如果不对课程进行改革，教师只注重知识点的讲解，那么容易忽视立德树人的任务，无法解决思政课程和专业课程之间“两张皮”的问题[4]。

因此，在有限的学时内，采取有效的教学方式，将思政内容融入重要的知识点，是“微处理器与接口技术”思政改革的重点内容。

三 课程思政改革措施

在《纲要》中指出，教师要深入探索课程中所蕴含的思政教学资源，将课程思政元素融入课堂教学[5]。并且，在“微处理器与接口技术”中需要通过融合知识点和思政内容，构建思政理论、综合素养和专业知识的教育课程体系，采用合适的教学方式，才能实现价值塑造、能力培养、知识传授三位一体的教育目标。

（一） 思政改革思路

习近平总书记指出：“做好高校思想政治工作，要因事而化、因时而进、因势而新。”这是对课程思政教学改革与实践提出的新要求，明确了把时代进步和实践发展作为教学内容改革的根本依据[6]。因此，“微处理器与接口技术”课程的思政教学改革也要善于课堂和实验中发现“事、时、势”的思政元素。在思政观念方面，通过研讨交流等方式，提升育德意识，增强教师课程思政能力主动寻找思政教育切入点；在思政内容方面，在课堂和实验等教学过程中，发掘思政元素，使学生“喜欢听、愿意听、愿意做、积极做”[7]，提升思政元素的丰富性和多样性；在教学方式方面，融合线上线下混合等教学方式，发挥课堂内外的互补作用，培养爱国情怀、科学态度、团队意识和创新精神等思政要素。

（二） 课程思政实践探索

1. 教师的课程思政教学意识培养

思政意识的建立对教师非常重要，也对教师的政治素养提出了更高的要求。提升思政意识，教师就会在教育活动中主动挖掘思政元素，积极地将思政教育和专业理论教学融合起来，提高思政教育的成效。目前，相关的举措包括：（1）建立了“微处理器与接口技术”课程组。在课程组中，传达学校和学院的课程思政的要求，使课任课教师认识到思政教育的重要性和必要性，形成课程思政改革的氛围；（2）组织参加思政教学培训以及思政教学活动，学习专业课程中思政教学的方法，交流挖掘思政元素的经验，引导任课教师接受课程思政的新理念；（3）邀请有思政教学经历的教师进行经验交流，学习课程思政的案例，掌握思政教学的实现方法，使任课教师从具体实施方面适应思政教学的要求；（4）在修订教学大纲和撰写课程教材中，通过组织讨论，探讨思政教育在“微处理器与接口技术”课程中的切入点，促进课程思政改革的推动和实施。

2. 思政理念与课程内容的融合

根据“事、时、势”的要求，以及微处理器与接口技术课程组内的探讨，目前主要的课程思政元素包括了爱国情怀、团队意识、科学态度和创新精神四个方面。

（1）爱国情怀内容的融合

根据“因时而进”的理念，为了使学生“喜欢听、愿意听”思政内容，所以，结合微处理器的发展历史及当前时势，将课爱国情怀元素融入课程相关的知识点，如图1 所示。其内容涉及以下几个方面：

图1 思政元素融入课程的重点内容

①通过微处理器架构和指令系统的理论教学，使学生理解和掌握微处理器是决定系统性能的核心部件，也是整个系统的核心。在思政融合方面，通过介绍龙芯、麒麟等国产处理器芯片的曲折历史，使得学生不但认识到微处理器中硬件架构、指令系统的重要性，还认识到国内技术在研发设计和生产制造的方面与国际的差距。

②通过存储器的理论教学，使学生理解随机访问存储器和只读存储器等器件的经典类型、功能和作用，掌握存储器系统设计的方法、寻址方式和读写控制。在思政融合方面，介绍长达20 多年的动态随机存取存储器的激烈竞争，并介绍中国存储器发展情况，使学生明白存储器的战略性，也认识到我国在存储器制造方面的不足。

③通过各种接口芯片的理论教学，使学生掌握各类接口及接口硬件的器件、功能和作用，掌握系统接口的设计方法、寻址方式和数据传输控制。在思政融合方面，介绍国际上重要接口发展的兴衰，使学生了解接口技术标准化的重要性以及接口技术国产化的情况。从而，不仅认识到在历史中，出现过的各种接口，还认识实现接口国际标准化的重要性。

（2）团队意识的培养

团队协作对于当今社会的工作非常重要，因此，在课程教学中需要培养学生的团队精神。为了使学生“有得做、愿意做”，课程中设计了一道复杂的综合设计题，该题目只有具体需求，没有标准参考设计答案。设计以四人小组为单位，成员间需要讨论整体设计和各自分工，然后，分别完成存储器的硬件设计、接口的硬件设计，芯片初始化编程和功能软件实现四块的内容。在整个设计过程中，硬件设计必须为软件编程提供正确的接口地址和控制电路，软件设计必须根据硬件电路编写正确的工作方式初始化和接口控制程序。在整个设计过程中着重培养学生团队合作的精神，认识到从整体的角度看待系统，解决课堂上逐章节讲授课程存在的运用知识解决系统问题能力差的问题。同时，使学生认识到复杂的微处理器系统设计不是个体的单打独斗能够轻易完成的，培养学生相互尊重，积极沟通和协同设计的团队意识。

（3）科学态度的培养

实事求是是马克思主义的根本观点，根据“因事而化”的理念，在实验课程的教学中重视培养学生实事求是的科学素养。在课程实验中，学生会因为硬件连接或软件编写存在问题，由于担心课程成绩，有些学生会修改实验数据。因此，课程组要求教师在实验过程中，对关键实验节点进行检查和考核。教师严格要求记录的真实性，引导学生认识实事求是的重要性。在遇到实验问题时，教师要启发和指导学生分析实验现象，寻找调试的切入点，鼓励学生逐一排查疑点，努力尝试解决问题，获得正确的实验结果。从而，培养学生尊重客观事实的科学态度以及诚实守信的素质。

（4）创新精神的培养

培养创新型人才是所学校和专业的培养目标，因此，需要重视培养学生的创新能力。根据“因势而新”的理念，对实验课程的教学进行探索性的改革，在部分的实验后增加有一定难度的思考题，而且思考题没有固定的标准答案，例如，采用8051 单片机，控制多盏LED 灯按照超过单个定时器最大计数值的时间闪烁，其实现有多种方式。

通过对实验思考题的设计，鼓励学生勇于探索。启发学生的发散思维，培养学生进行实验探索的能力，鼓励学生根据课堂上学习的知识，通过独立思考，进行推理和判断。同时，还需要引导学生运用实验手段对分析结论进行验证。学生通过解决具有一定难度的思考题，感受到解决问题的成就感，从而培养了学生创新探索和实践验证的意识。

3. 思政内容教学方式改革

教学方式和方法是影响教学效果的重要因素，思政元素的融入同样也需要好的教学方法去实施。由于“微处理器与接口技术”的课时较紧张，因此思政内容采用线上线下混合教学的模式。部分思政内容在课堂上讲解，例如中国存储器发展历史的内容较短，可以在课堂中简单的讲解。部分内容较为丰富的思政元素，则采用线上教学和自学的方式进行[8]，例如，在雨课堂中，推送动态随机存取存储器发展历史的课件给学生自学和阅读。由于思政内容以历史事件为主，所以学生容易接受、可以积极参与，在不增加授课课时的前提下，激发学生的爱国情怀，实现立德树人的理念的教学。

除了教学方式的改革，在教学评价和考察方式方面也进行了改革实践。结合每个知识点的思政内容，通过线上推送主观题和写感想的方式，引导学生对思政内容思考。从而了解思政内容对学生思想的影响，也作为课程持续改进和优化的反馈信息。

四 思政改革及效果

以上的思政改革措施从2021 年起，在2019 级学生的“微处理器与接口技术”教学中开始实施，取得了较为理想的效果。

在课程教学方面，通过课程组的组织、学习、交流和研讨，全体任课教师认识到了思政教学的重要性，接受思政教学的方式和方法，挖掘了大量的思政元素，制定了微处理器架构、存储器和接口技术三个方面的思政案例，并通过雨课堂将课件和题目发送给学生。同时，任课老师也认为需要加强实验教学在思政方面的引导，重新编制了实验指导书。

在知识学习方面，推送的思政内容简短易懂，所以学生表现出较高的积极性，愿意阅读思政内容及回答思政题目。例如，在雨课堂中，推送动态随机存取存储器发展历史的课件给学生自学和阅读。从图2 可见，第四章和第五章课堂预习课件的完成人数占比为50%～60%，而思政教育课件的完成人数占比约70%，表明学生对该类思政内容有较高的兴趣。另外，在预习课件中，还向学生推送了一道学生谈读后感的主观题目，图3 是部分学生的感想。由图3 可见，在总共98 名学生的教学班中，有66名学生完成了思政题目，即约70%的学生填写了读后感。从学生所谈的感想可见，学生能够对思政内容仔细阅读，了解其重大变化。因此，通过思政内容的推送，加深了学生对存储器芯片的知识的理解，也使学生认识到存储器技术竞争的激烈程度，实现了激发学生爱国主义情怀的育人目的。

图2 思政课件阅读人数对比

图3 思政内容学习感想

五 结语

在对“微处理器与接口技术”课程的思政改革的探索和实践中，较好地实现了教师向课程思政的转变，能够运用多种教学方式完成思政理念的实施。同时，通过将学生较为容易接受的思政元素，与课程重要的知识点相结合，使学生了解课程相关技术的发展历史和当代现状，认识到技术的差距，增强国家富强、民族复兴的使命感和责任感，并且培养了团队意识、实事求是和创新精神，从而实现知识传授与价值引领相结合的课程思政的教育目标。

在今后的进一步深化改革中，一方面需要进一步挖掘更多与课程知识点相关的思政元素，另一方面，加强引导学生运用科学原理和正确的价值观分析课程的知识点。