虚拟仪器技术课程“思教融合”设计*

韦雪洁 王俊红 杨晓冬

（北华航天工业学院电子与控制工程学院 河北廊坊 065000）

一、关于高校教育中“思教融合”的思考

2016年12月，在全国高校思想政治工作会议上提出，要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人，努力开创我国高等教育事业发展新局面[1-2]。

国内成长起来的90后年轻一代和在国外留学的所谓“精英”面对国家大义截然相反的表现，让我们深刻认识到“教育兴邦，国家之本”的重大意义——国家的长治久安，繁荣昌盛源自教育。当教育被别人左右，则民智不保，国家稳定必将为人左右；不重视基础教育的引导，科技兴国则沦为空谈，民族复兴的强国梦必将无法达成。因此，在当代大学生养成的过程中，既要重视专业能力的培养、创新意识的提升，同时还要融入课程思政，强化文化自豪感、民族自豪感、国家自豪感，才能实现立德树人的教育目标，才能源源不断为国家建设输送思想过硬，专业过硬的人才，民族复兴必将指日可待[3]。

本文以虚拟仪器技术教学为例，探索思教融合的创新模式：专业上从课程知识点设计、工程案例选择、实操能力培养和创新意识引导四方面着手，不断夯实学生专业能力；在思想教育上挖掘课程中蕴含的积极向上富有正能量的思想政治元素，在课堂中融入社会主义核心价值观，强化中华民族自强不息的奋斗精神，以培养新时代工匠为目标，不断提高学生的思想觉悟，促进专业课程教学与思想政治教育的有机融合，让学生们成为“有能力、有担当、有追求、有情怀”的栋梁之才。

二、虚拟仪器技术和虚拟仪器技术课程现状

虚拟仪器（Virtual instrumentation）技术是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。该项技术源于美国国家仪器公司（NI）于上世纪八十年代提出基于计算机技术的虚拟仪器的概念。随着计算机技术、大规模和超大规模集成电路、通信技术的飞速发展，虚拟仪器技术领域发生了巨大变化，几乎所有计算机和仪器结合的领域都有着广泛应用。在人工智能时代，我国把智能制造、芯片技术作为国家发展战略核心，大力发展虚拟仪器技术，对我国科技创新、科技兴国的战略目标有着至关重要的意义[4]。

作为河北省转型发展试点学校，我校的发展目标为建设特色鲜明的高水平应用型大学，电子信息工程本科专业的培养目标就是为社会培养具有正确的价值立场和家国情怀且掌握现代电子信息与测控技术的复合型人才。虚拟仪器技术课程是本校电子信息工程专业大学四年级的专业课，教学上已经完成了四个教学周期，并且不断探索 “思教合一”的教育创新[5]。但是，要达到立德树人、润物无声的效果，仍面临着巨大的挑战。

1.思政教育力量不足

电子信息专业是工科专业，教师多为工科出身，在思想政治理论储备方面相比于思政课程教师会比较薄弱。打铁还需自身硬，因此，要想在工科类课程中实现思教结合，必须不断地学习和提高政治素质，提高自己的理论素养。

2.思政教育形式单一

前期的教学环节中，思政教育方式多以课前或课后五分钟观看视频为主，形式单一，内容单一，难以激发学生的参与热情，学生政治觉悟提升有限。

3.思政教育缺乏体系

前期教学中，也从培养社会主义核心价值观、奋斗精神、工匠精神入手，但仅以某些知识点作为尝试，没有将课程进行整体规划，统一设计思政教育的案例，缺少长期有效体系。

三、虚拟仪器技术课程“思教融合”模式设计

近年来，工匠精神已经成为新时代的主流。新时代的中国工匠精神，除了包含传统工匠精神的内涵，还赋予了与时俱进的新含义：既继承和发扬的中国传统工匠精神，又学习借鉴了国外的工匠精神。它与劳模精神、劳动精神组成一个体系，为实现中华民族伟大复兴中国梦提供了强大精神力量，激励着广大青年全力逐梦，奋勇向前。因此，结合虚拟仪器技术课程，本文精心选择6个知识点进行社会主义核心价值观和新时代工匠精神的“思教融合”的授课模式。

1.“思教融合”要素：爱国

知识点：虚拟仪器技术发展概述

经过近三十年的发展，虚拟仪器技术替代了很多传统的测试技术和方案，被广泛应用于工业生产、国防、航天领域自动测试领域。如今，以美国国家仪器公司为首的仪器公司几乎占据了自动测试领域的采集板卡和虚拟仪器软件的80%的份额。

结合NI公司虚拟仪器技术发展史，纵观我国航天事业的发展历程，说明航天测控技术在航天事业中的推动作用，让学生了解到虚拟仪器技术对航天测控技术发展的影响，体会从无到有的艰辛和不易，强调科技强国的重要性，融入了爱国主义情怀，激发学生爱国热情。

2.“思教融合”要素：敬业

知识点：虚拟仪器应用和社会效益

本节内容的目的是为了让学生了解我们学习课程用来做什么和怎么用。比如：应用于航天测试领域的捷联设备测试系统、航天电源智能测试系统；应用于工业领域的震动测试台、自动焊接设备监测系统；应用于民用领域的气象监控系统和水温监控系统等。通过举例，向学生展示如何用虚拟仪器完成控制任务，并且扩展至各系统中所使用的到的电类知识，包括C语言程序设计、模拟电子线路、数字逻辑电路、FPGA技术等，进而说明本专业在社会经济领域的重要作用。通过课程讲解，鼓励学生保持对职业的敬畏与热爱长此以往，学生们将形成全心投入工作的精神状态，踏实本岗位工作，为社会经济发展发挥更大的作用。

3.“思教融合”要素：诚信

知识点：LabVIEW编程规范

项目开发中，经常存在多人共同开发同一程序的情况。风格不一致，导致的结果是程序可读性差，难于维护。为了避免这些问题，优秀的系统软件工程工作者在工程项目开始之前就拟定一套团队成员彼此遵守的开发规范。因此，编程规范的目的是为了提高软件开发效率及所开发的软件的可维护性，提高软件的质量。

从古至今，诚信就是中华民族自身行为规范和道德修养的追求，有着独特的人格内涵和精神价值。所谓诚信，以真诚之心，行信义之事。人无信不立，国无信不强。当代大学生必须意识到：中华民族只有将诚信的品质融入伟大的中国梦当中去，我们的国家才能长期屹立于世界民族之林。因此，通过LabVIEW变成规范的学习，学生们深刻认识到：规范是所有人机交互的基础；诚信是人与人、人与社会的交互的基础。在市场经济占主导的当下，重提诚信价值观对社会主义建设有重要的时代意义，与社会主义法治形成互补，夯实经济建设基础。

4.“思教融合”要素：精益

知识点：循环中的自动索引

当我们用LabVIEW的循环对一个数组中的数进行参数运算的时候，数组的索引和循环的自动索引均可以实现此功能。但是采用循环自带的自动索引功能将大大简化代码量提高效率。因此，在掌握一个方法之后，还是要深抠细节，找到最合适的方法，精益求精，才能提高编程能力。

蒲松龄说，“书痴者文必工，艺痴者技必良”，所以“工匠精神”。并不是现在德国、日本发达国家的专利，而是中华民族自古以来就备受推崇的，巧夺天工的赵州桥、历经千年依旧无可替代的都江堰工程是对中国古代工匠出神入化技艺的真实写照，珠港澳大桥、南水北调全线贯通等，更是号称“基建狂魔”的新一代匠人精益求精，追求卓越的由衷赞美。

为适应工业化和信息化的需要，保持产品在国际上强大的竞争力，西方发达国家非常重视对工匠精神的培育和坚守。“德国制造”“日本匠人精神”之所以具有强大的优势，一方面是他们对产品质量科学管理，另一方面在于他们对职业技术教育的重视。现在的世界竞争，宏观层面是国力的综合比拼，微观层面是劳动力质量的博弈。新时代的工匠精神，就是要将“中国制造”打造成名片，对每件产品、每道工序都凝神聚力、精益求精、追求极致的职业品质。日本有一家小公司秉承 “即使做一颗螺丝钉也要做到最好”的精神，成为高铁不可或缺的核心供应商。我们必须有这样的精神，将新时代工匠精神的内涵融入科研、制造、基建全领域，才能和德国制造、日本制造同台竞争，才能成为工业化和信息化的领跑者。

5.“思教融合”要素：不畏艰难

知识点：状态机结构设计

以实际的工程测试案例需求为例，说明在多个测试状态间切换时，基础的编程方法已经不能满足要求，需要将所学习的基础的学习方法结合起来，如条件结构、循环、移位寄存器、数组操作等，组成一个状态机结构。由浅入深，完成功能设计，使学生具备分析问题和解决困难的能力。

当前世界波云诡谲，博弈无处不在。2020年以来，中美竞争从经济领域升级为全方位领域，特别在高新科技领域，芯片之争成为焦点。台积电、高通、三星及SK海力士、美光等主要元器件厂商纷纷响应美国禁令，华为、海康威视等中国科技领先型企业将无法采用美国的高端芯片、存储器等。面对美国的芯片卡脖子困局，中国开始艰难漫长的芯片生态探索之路。除了芯片领域，其实在更多的领域都面临威胁：种子被孟山都等跨国巨头把持、耕地面积不断被工业用地侵蚀，粮食安全面临重大威胁、工业核心技术受制于人，关键零部件依赖进口……由此看见，中国从“制造大国”迈向“创新大国”的路上，依旧雄关漫道真如铁，而今迈步从头越。

尽管苦难重重，但是从苦难走向辉煌一直是中华民族特有的精神。中华民族自古就有“人定胜天”“愚公移山”的精气神。改革开放实践证明：核心技术是国之重器，不可能买得到换得来。掌握核心技术，就会咬定青山不放松，任尔东南西北风，国家经济、国防安全才能稳如泰山，国际话语权才能牢牢掌握在自己手中。因此，科技创新就是一场没有硝烟的战争，我们从来不缺勇气和韧劲，只需迎难而上，破难挺立。

6.“思教融合”要素：创新

知识点：数据采集技术

虚拟仪器必须与数据采集结合起来才能发挥其优势。此章节介绍PCI和PXI数据采集卡，以多通道高速采集系统为例，说明多任务采集时采集卡和传感器的选型以及工作原理。随着半导体技术的发展，数据采集技术的发展也是日新月异，技术不断地在迭代和更新，那么，我们就要不断地学习和更新自己的知识储备，才能成为一名合格的电子工程师。

党的十九大报告清晰擘画全面建成社会主义现代化强国的时间表、路线图。贯彻十九大精神，我国必须实现从世界制造工厂向世界创新工厂的伟大转变，实现从中国制造到中国创造的跨越。在信息化时代，云计算、人工智能、芯片技术、生命工程、航天工业不仅仅需要强大的产业工人，更需要有理想守信念、懂技术会创新、敢担当讲奉献的高精尖铁军，打破国外的技术封锁，弯道超车，甚至引领世界潮流。从完全依赖进口到世界标准的特高压技术、从东方红卫星到空间站的遨游太空，一个个欧美国家刻意营造的“神话”被打破，再一次证明“工匠精神”不是欧美的专利，更是中华儿女的血脉传承。我们必将达成中华民族伟大复兴的宏愿，让中国创新重新影响世界，引领世界。

结语

本文探索思政融合的意义，不仅仅在专业上培养学生在虚拟仪器领域的学习能力、动手能力和解决问题的方法，更重要的是将社会主义核心价值体系和新时代工匠精神的内涵与全书的知识点进行有机结合，激发学生强烈的爱国主义情怀，深刻理解中华民族绵延几千年的刻苦钻研、精益求精、不畏困难的高贵品德，培养信息化时代具有创新意识、严谨求实、诚实守信、科学思维的青年才俊，让高校成为培养有社会责任感、有创新能力、有实践能力新时代工匠的最强梦工厂，为中华民族的伟大复兴提供源源不断的新生力量。本文的探讨还需要进一步精进，并结合当下移动互联网、大数据以及人工智能等热点领域，不断丰富教学素材和教学课件，创新教学模式，将虚拟仪器技术打造成本专业的思政教育的名片，激励更多的课程思考思政教育的结合，不断提高全校的教学品质和师生团队的政治素质。