可编程逻辑器件课程思政案例建设探索

尚丽娜，王珏

（浙大城市学院，浙江 杭州 310015）

0 引言

我国的高等学校是中国特色社会主义高校，走中国特色的高等教育发展之路，办好我们的高等学校要深刻认识到，“高校立身之本在于立德树人”[1]。立德树人就是要坚持德育为先、坚持以人为本。在坚持立德树人的基础上再进行专业技术知识的培养。那么到底要立什么德？树什么样的人？习近平总书记指出，培养什么人、怎样培养人、为谁培养人是教育的根本问题。这也是我们每一位高校教师在授课前都应该积极思考的问题。

现在，我国处于实现中华民族伟大复兴的关键时期，复兴之路靠个别人是不够的，要靠广大的青年学子，要靠接下来这一代的年轻接班人。高等学校肩负着培养下一代社会主义接班人的重要使命。高等学校不仅仅要培养学生过硬的知识水平，培养学生全面发展的能力水平，更重要的是要帮助学生树立社会主义核心价值观。

社会主义核心价值观的树立不是一蹴而就的，也不是靠纯粹的说教就能完成，需要教师在平时的专业课课堂上润物细无声地自然融入，潜移默化中帮助学生形成正确的世界观、人生观、价值观，这就是课程思政的作用。课程思政的全面实施是培养合格的社会主义建设者和接班人的重要保障[2]。因此高校各类专业课都要不断探索课程思政，不断完善更新更契合的思政元素，进而形成课程的思政案例库。

工科类专业担负着实现中国智造的伟大重任，工科学生担负着中国梦实现的重要角色，因此工科专业课程思政实施更加重要。可编程逻辑器件是一种新型的、用于集成电路设计的专用器件，被广泛应用于军事、航天、汽车电子、通信、医疗、工业控制等领域。掌握可编程逻辑器件相关技术是高等学校电子类专业学生的一项基本要求和必备技能。

1 课程目标

本课程的培养目标如图1所示，通过知识传授、技能培训达到能力培养、价值引领的目标。本课程包含理论课和实验课，二者相辅相成紧密促进，通过理论讲解学习实用技能，通过技能实践深化理论的理解。

图1 课程培养目标

理论课主要完成知识传授使学生掌握可编程逻辑器件和硬件描述语言的相关知识，掌握可编程逻辑器件的分类、设计流程、使用方法、硬件描述语言语法基础、设计基础，使学生能够使用FPGA 进行系统级设计。

实用性也是本课程重点关注的方向主要依托实验课完成。实验课主要进行理论扩展及技能培训，使学生能够使用FPGA 硬件平台进行系统级设计，满足企业需求，对标企业的需求，通过课程实践操作学习，学生基本可以达到初级FPGA设计工程师的水平。

理论和实践往往是课程中教师比较关注的内容，也构成了传统的课堂模式，对于课堂的思想方法和价值属性长期被忽略。本课程通过项目制教学，通过引入实际设计案例，模拟公司项目制设计形式，让学生在做中学，通过项目的策划、选题、设计、实现、答辩等一系列过程，使学生具备一定的学习能力、设计创新能力、研究问题的能力、解决问题的能力，通过团队式的项目制实训使学生具有一定的团队合作能力、协调沟通能力、实践动手能力。

立德树人是教师的根本任务[3]，培养学生的知识、技术、能力的同时，最重要的是价值引领，因此，该课程在讲授专业知识的同时要潜移默化地引导学生树立正确的理想信念与社会价值取向，立社会主义之德[4]，树社会主义之人，引导学生要有家国情怀，教育学生立鸿鹄志，做奋斗者与创新者，培养学生具有科技自强、创新精神和团队协作的能力，引导学生形成正确的世界观、人生观、价值观，形成终身学习的习惯。

2 课程思政元素

课程思政育人是一项系统工程，只有做好层次设计，优化资源配置，才能指导课程思政资源的发掘和利用，发挥课程思政育人的协同效应。教师要对课程有一个统领全局的认识，明确本领域思政育人的方向和侧重点。对课程中的具体章节进行自上而下的体系化设计。

随着课程思政理念的不断深入，教师应该革新以往的教学模式和观念，积极改革和创新课程教学方法，促使教育指导方案更加明确，真正将课程思政理念落实到实处。要结合行业特点和专业技术发展的需要，与时俱进地细化、补充、修改和调整具体案例，以便在课堂和实践教学中将相关知识、相关能力和素质融入行业或职业层面。该课程不断拓展教学内容，挖掘思政元素实现课程内容与思政元素深度融合，本课程的思政元素如图2所示。

图2 思政要素

本课程的思政元素主要包括科技自强、创新精神、团队协作、家国情怀[5]、终身学习等。思政元素渗融入课前预习、课堂讲授以及课后实践中不同的案例、不同的知识点中。每个思政元素并不是孤立的，也不是单一地体现在一个案例中，可以是多个案例体现同一个思政元素，加深学生的印象，也可以是一个案例体现多个思政元素，引领学生形成正确的价值观。

3 设计思路

在此设计思路的基础上，本课程的课程知识点、课程思政元素以及二者的融合如表1所示。

4 育人元素实施案例

以可编程逻辑器件编程原理内容为例讲解思政元素实施具体过程，案例实施思路如图3所示。上课前布置学生预习任务，了解自己笔记本电脑或者台式机的存储器型号，容量大小，有没有加装内存条等。预习内容不是刻板的知识教条，而是自己实际使用的电脑设备，激发学生的好奇心，让学生有兴趣有动力进行进一步探索。

图3 案例实施思路

上课时首先详细讲解可编程逻辑器件编程原理，可编程逻辑器件按照编程工艺可分为4个种类：熔丝（Fuse）或反熔丝（Antifuse）编程器件；UEPROM 编程器件；EEPROM编程器件；SRAM编程器件。前3类器件称为非易失性器件，它们在编程后，配置数据保持在器件上；第4类器件为易失性器件，每次掉电后配置数据会丢失，因而在每次上电时需要重新进行数据配置。每种结构的具体编程原理不再详细论述。

对比ROM 和RAM 的结构特点，引申出两种存储器的应用领域并提出问题，电脑使用一段时间后运行速度过慢会加装内存条，那么内存条属于哪一种存储器，呼应学生课前预习内容。通过对学生提问检查学生的预习情况，对于学生回答的各种答案让学生充分讨论分析从而得出正确答案。进一步提问加装内存条的同学装的内存条是什么品牌，从而引出我国企业长江存储。课内讲解如下：

“长江存储由国家集成电路大基金支持，是3D NAND 闪存设计制造一体化的IDM 集成电路企业。我们课堂上讲解ROM 的结构以ROM 的发展为例依次讲解PROM、EPROM、EEPROM、FLASH Memory，那么长江存储的3D NAND 闪存又是什么结构呢？随着科技的不断进步，知识在飞速迭代，学生在课堂上不可能学完所有的知识，所以必须拥有终身学习的能力才能满足时代的要求。2017 年10 月，长江存储成功设计制造了中国首款3D NAND闪存。2019年9月，搭载长江存储自主创新Xtacking 架构的64 层TLC 3D NAND 闪存正式量产。靠着长存人的不懈努力和不断创新，长江存储已经成为全球领先的NAND闪存设计商。然而美国出台《2022 年芯片与科学法案》联手组建“四方芯片联盟”，构建“围堵”中国的同盟，试图将中国集成电路产业孤立在全球供应链体系之外。

通过上述事件的讲解激发学生的爱国热情，之后将学生的激情转化为课后学习的动力，结合课堂理论知识布置课后作业：“我们不能因畏难而放弃自主研发、放弃自主创新，无论有多难，我们都要自强不息地发展自主的半导体产业。那我们半导体产业的发展靠谁？靠的是你们这一代年轻人在我国的半导体产业中的每个平凡岗位上的默默付出。现在点滴的付出必将会转化为我国自主芯片产业发展的动力。加油，同学们！课后每个人都尝试设计一个属于自己的存储器。课后作业是基于可编程逻辑器件平台设计一个可读可写的随机读写存储器。”

通过上述讲解，实现了课前预习，课中知识传授、思政元素导入，课后实践操作，形成了教育闭环，从而达到能力培养、价值引领的目标。

5 特色及创新

课程思政是高校思想政治教育方式的创新，在专业知识传授的过程中培养有理想、有担当的时代新人。本课程把专业知识有机地与思政元素融合起来，主要的特色及创新如下：

1）注重实施专业知识与价值引领同向同行。课程思政的内容都是和专业知识密切相关。

2）避免照本宣科，从近年来人人关注的社会热点以及业界热点入手，深入分析，感动学生，思政元素涉及的公司都是学生以后可能进入的企业。因此思政的融入更加自然。

3）案例层层递进，运用实例介绍，数据分析，问题导向等手段，通过美国的制裁激发学生的爱国热情，引发学生的思考和进一步的探讨，并转化为学生学习的动力。

总之，课程思政就是讲好身边的故事，讲好中国故事。把二者有机融合，讲述身边故事不失宏大寓意，将思政内容巧妙地融入课堂教学，将做人做事的基本道理、社会主义核心价值观的要求、实现中华民族伟大复兴的理想和责任有机融入教育教学中，寓思政教育于各门专业课程之中，通过润物细无声、滴水穿石的方式，实现立德树人的根本任务。

6 结论

本课程经过3个学期的思政元素融入，收到了不错的效果。学生不光明确了学生目标，树立了正确的世界观、人生观和价值观，同时学生学习的积极性与主动性也明显提高。此时学生在项目设计的时候也碰到了很多困难，很多同学此时都能够开动脑筋，积极讨论，努力解决困难，形成了良好的学习氛围。也有多同学决定以后就业，甚至考研选择可编程逻辑器件方向。可见课程思政的融入收到了很好的效果。