王莉 王磊 李冠霖

航天工程大學 北京 101410

0 引言

根據(jù)《綱要》要求課程思政的建設需結(jié)合不同學科專業(yè)的特色和優(yōu)勢[1]，筆者所教授的專業(yè)包含光電信息科學與工程和通信工程等工程類專業(yè)，這類電子信息類學科專業(yè)對知識的時代性、創(chuàng)新性要求較高，這類學科專業(yè)人培中要求他們具有科學思維方法和較強的創(chuàng)新能力，針對數(shù)字電子技術(shù)這類的理工類的專業(yè)基礎(chǔ)課，以及我校培養(yǎng)航天人才的使命，筆者認為課程思政的重點要放在培養(yǎng)學員的科學思維方法和創(chuàng)新能力上。

1 課程思政元素挖掘

在結(jié)合專業(yè)知識體系挖掘思政元素時，圍繞這個育人目標，結(jié)合馬克思主義方法論和數(shù)字電子技術(shù)這門課程知識在航天系統(tǒng)上的具體應用。由此，經(jīng)過收集整理，得到如下所示數(shù)字電子技術(shù)知識點和思政元素。

第一章：數(shù)制和碼制

第一節(jié)：概述

知識點：電子技術(shù)發(fā)展史。

教學目標：激起學員自主學習動力和激情。

思政元素：介紹電子管發(fā)明者事跡。

第一章：數(shù)制和碼制

第五節(jié)：幾種常用的編碼

知識點：格雷碼

教學目標：說明學習和做事要一步一個腳印，培養(yǎng)學員踏實肯干的精神。

思政元素：講述格雷碼編碼規(guī)則。

第二章 邏輯代數(shù)基礎(chǔ)

第二節(jié) 基本邏輯門

知識點：格雷碼

教學目標：啟發(fā)學員應該積極支持并恪守各級政府和學校的新冠防疫措施。思政元素：講述格雷碼編碼規(guī)則。

思政元素：通過介紹2019年年底暴發(fā)的新冠疫情，可以看成一對非邏輯關(guān)系，具體為，以“感染新冠病毒”為輸入量，人體“健康綠碼”為輸出量，構(gòu)造“邏輯非”函數(shù)，生動形象講解“邏輯非”內(nèi)涵。

第二章 邏輯代數(shù)基礎(chǔ)

第五節(jié) 邏輯函數(shù)及其描述方法

知識點：邏輯函數(shù)描述方法

教學目標：培養(yǎng)學員發(fā)散思維能力。

思政元素：介紹邏輯函數(shù)有多種表示方式。

第二章 邏輯代數(shù)基礎(chǔ)

第六節(jié) 邏輯函數(shù)的化簡方法

知識點：卡諾圖化簡

教學目標：激勵學員在學習和工作中應具有創(chuàng)新意識。

思政元素：通過介紹卡諾圖的由來及應用。

第二章 邏輯代數(shù)基礎(chǔ)

第七節(jié) 具有無關(guān)項的邏輯函數(shù)及其化簡

知識點：無關(guān)項化簡

教學目標：培養(yǎng)學員在處理問題中應抓住關(guān)鍵重點主要矛盾，提高整體凝聚力戰(zhàn)斗力。

思政元素：結(jié)合無關(guān)項取0 取1 的條件。

第三章 門電路

第二節(jié) 半導體二極管門電路

知識點：半導體二極管門電路

教學目標：培養(yǎng)學員在處理問題中應抓住關(guān)鍵重點主要矛盾，提高整體凝聚力戰(zhàn)斗力。

思政元素：美國對中興通信和華為卡脖子事件。

第三章 門電路

第三、四節(jié)：CMOS 門電路 TTL 門電路

知識點：CMOS 門電路 TTL 門電路

教學目標：培養(yǎng)學員工作中探索創(chuàng)新精神。

思政元素：講述集成電路發(fā)展現(xiàn)狀，摩爾定律規(guī)律不能延續(xù)，國內(nèi)外學者探索各種不同器件來替代現(xiàn)有CMOS 和TTL 技術(shù)。

第四章 組合邏輯電路

第一節(jié)：概述

知識點：組合邏輯電路

教學目標：引導學員正確看待個體與整體的辯證關(guān)系。

思政元素：實際問題的邏輯分析與實現(xiàn)需每個門電路的共同配合。

第四章 組合邏輯電路

第三節(jié)：組合電路設計

知識點：組合邏輯電路

教學目標：引導學員正確看待整體和部分的關(guān)系。

思政元素：從組合邏輯電路的和設計方法、步驟及流程。

第四章 組合邏輯電路

第四節(jié)：若干常用組合邏輯模塊

知識點：編碼器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

教學目標：培養(yǎng)學員的節(jié)約意識、浪費可恥意識、“綠水青山”意識。

思政元素：實現(xiàn)同樣邏輯功能的電路選用的元器件越少，對環(huán)境污染程度越低。

第四章 組合邏輯電路

第四節(jié)：若干常用組合邏輯模塊

知識點：編碼器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

教學目標：培養(yǎng)學員的節(jié)約意識、浪費可恥意識、“綠水青山”意識。

思政元素：實現(xiàn)同樣邏輯功能的電路選用的元器件越少，對環(huán)境污染程度越低。

第四章 組合邏輯電路

第四節(jié)：若干常用組合邏輯模塊

知識點：顯示譯碼器

教學目標：螺絲釘使命意識，引導學員正確看待個體與整體的辯證關(guān)系

思政元素：講解實際經(jīng)典芯片7448,實現(xiàn)滅零需要滅零輸入端與滅零輸出端配合使用。

第四章 組合邏輯電路

第四節(jié)：若干常用組合邏輯模塊

知識點：數(shù)據(jù)選擇器

教學目標：明確“實踐是檢驗真理的唯一標準”并強調(diào)要有規(guī)則意識

思政元素：設計例題智能紅綠燈。

第四章 組合邏輯電路

第四節(jié)：若干常用組合邏輯模塊

知識點：加法器

教學目標：體現(xiàn)夯實基礎(chǔ)，萬物皆通。

思政元素：加、減、乘和除四種算術(shù)運算都可以通過加法器實現(xiàn)。

第四章 組合邏輯電路

第四節(jié)：若干常用組合邏輯模塊

知識點：超前進位加法器

教學目標：超前意識，持續(xù)自主創(chuàng)新。

思政元素：超前進位加法器知識點，核心是代入定理的應用，指引學員結(jié)合集成電路認清我國和發(fā)達國家的差距。

第五章 半導體存儲電路

第一節(jié)：概述

知識點：存儲器發(fā)展過程

教學目標：工匠精神和探索精神。

思政元素：講授存儲器發(fā)展過程中引入對計算機存儲程序做出巨大貢獻的科學家的工匠精神和探索精神，不斷地提升學生學習的積極性和內(nèi)動力，大力發(fā)展國產(chǎn)化內(nèi)存條，激發(fā)學員責任感和愛國情懷。

第五章 半導體存儲電路

第二節(jié)：SR 鎖存器

知識點：SR 鎖存器

教學目標：殊途同歸

思政元素：講授SR 鎖存器時介紹其與非門和或非門組成的兩種結(jié)構(gòu)，殊途同歸。實現(xiàn)方式不同，但是最終實現(xiàn)功能一致。

第五章 半導體存儲電路

第三節(jié)：JK 觸發(fā)器

知識點：JK 觸發(fā)器

教學目標：自主創(chuàng)新能力

思政元素：在講授JK 觸發(fā)器功能時，強調(diào)通過不同輸入端接線構(gòu)成不同觸發(fā)器，提高自主創(chuàng)新能力。

第五章 半導體存儲電路

第三節(jié)：JK 觸發(fā)器

知識點：小結(jié)觸發(fā)器

教學目標: 啟發(fā)每個國家、社會成員必須遵循該國相應的法律、法規(guī)，這樣才能獲得“真正自由”。

思政元素：小結(jié)時講授觸發(fā)器在時鐘脈沖的作用下，才能有序完成電路的時序邏輯功能。

第五章 半導體存儲電路

第五節(jié)：存儲器

知識點：存儲器

教學目標：激發(fā)學員科技強國的愛國情懷。

思政元素：國外對DRAM、Flash 等存儲器的壟斷，我國存儲企業(yè)被制裁等案例，激發(fā)學員科技強國的愛國情懷。

第六章 時序邏輯電路

第二節(jié)：時序邏輯電路的分析方法

知識點：同步時序邏輯電路

教學目標：引導學員注重協(xié)作精神。

思政元素：講授同步時序邏輯電路的分析方法，時鐘信號如同隊伍行進中1、2、1 的口號，認識到團隊協(xié)作的重要性。

第六章 時序邏輯電路

第三節(jié)：若干常用的時序邏輯電路

知識點：計數(shù)器

教學目標：體會數(shù)字電子技術(shù)在航天工程中的重要地位。

思政元素：1）通過觀看神舟十二號載人飛船成功發(fā)射倒計時視頻，引入本次課。使學員體會數(shù)字電子技術(shù)在航天工程中的重要地位，鼓勵學員學好現(xiàn)在的基礎(chǔ)知識，更好為中國航天事業(yè)做貢獻；2）通過在航天器研制中，利用頻率計數(shù)器來測量信號頻率來引入本次課程內(nèi)容，計數(shù)器。計數(shù)器是構(gòu)成頻率計數(shù)器的一個重要組成部分；3）同步時鐘作用，注重團結(jié)協(xié)作精神；4）在講解置零法和置數(shù)法的原理時，培養(yǎng)學員辯證看待問題的科學精神。

第六章 時序邏輯電路

第四節(jié)：時序邏輯電路的設計方法

知識點：順序脈沖發(fā)生器

教學目標：培養(yǎng)學員在工作和生活中辯證看待問題的思維方式。

思政元素：在講解消除競爭—冒險時，與之前所學的方法對比，培養(yǎng)學員思辨的思維方式。

第六章 時序邏輯電路

第四節(jié)：時序邏輯電路的設計方法

知識點：同步時序邏輯電路的設計

教學目標：科技報國的愛國情懷、科學思維方法。

思政元素：見微知著，時序邏輯電路的設計是集成電路設計的基礎(chǔ)，目前，我國面臨著集成電路發(fā)展的關(guān)鍵時刻，我國華為這樣的企業(yè)在突起，科技的發(fā)展需要人才，從而培養(yǎng)學員的科技報國情懷和科學思維方法。

第六章 時序邏輯電路

第四節(jié)：時序邏輯電路的設計方法

知識點：電路的自啟動設計

教學目標：引導學員培養(yǎng)嚴謹細致、一絲不茍的工作態(tài)度。

思政元素：電路的自啟動設計說明電路的設計是一個不斷改進的過程，培養(yǎng)學員嚴謹?shù)目茖W精神。

第七章 脈沖波形的產(chǎn)生和整形電路

第二節(jié)：施密特觸發(fā)電路

知識點：施密特觸發(fā)電路

教學目標：自然辯證法。

思政元素：施密特觸發(fā)器與模電的比較，加強辯證法的聯(lián)系，培養(yǎng)相關(guān)性思維。

第七章 脈沖波形的產(chǎn)生和整形電路

第四節(jié)：多諧振蕩電路

知識點：多諧振蕩電路

教學目標：引導學員勇于創(chuàng)新的工匠精神。

思政元素：多諧振蕩電路的自激電路說明自驅(qū)力的重要性，培養(yǎng)學員積極主動探索的科學精神。

第七章 脈沖波形的產(chǎn)生和整形電路

第五節(jié)：555 定時器及其應用

知識點：555 定時器及其應用

教學目標：發(fā)揚嚴謹細致，勇于創(chuàng)新工匠精神。

思政元素：555 定時器的內(nèi)部制作工藝：應發(fā)揚嚴謹細致，勇于創(chuàng)新的工匠精神。

第八章 數(shù)—模和?！獢?shù)轉(zhuǎn)換

第二節(jié)：D/A 轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理

知識點：D/A 轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理

教學目標：主動尋求解決辦法的科學精神。

思政元素：講解轉(zhuǎn)換電路的重要性和作用時，引導積極思考、主動交流以提升解決問題的辦法和能力。

第八章 數(shù)-模和模-數(shù)轉(zhuǎn)換

第二節(jié)：D/A 轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理

知識點：D/A 轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理

教學目標：幫助學員理解這部分內(nèi)容的航天應用。

思政元素：DAC-88 系列數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換器,適用于需要高速模擬輸出的宇航和國防電子領(lǐng)域。講解轉(zhuǎn)換電路的重要性和作用時，引導積極思考、主動交流以提升解決問題的辦法和能力。

第八章 數(shù)-模和模-數(shù)轉(zhuǎn)換

第四節(jié)：A/D 轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理

知識點：A/D 轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理

教學目標：堅忍不拔的科學精神、科技報國。

思政元素：講解逐次逼近型A/D 轉(zhuǎn)換器時，引出做事很多時候是需要逐次逼近，很難做到一步到位，培養(yǎng)學員堅忍不拔的科學精神。

第八章 數(shù)-模和模-數(shù)轉(zhuǎn)換

第四節(jié)：A/D 轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理

知識點：A/D 轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理

教學目標：幫助學員理解這部分內(nèi)容的航天應用。

思政元素：AD10200SZ/883C（5962-9961001HXA）是一款具備雙通道、12 位105MSPS 的最小采樣的A/D 數(shù)模轉(zhuǎn)換器。AD 轉(zhuǎn)換器廣泛應用于雷達中頻接收機、相控陣接收機、通信接收機、安全通信、GPS 抗干擾接收機、多通道多模接收機。

2 課程思政融入課堂

數(shù)字電子技術(shù)這門課程是一門具有工程實踐性的理工類的課程，本課程的特點是兼具理論和實踐的教學[2]。

在理論課程中，課程思政建設教師是主導，老師講學生聽，一對多模式，而在實踐課程中，課程思政的建設主角是學生，一對一模式。思政元素有機融入課堂[3]，還需要尋找合適的切入點，所謂合適是指教師在講授過程中比較舒服，而學生在聽的過程中感覺不突兀。

3 課程思政案例

3.1 門電路

【設計思想】通過簡述門電路的發(fā)展史，以及發(fā)展過程中遇到的問題及解決辦法，自然而然過渡到集成電路面臨的新問題，華為的“卡脖子”事件，通過對事件的陳述以及和所學知識的聯(lián)系，激發(fā)學生創(chuàng)新意識。

【思政元素】創(chuàng)新意識。

【切入點】課中，集成電路的發(fā)展史。

【實施過程】首先講述門電路的由來及發(fā)展歷程，從分立元件-TTL 到-CMOS 集成電路的發(fā)展，及遇到的問題，解決的辦法，然后引出中美貿(mào)易戰(zhàn)的時事新聞[4]以及集成電路當下面臨的問題，講述華為的“卡脖子”事件，以及華為是如何應對的，從而引發(fā)學生思考。

【課程思政實施的效果】通過這樣把學生們關(guān)心的時事政治和現(xiàn)在所學的內(nèi)容相結(jié)合，讓學生切身體會到所學知識的用處，從而激發(fā)學生自主學習的動力，和自主創(chuàng)新的意識。

3.2 時序邏輯電路的設計

【設計思想】通過利用所學的時序邏輯電路的設計方法，引導學員設計一個自動售票機，將所學知識應用于實踐，通過實際的案例培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的思路和方法，同時，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W思維方法。

【思政元素】嚴謹?shù)目茖W思維方法。

【切入點】課中，原始狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的實際應用案例。

【實施過程】根據(jù)同步時序電路邏輯電路的設計方法可知，同步時序邏輯電路的設計最重要的是把狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖畫出來，所以要引導學生根據(jù)設計方法設計自動售票機的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，首先從對題目的分析開始，一點一點，教會學生怎樣入手去分析問題、解決問題。作為任課教師要清楚地了解課程的內(nèi)容，了解每一個知識點的構(gòu)成，并設身處地地去思考怎樣將學生帶入課堂，啟發(fā)學生自己的思考。最后，一個完整的自動售票機的狀態(tài)圖展現(xiàn)，設計的售票機狀態(tài)簡單，但是卻不容疏忽，隨后舉出當年轟動全國的“許霆案”為例，一個ATM 機小小的設計失誤，導致銀行損失十幾萬元，也間接導致一個青年需要面臨牢獄之災。這樣的案例警示大家，工程類的設計要有科學嚴謹?shù)乃季S方法。

【課程思政實施的效果】通過課程中實際案例的引入，培養(yǎng)學員在分析問題、解決問題時科學的思維方法和責任感，使學員對所學知識的應用有更深入的體會。

通過這些典型案例的實施方式，使思政在課程教學中如影隨形，必定可以切實提高人才的培養(yǎng)質(zhì)量和綜合素質(zhì)[5]。

4 結(jié)束語

從本文的研究和教學實踐發(fā)現(xiàn)，每門課程的思政都應是具有自己課程特色的，例如，文中提到的筆者在課程思政挖掘中根據(jù)課程特點和人培方案，思政元素可以選用航天應用，這樣在和課程結(jié)合時，才能不生硬，更加體現(xiàn)潤物細無聲。

文中列舉了兩個在數(shù)字電子技術(shù)教學中的思政案例，透徹地闡明了故事的真諦，以及揭示的真理，真正讓學生理解學習的知識和實踐的結(jié)合和時事的結(jié)合，讓他們明白學習知識真正可以解決什么問題，從而從內(nèi)心激發(fā)學生的求知欲和正確的價值觀，這才是思政的真正意義所在。