楊維明 郭 琳 彭菊紅 李 璋 張 偉

(湖北大學(xué) 計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院， 武漢 430062)

電子信息科學(xué)與技術(shù)各相關(guān)學(xué)科之間的融合、電子信息產(chǎn)業(yè)與電子信息學(xué)科的交叉，使得“電子信息類專業(yè)導(dǎo)論”和局限于某一學(xué)科的概論一般都較難反映當(dāng)前電子信息科學(xué)技術(shù)發(fā)展的實(shí)際狀況，為此，我們從2009年開始，參與編寫了《電子信息科學(xué)與技術(shù)導(dǎo)論》教材，并開設(shè)了“電子信息技術(shù)導(dǎo)論”專業(yè)基礎(chǔ)選修課程。該課程建立在“信息類”所有專業(yè)和學(xué)科之上，反映了電子信息類學(xué)科和專業(yè)的交叉融合和發(fā)展走向，其教學(xué)目標(biāo)主要是幫助學(xué)生建立電子信息科學(xué)與技術(shù)的整體知識構(gòu)架，從而可以建立寬廣的專業(yè)視野，并了解所學(xué)課程和工程應(yīng)用之間關(guān)聯(lián)，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，為學(xué)生的學(xué)習(xí)和擇業(yè)提供方向性指導(dǎo)[1]。

2019 年中共中央、國務(wù)院印發(fā)了《關(guān)于深化新時代學(xué)校思想政治理論課改革創(chuàng)新的若干意見》，要求全面推進(jìn)高校課程思政建設(shè)，充分發(fā)掘每一門課程的德育元素，發(fā)揮思想政治教育作用，實(shí)現(xiàn)其育人功能。將高校思想政治教育融入課程教學(xué)和改革的各環(huán)節(jié)，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)，提高高校人才培養(yǎng)質(zhì)量[2]。

在這一背景下，我們從2019年開始，對“電子信息技術(shù)導(dǎo)論”課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核評價方式進(jìn)行又一次改革，樹立“知識傳授與價值引領(lǐng)相結(jié)合”的課程目標(biāo)，充分挖掘各專題教學(xué)內(nèi)容的思政元素，引入專題研討教學(xué)新形式，幫助學(xué)生理解電子信息科學(xué)與技術(shù)的內(nèi)涵，理解電子信息類專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求和課程體系，引導(dǎo)學(xué)生主動思考大學(xué)教育的理念，規(guī)劃自己的職業(yè)發(fā)展。

1 思政元素融入課程教學(xué)目標(biāo)

“電子信息技術(shù)導(dǎo)論”是我院電子信息類本科專業(yè)在第1學(xué)期開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)選修課，也是面向全校學(xué)生開設(shè)的一門通識教育課。

通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能粗略了解電子信息技術(shù)的過去、現(xiàn)在、未來及應(yīng)用；了解要深入掌握這些技術(shù)需要進(jìn)一步學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)理論知識和專業(yè)技術(shù)知識；大致了解各專業(yè)的學(xué)科分工及學(xué)科之間相互融合的發(fā)展趨勢，從而明確大學(xué)四年的學(xué)習(xí)方向。

根據(jù)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)意見綱要》要求，專業(yè)課需要挖掘提煉專業(yè)基礎(chǔ)知識中所蘊(yùn)含的思想價值和精神內(nèi)涵，從課程涉及的專業(yè)行業(yè)、文化歷史等角度，增加課程的知識性、人文性；要注重學(xué)思結(jié)合、知行統(tǒng)一，增強(qiáng)學(xué)生解決問題的實(shí)踐能力和勇于探索的創(chuàng)新精神；將政治認(rèn)同、家國情懷、文化素養(yǎng)、法律意識、道德修養(yǎng)、工程倫理等思政元素融入到專業(yè)課程教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生精益求精的大國工匠精神，激發(fā)學(xué)生科技報國的家國情懷和使命擔(dān)當(dāng)。融入思政元素的課程教學(xué)目標(biāo)如表1所示。

2 課程教學(xué)目標(biāo)引領(lǐng)教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方式改革

2.1 專題講座融合思政教育

“電子信息技術(shù)導(dǎo)論”課程主要采取專題講座教學(xué)形式，介紹電子信息技術(shù)的過去、現(xiàn)在、未來及應(yīng)用；了解要深入掌握這些技術(shù)需要進(jìn)一步學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)理論知識、專業(yè)技術(shù)知識、大致了解各專業(yè)的學(xué)科分工及學(xué)科之間相互融合的發(fā)展趨勢，從而明確大學(xué)四年的學(xué)習(xí)方向。其內(nèi)容涉及信息的獲取、處理、傳輸、檢索與利用等方面，各專題講座中均可融入思政教育。

1)概論

本講主要介紹信息與信息技術(shù)革命，電子信息技術(shù)的發(fā)展歷程；了解要深入掌握這些技術(shù)需要進(jìn)一步學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)理論知識、專業(yè)技術(shù)知識、大致了解各專業(yè)的學(xué)科分工及學(xué)科之間相互融合的發(fā)展趨勢，從而明確大學(xué)四年的學(xué)習(xí)方向。

通過介紹技術(shù)進(jìn)步的創(chuàng)新發(fā)明事例，幫助學(xué)生建立正確的創(chuàng)新思維和培養(yǎng)鍥而不舍、勇于實(shí)踐的科學(xué)研究精神。比如，貝爾發(fā)明電話—創(chuàng)新源于需求，電子二極管和三極管的發(fā)明—發(fā)明來自實(shí)踐，電磁場與電磁波的發(fā)現(xiàn)—理論是創(chuàng)新的基礎(chǔ)，光纖的發(fā)明—意志決定創(chuàng)新的成敗。同時從電子信息科學(xué)技術(shù)發(fā)展的全局視野引導(dǎo)學(xué)生思考，從中獲得啟示：推動電子信息技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)性創(chuàng)新，往往是來自材料、物理學(xué)、數(shù)學(xué)和信號理論所開創(chuàng)的新的理論或技術(shù)創(chuàng)新。

表1 課程教學(xué)目標(biāo)

2)信號的數(shù)字化及信息處理

本講主要介紹信息技術(shù)涉及的幾個基本概念：如信息、消息、信號和信息處理。在此基礎(chǔ)上，介紹數(shù)字信號處理、數(shù)字語音處理。數(shù)字圖像處理技術(shù)，只有當(dāng)文字、語音和圖像數(shù)字化以后，人們才能利用計(jì)算機(jī)對其進(jìn)行處理、識別、顯示和存儲，才可能發(fā)展“數(shù)字化家庭”“數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)”“數(shù)字化城市”“數(shù)字化地球”等。

在教學(xué)中引入漢字?jǐn)?shù)字化教學(xué)案例，具有典型意義。漢字字體、字?jǐn)?shù)比西方字母多，如一個一號字要由八萬多個點(diǎn)組成，因此全部漢字字模的數(shù)字化存貯量高得驚人。我國北京大學(xué)的王選院士團(tuán)隊(duì)發(fā)明了一種字形信息壓縮和快速復(fù)原技術(shù)，使存貯量減少到五百萬分之一，速度大大加快。這一構(gòu)思新穎的高分辨率字形、圖形發(fā)生器和高速字形復(fù)原方法，解決了漢字激光照排的關(guān)鍵難題。展示我國在電子信息技術(shù)方面的自主創(chuàng)新能力，激發(fā)學(xué)生的民族自豪感和家國情懷。

在圖像與視頻編碼領(lǐng)域，介紹我國TD+CMMB移動電視產(chǎn)品在北京奧運(yùn)期間的試播成功，也具有典型意義。隨著4G網(wǎng)絡(luò)的普及，轉(zhuǎn)播信息的終端可以被實(shí)時上網(wǎng)的手機(jī)所替代，磁帶錄相機(jī)已退出市場，VCD播放機(jī)已過時，DVD播放機(jī)也被淘汰，現(xiàn)已邁入網(wǎng)絡(luò)視頻時代。引導(dǎo)學(xué)生不僅要學(xué)好專業(yè)技能，也要關(guān)注行業(yè)技術(shù)的發(fā)展和市場的需求變化，在設(shè)計(jì)開發(fā)產(chǎn)品過程中，把握技術(shù)和市場的綜合平衡，思考與專業(yè)相關(guān)的社會問題，培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感。

3)信息與通信工程

本講主要從通信技術(shù)、工程和通信網(wǎng)的角度來介紹信息與通信工程學(xué)科的發(fā)展、基本概念及主要內(nèi)容，涉及固定電話、移動電話、通信網(wǎng)、QQ和微信、衛(wèi)星通信和GPS全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)等。通過講述通信發(fā)展歷史與應(yīng)用，讓學(xué)生了解通信技術(shù)與人們的生活密切相關(guān)，幫助學(xué)生理解科學(xué)發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展理念，激發(fā)學(xué)生的求知欲，培養(yǎng)專業(yè)學(xué)習(xí)熱情；通過介紹我國在第三代移動通信標(biāo)準(zhǔn)TD-SCDMA、5G通信技術(shù)以及北斗衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域取得的成就，激發(fā)學(xué)生的民族自豪感，通時激發(fā)學(xué)生努力學(xué)習(xí)專業(yè)本領(lǐng)，為5G新基建和北斗系統(tǒng)的發(fā)展、推廣應(yīng)用貢獻(xiàn)力量的決心及為中華民族復(fù)興而努力學(xué)習(xí)的信心。

另一方面，以智能手機(jī)的研制為例，指出該產(chǎn)品是信息科學(xué)技術(shù)多學(xué)科交叉融合的成果，引出電子信息產(chǎn)品研制涉及電路、信號、電磁場、計(jì)算機(jī)4大類電子信息核心專業(yè)課程體系，同時涉及數(shù)理基礎(chǔ)、人文社科知識、工程師能力素質(zhì)要求等相關(guān)內(nèi)容。引導(dǎo)學(xué)生主動思考大學(xué)教育的理念，理解專業(yè)人才培養(yǎng)方案中培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求與課程體系的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識[2]。

4)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)

本講主要介紹計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展歷史、基本概念、工作原理，并從科學(xué)與工程技術(shù)兩個方面，介紹計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)研究的主要內(nèi)容及應(yīng)用領(lǐng)域。

教學(xué)時，選取我國桌面軟件的鼻祖WPS 辦公軟件作為案例，說明其功能與微軟 Office 相比差別不大，并且具有個人版永久免費(fèi)的優(yōu)勢。該款產(chǎn)品的問世，表明中國人的計(jì)算機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)能力并不弱，從而增強(qiáng)學(xué)生的自信心。同時，WPS軟件開發(fā)者求伯君淡泊名利、精益求精的大國工匠精神，也會影響著廣大年輕學(xué)子，激發(fā)他們?yōu)榱死硐氩磺蠡貓?、樹立正確的社會主義核心價值觀[3]。

選取Deepin 和鴻蒙系統(tǒng)作為思政案例，深度操作系統(tǒng)(Deepin)是中國第一個具備國際影響力的Linux發(fā)行版本，是基于Linux內(nèi)核，以桌面應(yīng)用為主的開源GNU/Linux操作系統(tǒng)，支持筆記本、臺式機(jī)和一體機(jī)，用戶遍布除了南極洲的其它六大洲；鴻蒙系統(tǒng)是華為研發(fā)的面向全場景的分布式操作系統(tǒng)，可以適配智慧屏、手機(jī)、平板、電腦、智能汽車、可穿戴設(shè)備。這些系統(tǒng)的推廣，打破了我國在操作系統(tǒng)領(lǐng)域純粹依賴國外的局面，增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)信心；而其在應(yīng)用生態(tài)上的差距，也會喚起他們?yōu)橹腥A之崛起而努力拼搏、奮起直追的使命責(zé)任感[3]。

5)控制科學(xué)與工程

本講主要針對自動化與控制科學(xué)的主要技術(shù)和理論進(jìn)行簡單的介紹，控制科學(xué)與工程學(xué)科是電子信息科學(xué)與技術(shù)各學(xué)科先進(jìn)技術(shù)的融合，是當(dāng)前工業(yè)自動化與信息化的研究熱點(diǎn)，也是推進(jìn)第四次工業(yè)革命的關(guān)鍵技術(shù)的一門交叉、綜合性學(xué)科，整個控制過程是一個信息流通的過程，控制是通過信息的傳輸、變換、加工、處理和應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)的。在此基礎(chǔ)上，介紹中國在控制工程領(lǐng)域取得的成就，比如，載人航天是多學(xué)科協(xié)同聯(lián)合的特大型系統(tǒng)工程，中國載人航天工程在衛(wèi)星、神舟載人飛船和嫦娥探月三大系統(tǒng)工程中都取得了舉世矚目的成就，其中工程控制技術(shù)、控制系統(tǒng)和設(shè)備是保證載人航天順利進(jìn)行的關(guān)鍵，介紹工程控制論的開創(chuàng)者錢學(xué)森艱難回國的經(jīng)歷，介紹他1955年回國后為創(chuàng)建和發(fā)展我國的導(dǎo)彈、航天事業(yè)作出的杰出貢獻(xiàn)。激發(fā)學(xué)生的愛國情懷，同時啟發(fā)學(xué)生運(yùn)用系統(tǒng)論、控制論、馬克思主義哲學(xué)與方法論培養(yǎng)解決復(fù)雜工程問題的能力。

6)微電子學(xué)與集成電路

本講介紹微電子學(xué)的核心-集成電路技術(shù)對電子信息科學(xué)與技術(shù)的基礎(chǔ)性作用和對國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略性影響，同時簡要介紹集成電路的制造工藝、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)流程。使學(xué)生能對微電子與集成電路產(chǎn)業(yè)鏈有一個初步了解。

教學(xué)中引入龍芯芯片作為思政案例，龍芯芯片是我國首枚擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的通用高性能微處理器芯片，結(jié)束了我國計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)“無芯”的歷史，其各類型號已經(jīng)在嵌入式、工控、桌面、服務(wù)器等不同類型終端中得到廣泛應(yīng)用。設(shè)計(jì)龍芯芯片的胡偉武為了理想不求回報，他這種無私奉獻(xiàn)的家國情懷和精益求精的大國工匠精神堪稱年輕學(xué)子的楷模。

通過介紹中興芯片事件，讓學(xué)生知道科技創(chuàng)新和掌握核心科技的重要性，認(rèn)清微電子行業(yè)國際國內(nèi)現(xiàn)狀，理解國家在微電子領(lǐng)域的重大需求，培養(yǎng)學(xué)生科技報國的家國情懷和社會責(zé)任感。激發(fā)學(xué)生發(fā)奮學(xué)習(xí)，積極投身芯片研發(fā)事業(yè)中，早日完成芯片國產(chǎn)替代化，突破核心技術(shù)受制于人的困境。

2.2 專題研討促進(jìn)思政教育

2018年及以前，本課程主要采取專題講座的教學(xué)形式，由于班級人數(shù)多，部分學(xué)生參與度不高，難以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。因此，從2020級開始，本課程增設(shè)了專題研討教學(xué)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)了4類研討主題，然后構(gòu)建4個研討小組(每個小組30人左右)，每個小組分別從4類專題中選擇2個專題進(jìn)行研討(各小組題目不重復(fù))。小組成員在課下主動查閱相關(guān)文獻(xiàn)和資料，小組內(nèi)部通過研討形成共識。通過QQ、微信與教師討論，形成10～15分鐘課堂發(fā)言報告。課堂發(fā)言陳述過程中，其他學(xué)生參與評價，教師給出點(diǎn)評。隨后，各個小組撰寫專題研討總結(jié)報告[4]。

專題研討開啟了學(xué)生們的深入思考，以下可見一斑。

1)移動通信專題

(1)任正非，從欠債200萬，到移動通信系統(tǒng)設(shè)備全球第一的華為創(chuàng)始人，根據(jù)其人生經(jīng)歷、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、管理運(yùn)營等，你有何啟示？

(2)華中科技大學(xué)杰出校友張曉龍，本科專業(yè)為電磁場與微波技術(shù)，而他的成就集中在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，被譽(yù)為“微信之父”，對此你有何感想？

2)集成電路專題

(1)TI公司工程師基爾比，1958年研制成世界上第一塊集成電路，該電路僅由12個元件組成，焊接工藝也很粗糙，2000年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎，對此你有何想法？

(2)什么是摩爾定律？摩爾定律支配下的電子信息產(chǎn)品有何特點(diǎn)？如何應(yīng)對硅微電子極限？

3)計(jì)算機(jī)技術(shù)

(1)人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等新一代信息技術(shù)的區(qū)別和聯(lián)系是什么？

(2)未來計(jì)算體系，如基于自旋的計(jì)算體系、類腦計(jì)算、量子計(jì)算、生物計(jì)算成為現(xiàn)實(shí)時，我們的知識體系如何重構(gòu)才能適應(yīng)新的要求？

4)本科人才培養(yǎng)目標(biāo)

圍繞專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求和課程體系，來理解本科教育的知識、能力與素質(zhì)要求[4]。

(1)從美國斯坦福大學(xué)21世紀(jì)的本科教育目標(biāo)，你對大學(xué)階段的知識、能力與素質(zhì)的協(xié)同培養(yǎng)如何理解？

(2)2015年5月風(fēng)凰教育(中科院調(diào)查)對高考狀元調(diào)查情況顯示：恢復(fù)高考以來的30年，約1000名高考狀元，沒有一位成為行業(yè)領(lǐng)袖。對此你有何看法？

通過以上專題研討的教學(xué)形式，一方面幫助學(xué)生理解電子信息技術(shù)、理解大學(xué)教育的目標(biāo)和電子信息類人才培養(yǎng)方案；另一方面鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、表達(dá)溝通能力；引導(dǎo)學(xué)生深入思考和規(guī)劃自己的學(xué)業(yè)與職業(yè)規(guī)劃，增強(qiáng)主動學(xué)習(xí)的意識。

3 課程教學(xué)目標(biāo)引領(lǐng)考核評價改革

該課程的每個課程目標(biāo)均由三個考核環(huán)節(jié)，包含講座歸納評述報告、專題研討報告、認(rèn)知參觀報告和課程總結(jié)報告三個部分，如表2所示，各環(huán)節(jié)所占的分?jǐn)?shù)權(quán)重如表3所示，根據(jù)報告內(nèi)容對各個課程目標(biāo)的支撐度進(jìn)行評價。

表2 課程目標(biāo)對應(yīng)的考核環(huán)節(jié)

表3 考核評分細(xì)則 %

4 教學(xué)效果和改進(jìn)措施

4.1 教學(xué)效果

“電子信息技術(shù)導(dǎo)論”課程從 2019 年開始改革，已經(jīng)連續(xù)進(jìn)行了兩年。從考核結(jié)果看，2019級電子信息工程與通信工程2個專業(yè)各課程目標(biāo)達(dá)成評價值為0.7748，2020級課程目標(biāo)達(dá)成評價值為0.807，課程目標(biāo)達(dá)成情況穩(wěn)步提升。表明學(xué)生對電子信息科學(xué)與技術(shù)的內(nèi)涵、電子信息類專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求和課程體系有了初步的了解，對學(xué)業(yè)和職業(yè)發(fā)展具有明確的目標(biāo)和規(guī)劃；表明學(xué)生對中國電子信息技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀比較了解，推動民族復(fù)興和社會進(jìn)步的責(zé)任感較強(qiáng)；表明學(xué)生能理解電子信息技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展中的作用、地位，了解制約電子信息技術(shù)發(fā)展的社會因素。

但課程目標(biāo)達(dá)成情況并不理想，部分學(xué)生的課程目標(biāo)達(dá)成值為0.7～0.75之間，經(jīng)問卷調(diào)查反饋，他們?nèi)狈こ瘫尘爸R，對一些專業(yè)術(shù)語和概念不夠理解，沒有系統(tǒng)概念，建議組織專業(yè)認(rèn)知參觀學(xué)習(xí)活動。

4.2 改進(jìn)措施

為了更好地幫助學(xué)生理解教學(xué)內(nèi)容，本課程下一步擬采取組織認(rèn)知參觀、現(xiàn)場觀摩的輔助教學(xué)形式，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和專業(yè)認(rèn)可度。現(xiàn)場觀摩主要是參觀專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，通過教師現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目演示，使學(xué)生近距離接觸專業(yè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備儀器，使學(xué)生感官了解專業(yè)知識；參觀電子設(shè)計(jì)創(chuàng)新基地和工程訓(xùn)練中心，激發(fā)學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)求知欲，牢固專業(yè)學(xué)習(xí)動力基礎(chǔ)；組織學(xué)生參觀校外專業(yè)實(shí)習(xí)基地，由企業(yè)工程師講解產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)流程，使學(xué)生了解專業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用及社會需求，幫助學(xué)生做好個人的職業(yè)規(guī)劃和大學(xué)四年的學(xué)業(yè)規(guī)劃[5]。

5 結(jié)語

本文以“電子信息技術(shù)導(dǎo)論”課程為例進(jìn)行了課程思政的改革與實(shí)踐。將課程的思政目標(biāo)與專業(yè)目標(biāo)相融合，重構(gòu)新的課程教學(xué)目標(biāo)；采用專題講座和專題研討相結(jié)合的教學(xué)形式，充分挖掘教學(xué)內(nèi)容的思政元素，促進(jìn)專業(yè)教育與思政教育融合；采用專題講座小結(jié)、專題研討述評、課程總結(jié)報告三個環(huán)節(jié)進(jìn)行考核評價，各環(huán)節(jié)的考核緊扣思政目標(biāo)和專業(yè)目標(biāo)。經(jīng)過兩年的教學(xué)實(shí)踐，課程目標(biāo)達(dá)成情況良好。