生物医学工程专业基础课程中思政教育探索

项华中　郑刚　严荣国

[摘 要] “微机原理与接口技术”是生物医学工程（BME）重要的计算机专业基础课，其内容多而枯燥乏味，因此在传统的教学过程中，理论知识的讲解往往占用了大量的时间，忽略了课程中所蕴含的爱国主义情怀教育。从“微机原理与接口计算”课程的教学内容中，挖掘相应的爱国主义情怀教育资源，通过与知识点的融合与穿插教学，将爱国主义情怀教育融入生物医学工程专业基础课程的教学过程中。

[关键词] 生物医学工程;专业基础课程;爱国主义;思想政治

[基金項目] 2016—2019年国家自然科学基金委员会项目“多视轴渐进多焦点自由曲面镜片评价及优化设计方法研究”（61605114）;2021年度上海理工大学教师教学发展研究项目“教师职业发展”（CFTD213023）

[作者简介] 项华中（1986—），男，安徽安庆人，博士，上海理工大学健康科学与工程学院副教授，主要从事生物医学光学与视光学研究。

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324（2022）16-0169-04 [收稿日期] 2021-07-13

引言

爱国主义是中华民族精神的核心，有国则有家[1]。爱国情怀一直都是我国高等学校思想政治教育的主旋律[2]。在中华民族伟大复兴和中国特色社会主义事业的奋力推进过程中，对大学生培育爱国主义情怀教育，是新时代赋予教师的使命，也是我国教育主体义不容辞的责任。

党的十八大以来，习近平总书记在中央政治局集体学习、五四青年节考察北京大学等多个场合中反复强调青年厚植爱国主义情怀的重要意义。习近平总书记强调，在涵盖了方方面面的社会主义核心价值观中，最深层、最根本、最永恒的就是爱国主义[3]，让爱国主义精神在广大青少年心中牢牢扎根，让广大青少年培养爱国之情、砥砺强国之志、实践报国之行[4]。

新时代高等学校人才培养的基本理念是将高校思想政治教育融入课程教学和改革的各环节、各方面，实现立德树人润物无声，寻求各学科教学中专业知识与思想政治教育内容之间的关联性，并在课程开展过程中，将思想政治教育的相关内容融于学科教育中[5-7]。刘涛指出爱国主义传统融入高校思想政治理论课有直观讲授、隐性融合、实践调研三种教学路径[8]。直观讲授是对爱国主义传统的理论内容做深刻的分析阐述，隐性融合是将爱国主义传统有机融入相关思想政治理论课教学内容之中，实践调研的教学路径包括带领大学生参观爱国主义教育基地等方式。代莉莎通过对当前大学生爱国心理及行为进行研究，深入了解他们接受爱国主义教育的内容和途径，将心理、精神和实践三个方面结合起来，对如何深化大学生爱国主义教育进行了研究和探索[9]。苏冰星针对当代大学生社会主义核心价值观培育的现状，提出发挥高校爱国主义教育基地的作用，以及培育大学生社会主义核心价值观的建议，高校在发挥爱国主义教育基地作用时应该重视文化熏陶，加强思想教育，注重宣传教育，做好示范作用和理论与实践的结合[10]。郭南、张婷提出在大学生爱国情怀培育进程中，应以课程思政为载体，积极探索培育大学生爱国主义情怀的有效途径和举措[11]。

高等学校生物医学工程专业是一门交叉型学科，本学科要求学生能够将数学、物理、化学基础和计算机技术基本原理知识等用于解决生物医学工程领域中疗器械研发及应用的复杂问题[12-14]。“微机原理与接口技术”是BME专业重要的专业基础课程[15]。首先，本门课程一般在大学三年级开设，概念极多，知识点十分冗杂，理论性较强。其次，教学内容起点很高，需要一定的前期课程基础，且每个知识点之间相互联系。用传统灌溉式的教学方法，学生很可能找不到学习的切入点。因此，在整个课程的教学环节过程中，为了能够让学生了解和掌握相应的教学内容，就需要在知识的讲解上花费大量的时间，所有在课程的教授过程中，难以将爱国主义情怀等课程思政教育贯穿其中[16-18]。

针对上述的问题，本文从课程的教学内容中，探讨将爱国主义情怀教育融入BME专业基础课程“微机原理与接口技术”的教学过程中。

一、“微机原理与接口技术”课程教学内容与思政元素探索

本门课程中主要六个模块教学内容和思想政治探索如下。

第一单元模块：微型计算机的基础知识和发展概况。知识点一，理解冯·诺依曼微型计算机系统的工作原理;理解源码、反码、补码的概念。通过从沙子到芯片，再到Intel英特尔处理器制作过程的事例引入，讲授我国芯片目前的制作水平及与国外先进水平间的差异。知识点二，掌握冯·诺依曼微型计算机系统的工作原理;掌握二进制、十进制、十六进制数据的转换。以上海微电子装备（集团）股份有限公司SMEE为例，将我国在光刻机领域的飞速创新技术融入知识点中。

第二单元模块：微处理器的结构和工作模式。知识点一，理解并行处理和流水线技术;理解数据/地址分时复用技术;理解时钟周期、指令周期、总线周期的概念;理解物理地址和逻辑地址的概念。通过讲授目前在高性能芯片领域，被高通、联发科、海思、三星及苹果五家争霸所占领的局面，引出华为的麒麟芯片，让学生了解我国微处理器目前所处在的状况。知识点二，掌握8086 CPU内部BIU和EU两大部件;掌握几个重要引脚的功能;掌握物理地址和逻辑地址的转换和堆栈操作;掌握最小模式下读、写总线周期的时序;掌握各组成部件的工作原理。介绍中国龙芯的发展历程，并从芯片的主频、运算速度、制造工艺和功耗等感受与世界主流芯片之间的不同和差异。

第三单元模块：汇编语言程序设计。知识点一，理解指令性语句和伪指令语句的区别和作用;理解常用的DOS系统功能调用和BIOS中断调用的用法。将华为鸿蒙系统研发背景作为切入点，引出技术创新的重要性，并将该系统与Windows、Linux等操作系统进行对比，分析优劣势等。知识点二，掌握数据定义语句、段定义语句、过程定义语句、程序开始和结束语句的作用;掌握MASM中各表达式的计算。讲解阿里云和腾讯云的发展历史，以及目前在世界范围内的发展状态和市场占有额，同时将世界其他主流的云计算和云存储单位所采用的技术列出并进行讲解。

第四单元模块：存储器。知识点一，理解内部存储器和外部存储器的特点;理解静态RAM和动态RAM的区别和特点;理解各种ROM的特点;理解存储器地址选择的三种方式。目前是互联网技术高速发展的时代，网络安全十分需要，从近期各国已公开的网络泄密事件中，让学生认识到网络安全对于国家安全的重要性。知识点二，掌握RAM和ROM的区别;掌握高速缓冲存储器的作用及其在系统存储器中的位置;掌握CPU与存储器芯片的连接。从信息存储和相关研究人员泄密案例的角度出发，让学生能够遵纪守法，文明上网。

第五单元模块：I/O接口和并行接口芯片8255A，理解缓冲器74LS245和锁存器74LS373的工作原理和I/O端口的分类和寻址方式;理解8255A的工作原理和6种工作方式。通过新冠肺炎疫情事件，让学生明白在大是大非问题面前，要把国家永远放在第一位。

第六单元模块：可编程计数器/定时器8253/8254，掌握CPU与外设间的数据传送方式;掌握8253的初始化编程;掌握8253的简单应用。在新冠肺炎疫情中，使用了大量的医疗监护仪，而编程计数器/定时器8253可在医疗监护仪中广泛应用，但国产的医疗器械太少，90%的大医院中90%的大设备，基本上都依赖于国外的技术。迈瑞公司作为可以在高端医疗器械领域与外国同行一较高下的中国企业，通过一步一步地把产品打入国际高端市场，做中国制造为中国人做事。

二、“微机原理与接口技术”知识点与爱国主义情怀教育的融合

1.微型计算机的基础知识和发展概况的授课过程：通过从沙子到芯片，再到Intel英特尔处理器制作过程的事例引入，講授我国芯片目前的制作水平及与国外先进水平间的差异，将我国在光刻机领域飞速的创新技术融入知识点中。以上海微电子装备（集团）股份有限公司SMEE为例，激发学生的民族自尊心和自豪感，增强学生的爱国热情，同时提醒学生要认真学习，不断钻研、创新。

2.第二模块微处理器的结构和工作模式的授课过程：主要通过讲授目前在高性能芯片领域，被高通、联发科、海思、三星及苹果五家争霸所占领的局面，引出华为的麒麟芯片，让学生了解我国微处理器目前的状况，居安思危，激发学生的斗志，提高新时代大学生的国家危机意识，增强使用国产芯片的荣誉感。

3.第三模块汇编语言程序设计的授课过程：将华为的鸿蒙系统作为切入点，让学生了解欧美发达国家在技术创新领域对我国的围追堵截，进而激发学生的爱国情怀，让学生清楚地认识到，真正的技术是创新出来的。

4.第四模块存储器的授课过程：目前是互联网技术高速发展的时代，网络安全十分需要，从近期各家已公开的网络泄密事件，让学生能够认识到网络安全对于国家安全的重要性，引导学生遵纪守法，文明上网，保护好信息存储安全，不将涉及国家安全的内容传播到网络上。

5.第五模块I/O接口和并行接口芯片8255A的授课过程：通过新冠肺炎疫情事件，让学生明白在大是大非问题面前，国家永远是第一位的，利用这些内容能够激发学生积极向上的思想，师生思想擦出新的火花，使学生充满爱国热情。

6.第六模块可编程计数器/定时器8253/8254的授课过程：编程计数器/定时器8253可在医疗监护仪中应用，但国产的医疗器械太少，90%的大医院中90%的大设备，基本上都依赖于国外的技术。迈瑞公司作为可以在高端医疗器械领域与外国同行一较高下的中国企业，通过一步一步地把产品打入国际高端市场，做中国制造为中国人做事。迈瑞的麻醉机和监护仪在美国排前三名，超声在西欧卖得也非常好。我国的“大国工匠”精神，值得青年学生一代一代传承下去，打造国人用得起、精度高的国产医疗器械。

三、教学工作策略

爱国主义情怀思想政治教育要以学生为主体，真正做到了解和掌握学生的思想动态，清晰地掌握学生感兴趣的社会热点和亟待解决的切身问题，将这些热点和问题与课程的知识点结合起来，真正将爱国主义教育融入教学过程中，让学生能够在学习知识的同时，感受思想政治的内容。另外，要注重实践教育，实践是理论知识的源泉，为创新提供理论支撑。在爱国主义情怀教育的过程中，应把思想政治教育和专业学科相结合，将爱国主义情怀思政元素融于专业教学内容中，增强大学生爱国情怀教育内容的时效性和鲜活度。同时，在培养方案和教学大纲中，明确课程思政教学任务，建立相应的评估体系和评价机制，促进大学生爱国情怀培育内容更加细化且符合国家需求。

作为专业课程的主讲教师，为了能够更好地在教学中融入爱国主义教育，应该多研究国内外本课程的相关发展前沿，并与国内的科技发展状态相结合;在此基础上，挖掘其中存在的爱国主义内容，将其与课程教授的内容融合起来，再传授给学生。同时，在平时的授课过程中，积极与学生交流，将学生感兴趣的爱国主义教育内容加入课程的相关讨论中，引起学生的共鸣。学生会从中汲取无限营养，凝聚强大力量，激发浓厚的爱国热情。

本文主要是从“微机原理与接口技术”课程的教学内容中，挖掘相应的爱国主义情怀教育资源。通过对每一章节的知识点分析，探索相应的爱国主义情怀教育课程思政教育点，将其穿插于整个课程教学中，让学生能够在专业课程学习的同时，将爱国主义情怀教育深入心中，增强民族自豪感和爱国主义热情，树立热爱祖国、服务人民的崇高理想。

参考文献

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[8]刘涛.爱国主义传统融入高校思政课教学路径探析[J].教育教学论坛，2020（17）：45-46.

[9]代莉莎.新时期大学生爱国主义教育现状研究与途径探索[J].教育教学论坛，2015（32）：1-2.

[10]苏冰星.发挥爱国主义教育基地作用培育大学生社会主义核心价值观研究[J].教育教学论坛，2016（3）：43-44.

[11]郭南，张婷.基于课程思政的大学生爱国情怀培育探究[J].高教学刊，2019（23）：167-169.

[12]周颖，许红玉，蒋清峰，等.BME专業微机原理创新教学方法研究[J].生物医学工程学进展，2017，38（2）：121-124.

[13]周荷琴，冯焕清.微型计算机原理与接口技术[M].6版.合肥：中国科学技术大学出版社，2019.

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[18]杨和文，陈袁碧莹.基于“三全育人”的理工类高校“课程思政”工作模式研究[J].上海电力学院学报，2018，34（S1）：55-57.

Abstract： Microcomputer Principles and Interface Technology is an important basic course in computer science for biomedical engineering （BME）， and there are many boring teaching contents. Therefore， in the traditional teaching process， the explanation of theoretical knowledge often takes up a lot of time， and the patriotism education contained in the course is often ignored. The patriotism educational resources contained the teaching content of the course are explored and integrated into the teaching process of the basic courses of biomedical engineering major through the integration and interspersed teaching of the two aspects.

Key words： biomedical engineering; professional basic courses; patriotic education; ideological and political education