“嵌入式智能计算”课程思政的设计与实践

［摘 要］ 以高校“嵌入式智能计算”课程教学为依托，围绕“实施科教兴国战略，强化现代化建设人才支撑”主题，面向嵌入式智能计算领域人才培养特点和专业能力素质的培养需求，结合课程知识点，提炼思政元素和德育功能。以立德树人为核心，科学合理地设计并融入了思想政治教育内容，同时结合理论课、研讨课、实验课内容给出了具体的实施方案，力图将思想政治内容通过润物无声的方式浸润学生，并同步通过教学感悟提升教师自身品德修养。该教学方式有助于学生树立积极向上的价值观念，成为技术能力与政治品质兼备的社会主义建设者和接班人。

［关键词］ 嵌入式智能计算；思政元素；立德树人；实施方式

［基金项目］ 2022年度黑龙江省教育厅黑龙江高等教育教学改革项目“大规模因材施教理念下辅修专业‘机器学习’课程教学模式创新与实践”（SJGY20220017）；2022年度哈尔滨工业大学研究生课程思政教改项目“‘嵌入式智能计算’课程思政教改”（XYSZ2023005）

［作者简介］ 刘 冰（1982—），男，黑龙江哈尔滨人，工学博士，哈尔滨工业大学电子与信息工程学院副教授，博士生导师，主要从事嵌入式人工智能技术、机器学习与图像处理技术研究；付 平（1965—），男，黑龙江哈尔滨人，工学博士，哈尔滨工业大学电子与信息工程学院教授，主要从事人工智能大数据处理和自动测试技术研究；凤 雷（1978—），男，黑龙江兰西人，工学博士，哈尔滨工业大学电子与信息工程学院副教授（通信作者），主要从事自动测试技术和光纤传感技术研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）19-0141-04 ［收稿日期］ 2023-06-21

引言

“嵌入式智能计算”是一门面向全校本科生（保研）、硕士研究生、博士研究生开放的选修课，课程内容主要包括绪论、智能计算系统、典型机器学习算法、嵌入式处理器架构、机器学习的轻量化计算、基于嵌入式处理器的机器学习计算等，课程环节包括课堂授课、课堂研讨课和实验等［1］。课程教学目标是使学生具备在计算、存储等资源受限条件下使用智能计算方法实现机器智能的能力。课程从学生对嵌入式智能计算的学习需求出发，为学生提供该领域的相关知识，通过教学、实验等方式培养学生的能力，同时引导学生树立正确的价值观。

党的二十大报告指出：“教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力，深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略，开辟发展新领域新赛道，不断塑造发展新动能新优势。”［2］而在全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑要素中，嵌入式智能计算技术隶属于人工智能领域的重要前沿方向，该技术是引领新一轮科技革命和产业变革的关键技术之一，是全球科技竞争的制高点［3］。因此，在培养该技术领域的人才过程中，有必要发挥专业教师课程育人的主体作用，使专业课程与思想政治理论课同向同行、紧密结合，形成协同效应，推动形成合力育人的创新模式。目标是引导学生弘扬社会主义核心价值观，具备爱国主义情怀，以及不畏困难、勇于挑战的精神。特别是对于哈尔滨工业大学等具有服务国防背景的高校而言，在该技术领域培养出一批既有工匠精神又有航天、军工精神的新一代社会主义建设者和接班人尤为重要。

一、“嵌入式智能计算”课程思政的实施策略

1.课程思政的教学目标。“嵌入式智能计算”课程旨在为学生提供嵌入式人工智能领域的发展历程和前沿知识，通过多样化的教学和实验方法，在课堂教学、学生自主学习及课程学业评价三个层面全面融入德育元素，培养学生掌握知识、拓展知识、独立思考、解决问题的能力，潜移默化地提升他们对专业学习的信心，发现和培养其兴趣，形成乐观自信、求真务实、积极进取的新时代研究生品格［4］。

2.课程思政的教学方式。在课程教学内容组织方面，将传统教学内容分解成知识模块，按照知识模块设计相应的讨论题目，以及相应的情景或案例。在课程教学过程中，采用随机提问和重点讲解的方式，综合利用教材、多媒体、手机社交软件等进行立体式教学，帮助学生抵御在课堂上进行网络娱乐的诱惑。适度开展学习讨论，锻炼学生的团队合作能力、口头表达能力及辩证思维。考核方式采用多样化方式，通过多种形式的考核，培养学生严谨的治学、处世态度。课程将改变以往仅通过平时作业和期末考试进行考核的方式，将课堂讨论表现、课后作业、研讨课表现、实验表现、期末考试（或课程报告）纳入课程考核范围，其所占课程成绩的比例分别为10%、10%、20%、30%、30%。其中，课堂讨论表现主要考查学生在课堂互动环节是否积极、表述是否准确合理等；课后作业主要考查学生对课堂知识的掌握情况；研讨课表现主要考查学生的讲解是否清晰、是否有独到见解等；实验表现主要考查学生理论联系实际的能力；期末考试主要考查学生对课程知识点的掌握及拓展理解程度。采用多种形式、多个阶段的考核评价，不仅能够转变教师的教学方法，而且能有效调动学生学习的主动性和积极性。考核形式多样化，每一部分占据不同的分值，让学生可以通过多种方式获取课程分数，由此，也给学生传达了一个思想——一个人的成功取决于多方面因素，引导学生多学、多思、多收获。

3.课程思政的教学思路。围绕“实施科教兴国战略，强化现代化建设人才支撑”主题开展课程思政教学改革，基于“嵌入式智能计算”课程的定位、内容与教学目标，课程思政教学改革的思路如图1所示。依据人才培养特点和专业能力素质的培养需求，围绕课程知识点，提炼思政元素和德育功能，以立德树人为核心科学合理地设计、融入思想政治教育内容。在此基础上，完善教学目标、优化教学内容、改进教学方法、重构评价与考核体系，将思政内容通过润物无声的方式浸润学生，并同步通过教学感悟提升教师自身品德修养。

二、课程思政在“嵌入式智能计算”课程内容中的主要体现

“嵌入式智能计算”课程包括6章授课内容、1次研讨课和2次实验课，依据近3年来（2020年秋—2022年秋）的教学经验及学情分析，针对研究生在爱国主义意识、社会责任感、政治敏感度等方面品德的缺失，以及缺乏目标、难以自律、不善团队合作等方面的不足，将分别从课程知识点、研讨课方式及实验内容中明确思政目标，提炼思政元素和德育元素，有针对性地设计融入方法。以下以理论课1—4章、研讨课、实验课为例说明课程思政在教学过程中的体现。

1.第一章绪论。主要知识点：嵌入式人工智能及计算的发展历程、嵌入式智能计算的应用场景。思政目标：介绍嵌入式人工智能的发展史，在此基础上让学生了解中国在该领域取得的一系列世界瞩目的成就，培养学生的爱国主义精神和创新意识。思政元素和德育元素：爱国主义精神、爱岗精神、科技创新强国意识。融入方法：对嵌入式智能计算与人类、社会发展的关系进行讨论，针对嵌入式智能计算的发展史，论述各国为抢占前沿方向与技术领域制高点出台的一系列国家战略，指出教育、科技、人才是实现国家战略的基础性、战略性支撑，让学生深刻体会当今时代国与国之间在科技层面的激烈竞争，从而强化学生的爱国主义精神、爱岗精神、科技创新强国意识。

2.第二章《智能计算系统》。主要知识点：智能计算系统的结构、智能计算系统的开发难点。思政目标：通过介绍智能计算系统的结构和开发难点，让学生了解我国在智能计算系统领域中的“卡脖子”环节，让学生意识到自主创新的重要意义与价值，坚定科技报国的理想。思政元素和德育元素：自主创新是引领发展的第一动力，坚忍不拔、迎难而上的科学精神。融入方法：通过实际案例和数据对我国在智能计算系统领域的研究现状和产业现状进行描述，让学生认识到我国在智能计算系统领域中的“卡脖子”问题，同时基于其他领域我国已突破的案例指出，自主创新、坚持不懈的积累对于解决“卡脖子”问题的意义，从而推动学生树立自主创新意识，加深对科研工作的热爱，形成正确的世界观、人生观、价值观。

3.第三章《典型机器学习算法》。主要知识点：机器学习基本概念、典型机器学习模型（线性回归、支持向量机、神经网络等）。思政目标：通过机器学习的基本概念和典型模型的建模、求解过程介绍，让学生了解到知识的持续学习与更新对自身成长的重要性及规律性。帮助学生树立正确的人生观，引导学生认同当前必须承担的社会责任（即学习责任），让学生意识到可以采用持续学习新知识、及时内化的方式提升自身的竞争力，逐渐适应社会，同时在遇到困难时，不要悲观失望。思政元素和德育元素：量变到质变的意义，勤奋努力、持续积累知识的意义。融入方法：通过典型案例介绍一万小时黄金定律（天才定律），让学生充分理解人们眼中的天才之所以卓越非凡，并非天资超人一等，而是付出了持续不断的努力。一万小时的锤炼是任何人从平凡变成世界级大师的必要条件，从而推动学生养成勤奋努力、坚持不懈的学习习惯，保持孜孜不倦的学习态度。

4.第四章《嵌入式处理器架构》。主要知识点：处理器架构基本概念、单片机架构、ARM架构、现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array， FPGA）。思政目标：通过处理器架构的基本概念和典型嵌入式处理器架构介绍，让学生了解我国目前在处理器领域的短板，介绍该短板带来的国防问题，同时告诉学生我国为尽快发展该领域付出的巨大努力及意义，进而强化学生的国防意识。思政元素和德育元素：国防意识、国富军强方能国泰民安。融入方法：结合国际动态和时事（例如美国对我国在芯片领域的封锁、无人机在战争冲突中被大量使用，由课程内容进行拓展学习和讨论，让学生明白“弱国无外交、落后就要挨打”的道理，提升学生的国防意识，鼓励学生从事航天、国防等对我国发展具有基石作用的行业。

5.研讨课。主要内容：学生分组讲解嵌入式智能计算领域的案例，教师和学生共同交流案例中的技术问题。思政目标：在不同案例的讨论与交流中，让学生理解事物的多样性，懂得具体问题具体分析的重要性。思政元素和德育元素：具体问题具体分析的重要性、“一国两制”制度的优越性。融入方法：在与学生交流、讨论不同案例时，分析嵌入式智能计算技术在各个案例中的不同使用方式及带来的优势，提炼出“具体问题具体分析”的道理及重要性，引出“一国两制”就是具体问题具体分析的生动体现，进一步传达统一是民心所向、大势所趋的爱国主义教育。

6.实验课。主要内容：学生分组开展基于ARM平台的图像识别分类实现任务实验。思政目标：在实验内容的介绍上，以及实验中与学生交流的过程中，让学生体会到“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”（陆游《冬夜读书示子聿》）的道理，引出我国载人航天精神，让学生理解我国在航天领域的奋斗历程，坚定学生热爱祖国、为国争光的信念，增强勇于攀登、敢于超越的进取意识。思政元素和德育元素：实事求是、勇于攀登、敢于超越。融入方法：在实验的设置与内容安排上适当增加难度，让学生充分体会到知识点在课堂学习与实验中运用的区别，促使学生不断完善自己的实验方法，实事求是地给出实验结果，进而充分体会实践出真知的道理。在此基础上，引出我国和我校在航天事业上的大事件，针对大事件背后的实验历程进行分析，引导学生深刻体会航天精神，在今后的就业去向和工作岗位上形成正确的世界观、人生观、价值观，热爱自己的岗位、热爱祖国，并能够为之努力奋斗。

结语

由于高等院校专业课数量在所有课程中的占比较高，因此，思想政治理论课与专业课程相结合目前已成为高等学校引导学生社会主义核心价值观的主要方式。本文依托“嵌入式智能计算”课程，从课程目标、教学方式、实施思路、教学体现等方面开展课程思政策略的设计与实践，在全方位培养学生在课程学习过程中的多元化知识理解能力及工程实践思辨能力的基础上，积极引导学生弘扬社会主义核心价值观，具备爱国主义情怀，以及不畏困难、勇于挑战的精神，帮助学生树立积极向上的价值观念，为社会主义事业培养技术能力与政治品质兼备的建设者和接班人。