2016 年 12 月全国高校思想政治工作会议上,习近平总书记强调,“要坚持把立德树人作为中心环节,把思想政治工作贯穿教育教学全过程,实现全程育人、全方位育人,努力开创我国高等教育事业发展新局面”[2]。
由于学科特点,电子类课程教学之前专注技术领域,着重培养学生的应用能力和创新能力,而思想政治与电子技术的跨度比较大,相互融合嵌入的基础相对薄弱,学生不容易产生共鸣,简单罗列思政元素不可能达到预期的教学效果。而国产FPGA开发设计既包含专业技术应用,本身也蕴藏着丰富的思政教育元素。专业教师可以从其中的前沿知识、工程案例、科研故事、国产替代、技术追赶等内容中深挖思政元素,无需刻意嵌入就能在知识传播中无声融入家国情怀、政治认同、哲学思辨、法制法规和职业道德等思政内容。比如有些高校采用的国产FPGA是广东高云(GOWIN)半导体科技股份有限公司的产品,该公司先后推出两个家族、四个系列的FPGA产品,涵盖了11个型号、50多种封装的芯片,同时发布自主知识产权EDA开发软件并持续改进[3]。2018年,高云公司宣布研发成功国内首款28nm中高密度FPGA芯片,虽然工艺水平仍然不算先进,但技术起步态势迅速。尽管2021年美国国防部以“支持中国人民解放军获得先进的技术和专业知识”为理由,将包括高云半导体在内的9家公司列入“涉军企业名单”进行了技术限制,但高云公司仍然继续坚持发展完全自主产权的FPGA产品及配套方案并深耕生态建设。
当学生们采用国产FPGA为核心设计电子系统实现教学课程中的目标任务,在不断的实践过程中,既更好地学习和掌握包括FPGA开发等相关课程的教学内容,也更深入了解国产FPGA软硬件,激发他们对国内相关行业的兴趣。显然国产FPGA的教学引入对于相关课程思政拓展了维度,提升了亲和力和针对性,在为国家高科技产业发展培养后备力量方面有事半功倍的效果。
1. 国产FPGA教学基本应用
数字电路设计与实现在电子类专业课程体系中占有极其重要的基础地位。以功能固定的通用中小规模集成电路搭建数字电子系统的传统方式不但在实际工程中已逐步淘汰,在课时有限资源有限的本科教学中也难以让学生获得好的体验。而利用硬件描述语言(Hardware Description Language,HDL)设计与FPGA实现教学中讲授的各种单元和系统电路,则可以让学生能更深入地学习掌握课程内容,更便捷地验证和运用所学知识。不少数电课程从组合逻辑电路教学开始就与HDL建模及FPGA硬件实现融合一体,从编译码器、进制码变换、触发器、寄存器、计数器、状态机到定时器数字钟这种层次化综合性实验电路设计,硬软结合提升了教学效率和灵活性,丰富教学手段,还能降低教学成本。