优秀课程思政案例示范—电气工程CAD

为贯彻实施教育部《高等学校课程思政建设指导纲要》，推进华北理 工大学课程思政建设，提高教师课程思政建设能力，学校将于即日起通过教师教学发展中心公众号推送课程思政系列优秀案例。

小编将从课程思政教学目标、课程思政案例内容、思政目标的实现和教学设计四方面介绍每门课程思政优秀案例，文末还将展示该优秀案例的教学视频。希望通过系列优秀案例分享，提升教师课程思政教学能力，优化课程教学设计、创新课程教学载体，提高课程思政建设水平，实现思政元素润物无声的育人效果。

教师简介

何茜，女，电气工程学院电气工程及其自动化专业教师。主要参与《电气工程CAD》讲授。主持和参研2项省级以上科研项目和教改项目。曾获得校级课程思政一等奖、校级基本功大赛二等奖。

课程简介

《电气工程CAD》是电气工程及其自动化专业本科三年级开设的选修课程，本课程主要采用“教、学、做合一”的教学理念和项目式开发的教学思路，讲解常用的电气制图规范和印刷线路版图的绘制，培养学生识图、绘图、设计电路图的能力。本课程的教学主要任务是讲解常用的电气制图规范。在AutoCAD环境中学会绘制电气图的基本操作，同时课程还讲授电子线路设计基础知识以及电子线路设计软件Alitum Designer的基本使用方法，经过实验训练，使学生能够熟练地绘制印刷线路板图。通过识读电气主接线图，塑造学生识图的基本能力，同时展现行业的特色，了解制图规则，塑造学生严谨务实的职业精神。注重培养独立设计电路图的能力，塑造创新思维。

一

教学目标

（一）本讲的课程思政教学目标

1.本节课贯穿“弘扬大国之光”的理念和目标，通过使学生了解我国印制电路板的工业发展历程和工业标准（思政），帮助学生理解印制电路板的结构和种类（教学）；通过使学生体验科技发展、大国立场和时代担当（思政），帮助学生了解印制电路板设计在行业领域的作用，激起行业热情，增强大国自信（教学）。

2.通过讲解“典型案例”目前手机芯片市场份额，华为麒麟芯片的自主研发，将塑造大国信仰、科技独立自主的传承等案例融入（思政目标），增强学生对专业的理解和认同，提升专业基础知识和自主设计学习热情（教学目标），使学生理解电子科技对国家政治、经济中的重要性。

3.通过线上线下、多元化的教学形式和方法的应用，将爱国主义、专业责任担当传递给学生，帮助学生树立牢固的职业精神，坚定学习电气专业和从事专业领域的信心，将科学育人和学科育人相结合，将中国创造的使命感与个人的学习和发展紧密联系起来，在潜移默化中实现思政教育。

（二） 案例如何体现课程思政教学目标

1.扩展学生科学前沿理论，增强科学信心

采用“视频+主题讨论”方式，通过对印制电路板的发展，和近年来板层厚度的比较、多层板的发展、电镀工艺的进步、PCB产品结构等数据分析，在突出印制电路板的结构和组成的基础上，使学生通过直观数据更好的理解印制电路板的发展，在数据的直观冲击下激发学生的爱国热情，坚定大国信心。

2.引导学生树立使命感和责任感，增强大国信念

采用“提问+启发”方式，对当前手机芯片的型号设问，结合当下由美国挑起的贸易战，对华为麒麟芯片崛起进行背景分析，突出印制电路板设计在我国电子领域的发展中起到的关键性作用，使学生通过切身体验和具体电路板设计案例更好的理解印制电路板设计和芯片的自主创新带来的福利，从而强化学生对整个行业领域萌生的责任感。

二

课程思政案例内容

（一）案例的引出

情景1：（课前）

1.发布资料：Altidium Designer的发展。

2.发布主题讨论：Altidium Designer的发展历史和主要内容。

3.发布任务：对我国电子设计自动化的改革进行探索。

情景2: 课堂活动

1.请各位同学拿出手机，打开系统设置，查看手机的序列号（IMEI）第七位和第八位。

2.有多少同学的序列号是40（北京），48，60（东莞），62，80，81，92，93？

引出PCB板的生产技术水平逐渐成为衡量一个国家科技发展的重要指标，我国芯片的制造在全球占据首位，那么其中又有多少是属于中国创造的呢？引出华为麒麟芯片。

（二）案例内容

情景3：（课中）

1. Altium Designer的发展（10分钟）

授课内容：

Altium Designer 是通过20世纪80年代的电子设计自动化发展到现在，形成的一个完整的电子设计软件。Altium Designer 在单一设计环境中集成板级和FPGA系统设计、基于FPGA和分立处理器的嵌入式软件开发以及PCB版图设计、编辑和制造，并集成了现代设计数据管理功能，使得Altium Designer成为电子产品开发的完整解决方案。

教学活动：

教学活动1：互动环节。此处可引导学生，在日常中看到的电子芯片、电路印刷版在电器设备中的功能以及电路实验课焊接电路板的过程，强化Altium Designer在电子自动化设计中的地位和完整性。

教学活动2：课程思政：通过理论联系实际，将学习到的理论知识用于实际工程问题中，从而能深入理解理论含义，进一步提高学生对于科技发展的信心，树立学生科学信仰。

2. Altium Designer的功能（15分钟）

授课内容：

Altium Designer作为最佳的电子开发解决方案，Altium Designer将电子产品开发的所有技术与功能完美地融合在了一起，其所提供的设计流程效率是传统的点式工具开发技术所无法比拟的。与以前的Protel版本相比较，Altium Designer的主要特点及功能如下。

1）一体化的设计流程

2）增强的数据共享功能

3）可编程器件的充分利用

4）完全的约束驱动设计

5）结构化的设计输入

6）面向各种处理器的嵌入式软件设计

7）高密板和高速信号设计的支持

教学活动：

教学活动1：互动环节。

（1）案例形式：《华为新纳米系统芯片》小视频+互动

（2）视频名称：《华为新纳米系统芯片》

时长：1分1秒

视频下载来源：学习强国网站

访问地址：

https://article.xuexi.cn/articles/index.html?source=share&art_id=2097644538700806775&showmenu=false&study_style_id=video_default&t=1561361310754&share_to=wx_single

（3）为什么华为芯片的崛起备受关注？一个芯片的研发究竟有多难？

A. 印制电路板（PCB）是芯片的载体，芯片又称为集成电路（IC），自五十年代我国印制电路板在国际市场上从无到有，我国已掌握印制电路板的成熟制造工艺。通过数码科技领域的不断进步和创新，单靠国外进口芯片的需求已经远远不能满足市场的发展，为此，我国芯片的研制需加紧步伐。

B. 过去我国在数码科技领域一直处于滞后状态，原因在于我国在芯片研发方面得不到技术支持，所以一直以来都是靠国外进口来满足市场需要。这样一来，就经常受到一些国家的限制，如果遇到其它国家的技术封杀，国内某些行业就会出现停滞状态。为了改变这种被动局面，国内不少企业都投入到了芯片研发的项目上。

图1：我国自主研发芯片示意图

C. 研发芯片说起来容易做起来难，因为一个芯片一旦研发成功，就意味着将批量生产，如果性能达不到要求，有可能功亏一篑。所以要研发成功一个芯片，要经过无数次的试错，而这些试错需要大量的时间和金钱，粗略估算下来，一个小小的芯片一次投片费用高达几十万，制造工序多达几千道，历时近十个月才能完成。这样的成本，不是任何一个企业都能承担得起的。

D. 芯片是一种高科技产品，虽然体积小到容易掉落，但是芯片上面的晶体管多达上亿个，任何一个小晶体管出了问题，都会导致产品研发失败，所以必须经过无数次的试错，而且试错的难度也是非常大。除了试错难题，芯片制造的关键设备，如光核机这些东西因为受国际上某些国家的控制，所以无法采用这些先进设备进行研发，也导致了我国芯片研发滞后的原因。不过芯片研发人员坚信，只有想不到，没有做不到。

教学活动2：课程思政：通过视频和互动模式使学生认识到科技创新的重要性，更培养学生独立自主研究的精神；同时芯片研究之间难也塑造学生艰苦奋斗的精神，不畏艰难，勇往直前。

三

分析讲解

（一） 重点分析：案例与本讲内容的关联度

本讲课的内容是“印制电路板的基础知识”，知识性的教学目标是印制电路板的发展背景和作用，课程思政的案例《华为新纳米系统芯片》在科技领域的发展作用，和本讲课的印制电路板的发展背景和作用是完全契合的。课程思政案例同时也是课程专业知识的典型案例，专业知识和价值分析同步同向同过程完成。案例最后进行的总结和升华，也同时提升了本讲课“印制电路板的基础知识”专业知识的站位和理论层次，即：其一，印制电路板的根本作用是作为芯片的载体，在我国历史上经历从无到有的发展历程。其二，更好的理解印制电路板在科技创新领域的作用，从芯片的自主研发映射出大国崛起的科技表现力。

（二）如何达成课程思政预期目标：采取适宜的教学方法和教学模式。

1.案例导入使用参与式课堂活动的方法，将学生带入亲身的经历体验中，利用日常中使用频繁的手机为导线，引出我国生产制造印制电路板的现状，加深学生对印制电路板作用的了解，本讲导入将印制电路板的功能作用和使用频率较高的手机相结合，逐尔将学生带入到价值思考中，为后面课程思政的开展做好思想准备。

2.使用视频对《华为新纳米系统芯片》进行简单介绍，并把华为芯片的崛起和美国引发的贸易战相结合，即涵盖了电路板设计的基本过程，又使学生感受到印制电路板工艺的发展前景。小视频有利于提升学生的兴趣，直观地感受到我国科技的发展前沿以及承受的发展阻力。

3.使用讲授法，通过小视频《华为新纳米系统芯片》讲述芯片在科技发展领域起到的作用，绘制行业领域的发展蓝图，为学生树立专业信心。同时，在科技发展的道路上，荆棘与鲜花并存：我国自主研发的芯片受到欧美国家的排挤与牵制，使学生感受到科技的发展来之不易，在无数个日日夜夜科技人员的艰苦钻研和我国政府的大力支持下，才有了今天自主研发的成果；目前华为芯片的市场占有量持续上升，华为芯片已成为世界排名第三的自主研发芯片，虽和世界前沿的科技还有一定差距，但我国科技的发展日新月异，时代的步伐需要当代科技人才继续迈进，为学生树立大国自信和专业的发展蓝图，争取在社会中做出自己的一份贡献。

四

教学设计

五

案例视频

教师教学发展中心

感谢电气工程学院

何茜老师供稿

教师教学发展中心

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