“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”課程思政教學(xué)設(shè)計(jì)研究

方娟 蔡旻 高明霞 蘇醒

[摘 要] 通過(guò)充分挖掘“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”課程中的思想政治元素，通過(guò)典型案例講述課程中涉及的重點(diǎn)知識(shí)，如芯片“卡脖子”的現(xiàn)象、存儲(chǔ)器國(guó)產(chǎn)化等專業(yè)知識(shí)，將愛(ài)國(guó)主義、民族情懷等貫穿滲透到課程教學(xué)中，幫助學(xué)生樹(shù)立文化自覺(jué)和文化自信，引導(dǎo)學(xué)生求真務(wù)實(shí)、實(shí)踐創(chuàng)新、精益求精的精神，明確課程思政教學(xué)目標(biāo)，在知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)中弘揚(yáng)社會(huì)主義核心價(jià)值觀，傳播愛(ài)黨、愛(ài)國(guó)、積極向上的正能量，培養(yǎng)科學(xué)精神，將思想價(jià)值引領(lǐng)貫穿于教學(xué)計(jì)劃、課程標(biāo)準(zhǔn)、課程內(nèi)容、教學(xué)評(píng)價(jià)等主要教學(xué)環(huán)節(jié)。

[關(guān)鍵詞] 課程思政;三全育人;系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

[基金項(xiàng)目] 2021年度北京工業(yè)大學(xué)“三全育人”教師團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)培育項(xiàng)目“面向新工科的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)創(chuàng)新育人模式探索與實(shí)踐”（327000522101）;2020年度北京工業(yè)大學(xué)教育教學(xué)研究課題“新工科背景下物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)產(chǎn)教融合多元協(xié)同育人模式研究”（040000513109）;2021年度北京工業(yè)大學(xué)信息學(xué)部“課程思政”示范課程培育項(xiàng)目“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)‘課程思政示范課程培育計(jì)劃”（040000513114）

[作者簡(jiǎn)介] 方 娟（1973—），女（滿族），遼寧鞍山人，博士，北京工業(yè)大學(xué)信息學(xué)部教授，主要從事計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)研究;蔡 旻（1982—），男，湖南益陽(yáng)人，博士，北京工業(yè)大學(xué)信息學(xué)部講師，主要從事計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)研究;高明霞（1973—），女，河北張北人，博士，北京工業(yè)大學(xué)信息學(xué)部講師，主要從事計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)研究。

[中圖分類號(hào)] G640? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ?[文章編號(hào)] 1674-9324（2021）39-0124-04? ? ? [收稿日期] 2021-05-30

黨的十八大以來(lái)，以習(xí)近平同志為核心的黨中央高度重視教育工作。習(xí)近平總書(shū)記指出：“要堅(jiān)持把立德樹(shù)人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過(guò)程，實(shí)現(xiàn)全程育人、全方位育人”[1]。課程思政的核心與目的是貫徹落實(shí)立德樹(shù)人的根本任務(wù)，通過(guò)對(duì)課程的頂層設(shè)計(jì)，不僅要將課程思政停留在教學(xué)上，而且要上升到育人的高度。“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”課程將采用典型案例植入式的方式，通過(guò)講解華為鯤鵬處理器架構(gòu)、芯片“卡脖子”的現(xiàn)象、RISC處理器、存儲(chǔ)器國(guó)產(chǎn)化等案例，結(jié)合習(xí)近平新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義思想，將立德樹(shù)人、家國(guó)情懷貫穿高校課堂教學(xué)的全過(guò)程之中，推動(dòng)思想政治課程與課程思政的協(xié)同前行及相得益彰，推動(dòng)知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)與理想信念、價(jià)值理念教育的有機(jī)結(jié)合[2]。

一、“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”課程思政教學(xué)設(shè)計(jì)思路

“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”課程是為計(jì)算機(jī)學(xué)科本科生開(kāi)設(shè)的一門(mén)學(xué)科基礎(chǔ)必修課。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，能夠使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念，特別是流水線與Cache技術(shù)所蘊(yùn)含的技術(shù)和思維，學(xué)會(huì)以高層建筑的觀點(diǎn)應(yīng)用算法、硬件、軟件去綜合考察、分析及設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu);培養(yǎng)學(xué)生以性能價(jià)格比的觀點(diǎn)去分析、評(píng)估及設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng);使學(xué)生掌握當(dāng)代迅速發(fā)展的RISC技術(shù)的主要設(shè)計(jì)思想和技巧;了解當(dāng)今計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的先進(jìn)技術(shù)及設(shè)計(jì)思想，包括并行性、可擴(kuò)展性、可編程性等。學(xué)生能運(yùn)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)核心理念和量化思考方式，針對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的瓶頸，運(yùn)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)論、設(shè)計(jì)方法學(xué)，從而具備對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，以及構(gòu)建計(jì)算機(jī)系統(tǒng)復(fù)雜工程的能力[3]。

在教學(xué)設(shè)計(jì)中通過(guò)引入核心價(jià)值觀、大局意識(shí)等方法，通過(guò)具體示例講授國(guó)產(chǎn)芯片的現(xiàn)狀、國(guó)產(chǎn)存儲(chǔ)器的現(xiàn)狀，中興、華為等大事件，培養(yǎng)學(xué)生的理想信念、家國(guó)情懷、民族自信、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、職業(yè)素養(yǎng)、行為規(guī)范等育人元素，以及正確的世界觀和價(jià)值觀。

本門(mén)課程目前已加入北京工業(yè)大學(xué)—華為“智能基座”產(chǎn)教融合協(xié)同育人基地課程培育，并參加了相關(guān)課程培訓(xùn)，對(duì)華為技術(shù)有限公司的鯤鵬系列知識(shí)與教學(xué)內(nèi)容已有一定的了解。同時(shí)，在多年的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的科研中，一直致力于計(jì)算機(jī)芯片、多核處理器、異構(gòu)計(jì)算等前沿知識(shí)的研究，對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展、前沿技術(shù)、社會(huì)需求等有著深刻的理解，具備將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的思想政治元素融入課堂中的良好基礎(chǔ)，可以結(jié)合專業(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容，找到結(jié)合點(diǎn)和切入點(diǎn)，促進(jìn)“教書(shū)”與“育人”的有機(jī)結(jié)合，促進(jìn)“思政課程”向“課程思政”的創(chuàng)造性轉(zhuǎn)化，把思想政治教育融入人才培養(yǎng)的全過(guò)程，實(shí)現(xiàn)思想政治教育與知識(shí)體系教育的有機(jī)統(tǒng)一，培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)主義情懷，以及誠(chéng)信、敬業(yè)等優(yōu)秀品質(zhì)，增強(qiáng)學(xué)生的國(guó)家產(chǎn)業(yè)責(zé)任意識(shí)和使命感，使學(xué)生具備優(yōu)秀的職業(yè)道德品質(zhì)。

二、課程思政教學(xué)計(jì)劃

“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”課程在原有內(nèi)容的基礎(chǔ)上，對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行了案例豐富和設(shè)計(jì)，將課程思政元素進(jìn)行了有機(jī)融合，在課堂中引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立正確的人生觀、價(jià)值觀和道德觀，突出育人導(dǎo)向，從而將思想政治元素真正落實(shí)到課程中[4]。本課程實(shí)驗(yàn)環(huán)境充分，實(shí)驗(yàn)中心提供了足夠的實(shí)驗(yàn)機(jī)房，并全天開(kāi)放，供學(xué)生在非實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)也可以自由使用，完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。課程教學(xué)資源充分，可以同時(shí)滿足“線上+線下”教學(xué)，并通過(guò)學(xué)校的日新學(xué)堂進(jìn)行教學(xué)資源發(fā)放、判作業(yè)等環(huán)節(jié)。多年來(lái)，筆者積累了豐富的教學(xué)題庫(kù)，可以滿足學(xué)生課上、課下的學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)。課程思政教學(xué)計(jì)劃設(shè)計(jì)如表1所示。

三、華為鯤鵬處理器架構(gòu)案例設(shè)計(jì)

本章節(jié)對(duì)應(yīng)第1章第1節(jié)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)架構(gòu)部分的內(nèi)容。通過(guò)對(duì)華為鯤鵬處理器所采用的ARM v8體系架構(gòu)的起源、特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)等講授其在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)及所面臨的挑戰(zhàn)，使學(xué)生充分了解目前國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的芯片發(fā)展歷程、基于鯤鵬處理器構(gòu)建的全棧IT基礎(chǔ)設(shè)施、行業(yè)應(yīng)用及服務(wù)等方面的知識(shí)。通過(guò)課程教授，將過(guò)去中國(guó)IT的基本標(biāo)準(zhǔn)、架構(gòu)、產(chǎn)品和生態(tài)大部分是由美國(guó)IT巨頭制定的，因此存在許多安全和被“卡脖子”的風(fēng)險(xiǎn)等問(wèn)題講授給學(xué)生，讓學(xué)生了解全球IT生態(tài)格局將由過(guò)去的“一極”向未來(lái)的“兩級(jí)”演變，我國(guó)會(huì)逐步建立自己的IT基礎(chǔ)設(shè)施和標(biāo)準(zhǔn)，形成自有開(kāi)放生態(tài)。通過(guò)課程內(nèi)容介紹，在教學(xué)中滲透愛(ài)國(guó)主義教育和民族情感教育，幫助學(xué)生樹(shù)立文化意識(shí)和文化自信，引導(dǎo)學(xué)生求真務(wù)實(shí)、實(shí)踐創(chuàng)新、精益求精的精神，在高校課堂教學(xué)中貫徹立德樹(shù)人全員、全過(guò)程、全方位的實(shí)施，促進(jìn)思想政治課與思想政治理論的協(xié)調(diào)發(fā)展，推動(dòng)知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)與理想信念、價(jià)值理念教育的有機(jī)結(jié)合。