計算機組成原理課程與思政教育結合的研究

曾昭平，付劍鋒，鄭 亮，李 琥

（上海立信會計金融學院 信息管理學院，上海 201209）

計算機組成原理是計算機科學專業中的主干課程，結合計算機組成原理課程的各個部分進行思政教育，有助于在潛移默化中增強學生的思政教育，通過從存儲器、輸入系統和輸出系統、運算器和控制器等方面，結合房住不炒、“一帶一路”、疫情防控、高端制造和黨領導一切等最新政策，如圖1 所示，可以與時俱進地進行思政教育，提高學生的專業水平和思政涵養。

圖1 計算機組成原理與思政教育的結合

一、現狀

（一）堅持黨的領導

黨的十九大把習近平新時代中國特色社會主義思想確立為黨必須堅持的指導思想，深刻闡明了這一指導思想的精神實質和豐富內涵。這一思想體系博大精深，核心內容包括“八個明確”和“十四個堅持”，用黨的創新理論武裝頭腦、指導實踐，體現了理論與實際相結合、認識論和方法論相統一的鮮明特色。《中國共產黨章程（修正案）》將習近平新時代中國特色社會主義思想同馬克思列寧主義、毛澤東思想、鄧小平理論、“三個代表”重要思想、科學發展觀一道確立為黨的行動指南，在各項工作中全面準確貫徹落實，使之成為推動黨和國家事業發展的強大思想武器和行動指南。

（二）目前教育部大力促進思政進課堂

教育部印發的《高等學校課程思政建設指導綱要》，要求所有高校、所有學科專業全面推進高校課程思政建設。其中提出，課程思政建設工作要圍繞全面提高人才培養能力這個核心點，在全國所有高校、所有學科專業全面推進，促使課程思政的理念形成廣泛共識，廣大教師開展課程思政建設的意識和能力全面提升……圍繞政治認同、家國情懷、文化素養、憲法法治意識、道德修養等重點優化課程思政內容供給，系統進行中國特色社會主義和中國夢教育、社會主義核心價值觀教育、法治教育、勞動教育、心理健康教育、中華優秀傳統文化教育。高校課程建設需要科學設計課程思政教學體系，結合學科專業特點分類推進課程思政建設，推動課程思政全程融入課堂教學建設。

（三）計算機組成原理作為計算機專業的主干課程迫切需要結合思政教學

計算機科學與技術專業是計算機硬件與軟件相結合、面向系統和側重應用的寬口徑專業，培養計算機專業高級人才，廣泛從事科學研究、教育、開發和應用的各行各業。

計算機組成原理是計算機專業的核心主干課之一，也是學習計算機其他后續課（如計算機系統結構、操作系統等）的重要專業基礎課。其在先導與后續課程之間起著承上啟下和繼往開來的作用，也是從事計算機設計、開發、應用與維護等工作的基礎。

所以在計算機組成原理課程加入思政內容是對計算機專業學生進行思想教育的重要手段之一。

目前已有部分論文對計算機組成原理和思政教育的結合進行了初步探討，但首先論文數量較少，其次不夠詳細具體，未全面將主要內容與思政教育結合，而且也缺乏一些對最新政策的融合，例如共同富裕、疫情防控等。

本文根據計算機組成原理課程內容的授課過程，探討在教授計算機組成原理這門專業課中如何加入思政教育，具體地從總線、存儲器、輸入輸出系統、運算器和控制器五大方面，結合共同富裕、房住不炒、“一帶一路”、疫情防控、高端制造及黨領導一切等政策，深入淺出地進行思政教育。通過實際教學，提高學生的專業水平和思政涵養。

二、計算機組成原理課程與思政教育的結合

（一）總線與共同富裕的結合

總線是各大部件共享的信息傳輸線，可以結合共同富裕進行講解。

共同富裕指的是全體人民通過辛勤勞動和相互幫助最終達到豐衣足食的生活水平，也就是消除兩極分化和貧窮基礎上的普遍富裕。黨的十九屆五中全會對推進共同富裕作出了重大部署，提出了2035 年“全體人民共同富裕取得更為明顯的實質性進展”的遠景目標，2021 年，《中共中央 國務院關于支持浙江高質量發展建設共同富裕示范區的意見》發布。共同富裕是社會主義的根本原則和奮斗目標，必須把共同富裕擺到更加重要的位置，更加努力實現共同富裕的發展目標。

在講授計算機總線發展歷程中，首先介紹最早部件之間信息傳輸線設計思想是分散連接方式，各個部件兩兩之間有自己的專用連接線，這種早期設計的缺點是造成數據線的重復建設，過多過散，各自為政。由于數據線受到主板面積限制，早期分散連接方法設計的數據線寬度較窄，影響整體性能，所以當代計算機對信息傳輸線進行了重新設計。目前計算機部件之間信息傳輸線設計思想改進為總線連接，各大部件共用若干數據線，這樣避免數據線的大量重復建設，而且由于數據線的精簡，數據線寬度可以設計較寬，傳輸速度隨之提高。計算機內部大家共享數據線資源，共同利用總線進行信息的傳輸，達到了共同富裕的目的，提高了整個計算機的性能。正是類同當前我國的共同富裕政策，各個地區資源共享，而不是各自為政重復建設，這樣集中資源優勢，使得整個國家達到共同富裕的目的。另外我國人多地廣，共同富裕不是同時富裕，而是一部分人一部分地區先富起來，先富的幫助后富的，逐步實現共同富裕。這就類似計算機中的總線結構，不是設計單一總線，而是采取分級總線進行設計，一些高性能部件優先采用高速總線，一些低性能總線采用相對低速總線，這樣各大部件能按照自己的性能水平均衡發展，而且低速總線和高速總線之間可以采用橋等緩沖器進行連接，互聯互通而不是完全隔離，這樣低性能部件在需要時也能利用高速總線和高性能部件有條不紊地進行交流，實現共同富裕，計算機整體性能得以提高。

（二）存儲器與房住不炒的結合

存儲器是存儲信息的部件，可以結合房住不炒的政策進行授課講解。

房住不炒的政策指的是房地產市場需要平穩健康發展，需要全面落實房地產長效機制，最關鍵的就是不管“風吹浪打”，必須堅持房子是用來住的、不是用來炒的的定位，突出住房的民生屬性，避免將房地產作為短期刺激經濟的手段。2021 年7 月22 日，繼此前不久國務院辦公廳印發《關于加快發展保障性租賃住房的意見》后，國務院又召開加快發展保障性租賃住房和進一步做好房地產市場調控工作電視電話會議，深入學習貫徹習近平總書記關于住房工作的重要指示批示精神，研究加快發展保障性租賃住房，進一步做好房地產市場調控工作。

計算機中有海量的數據進行存儲，存儲器也是計算機的核心部件之一，正如住房是一個國家的核心問題一樣，國家需要廣大人民群眾首先安居，其次才能樂業。在計算機的存儲系統的設計中，如果全部采用昂貴的內存條來存儲數據，不能滿足存儲海量數據的要求，這是因為內存條存儲每位數據的價格相對較高，占地面積大，在計算機內部有限的空間中只能放置有限的內存條，這就類似國家不能光建設成本昂貴光鮮漂亮的別墅寫字樓，還需要建設價格實惠、性價比高的居民樓和保障性經濟適用房一樣，這種住房能夠抑制房價，更加經濟實用，讓廣大人民能夠通過自己的努力買得起房，較快地擁有自己的住房，這樣才能吸引更多人才，更加樂業，達到良性循環的住房發展目的。如果房價被炒作太高，將無法挽留多數人才，造成人才流失，就像計算機中如果只使用昂貴的內存條，缺乏硬盤光盤這些輔助海量存儲器，則計算機只能存儲和處理有限的數據，無法發揮計算機強大的數據處理能力。所以房住不炒，建設保障性住房，和計算機內部存儲系統設計思想一樣，既有較好的別墅寫字樓，類似較貴的儲存條，也有適合廣大工薪階層的高性價比經濟適用住房，類似用于存儲海量數據的輔助存儲器。

（三）輸入輸出系統與疫情防控、“一帶一路”的結合

輸入輸出系統是與外界交換信息的接口，可以結合當前對外開放既要大力建設“一帶一路”，又要嚴格防控疫情輸入的形勢進行教學。

隨著德爾塔變異株流行，全球疫情大幅反彈，我國外防輸入壓力持續上升，截至2021 年8 月14 日，全國本土確診病例涉及16 個省份，有多個中高風險地區，國家衛生健康委派出多個工作組在地方督查指導工作。圍繞近期多點散發的疫情防控新形勢，我國防疫工作的頭等大事就是深刻認識疫情防控就是“國之大者”，保證守土有責，采取堅決果斷措施處理當前疫情，堅持生命至上，構筑最大疫苗免疫屏障，實施預防為主，決不讓來之不易的防控成果前功盡棄。

計算機中的輸入輸出系統的設計思想也是堅持數據正確輸入輸出的原則，不隨意讀寫外部設備的數據，而是通過一定的控制機制，進行握手和數據驗證等操作，保證數據正確有序地進出計算機。首先輸入輸出接口中斷機制類似外來航班需要申報，其次數據讀寫機制采用循環冗余校驗編碼，類似旅客必須經過病毒檢測呈現陰性，通過各種嚴格的消毒程序和防控措施，這樣才能避免錯誤的數據輸入到計算機，避免造成計算機內部數據混亂。在當前疫情防控的嚴峻形勢下，和其他國家的人員交流，正是通過這樣類似的嚴格校驗過程，確認旅客無感染才能允許進入國內，避免造成病毒流行擴散。

“一帶一路”（The Belt and Road）是“絲綢之路經濟帶”和“21 世紀海上絲綢之路”的簡稱，2013 年9 月和10 月由中國國家主席習近平分別提出建設“新絲綢之路經濟帶”和“21 世紀海上絲綢之路”的合作倡議。“一帶一路”旨在借用古代絲綢之路的歷史符號，依靠中國與有關國家既有的雙多邊機制，借助既有的、行之有效的區域合作平臺，高舉和平發展的旗幟，積極發展與沿線國家的經濟合作伙伴關系，共同打造政治互信、經濟融合、文化包容的利益共同體、命運共同體和責任共同體。

計算機中的輸入輸出系統與其類似，既要保證數據正確地輸入輸出，又要能夠接納各種各樣的設備。通過制定共同的標準，輸入輸出接口和輸入輸出設備都按照共同的標準進行設計，例如鼠標鍵盤都按照USB 標準設計，任意按照這種標準設計的鼠標鍵盤，都可以插入到支持USB 標準的計算機上工作，這樣就能方便地達到各種計算機輸入輸出設備與計算機內部之間的互聯互通。我國通過和廣大伙伴國家共同建設“一帶一路”，將我國的技術標準輸出到國外，既幫助各個國家高效便利地完善基礎設施建設，也可以同我國國內基礎設施建設標準保持一致，為我國擴大進出口貿易，與世界各國人民合作互贏。

（四）運算器與高端智能制造的結合

運算器是進行各種算術和邏輯運算的部件，可以結合中國工業不斷升級換代的發展理念進行講授。

習近平總書記強調，“我們要順應第四次工業革命發展趨勢，共同把握數字化、網絡化、智能化發展機遇”。經李克強總理簽批，國務院印發的《中國制造2025》，部署全面推進實施制造強國戰略，是我國實施制造強國戰略第一個十年的行動綱領，以推進智能制造為主攻方向，以滿足經濟社會發展和國防建設對重大技術裝備的需求為目標，強化工業基礎能力，提高綜合集成水平，完善多層次多類型人才培養體系，促進產業轉型升級，培育有中國特色的制造文化，實現制造業由大變強的歷史跨越。

計算機內部的核心部件運算器類似加工廠，最初也只能做些簡單的加減運算，對數據這些產品只能做一些簡單的再加工，類似我國早期工業水平落后，只能做簡單的代加工，例如服裝生產、玩具制作及電器組裝等，附加值很低。隨著計算機硬件水平的提高，運算器通過組合加法器和各種邏輯門，可以實現更加復雜的乘除運算，更加精準的浮點運算，以及快速批量處理海量數據。類似我國工業發展到一定水平，從簡單的機械設備逐步發展升級為各種精密智能設備，這樣就不只是簡單做些服裝加工電器組裝等低附加值工作，而是開始進行高端制造，例如大飛機制造項目、高精度芯片設計，這是計算機發展的道路，也是我國工業制造不斷升級換代的發展道路。

（五）控制器與堅持黨領導一切結合

控制器是控制各大部件的核心部件，可以堅持黨領導一切的這一理念進行對照講解。

歷史和實踐反復證明，一個國家、一個政黨，領導核心至關重要。習近平總書記在黨的十九大報告中指出，要“堅持黨對一切工作的領導”，并將其作為新時代堅持和發展中國特色社會主義基本方略的第一條，強調“黨政軍民學，東西南北中，黨是領導一切的”，提出新時代黨的建設總要求首要的是“堅持和加強黨的全面領導”。習近平總書記成為全黨擁護、人民愛戴的黨的核心、軍隊統帥、人民領袖當之無愧，是歷史的選擇、人民的選擇、實踐的選擇。

計算機內部的核心部件控制器，根據指令發出控制信號，控制整個計算機各大部件有條不紊運行，共同完成計算任務。沒有控制器的統一協調指揮，其他部件則陷入混亂，例如總線不知道何時開始傳輸數據，存儲器不知道數據要寫入到哪里或者從哪里讀取數據，輸入輸出系統不知道讀寫哪些外設，運算器不知道要做哪些數據處理工作，整個計算機將不能工作。有了控制器，則通過控制器統一按照順序發出控制信號，從外部設備輸入數據，并控制數據在計算機內部的傳輸，將數據傳送到指定的地方，當數據要進行處理的時候，會送到運算器，然后告訴運算器所要進行的操作，運算器處理后的數據又繼續在計算機中流轉或進行進一步的再處理，所有的這一切都是由控制器執行指令控制各大部件共同完成。這就類似社會主義現代化建設，都是在黨的統一領導下，總覽全局，統籌管理，國內大力發展高端制造業，與世界各國交流人才和資源，這樣才能高效有序地進行社會主義現代化建設。通過類似計算機內部控制器的統一管理，我國的發展速度逐步趕超美國等發達國家。

三、結束語

（一）實際教學效果

通過以上方法，將思政教育融入計算機組成原理專業主干課的教學中，可以使得學生掌握國家最新的政策，提高政治思想水平，達到潛移默化自然而然的教育目的。通過對部分學生進行問卷調查，結合思政教育之前和之后的教學效果對比，學生的思想政治水平相對以前大大提高，見表1。

表1 結合思政教育前后對政策清楚的學生比例

（二）改進方向

目前的教學實踐還存在不少不足之處和可改進方向，有的計算機組成原理內容還可以更加細致，發掘更多的思政教育元素，例如總線判優機制可以和機動車禮讓行人結合，培養學生的道德修養；高速緩存可以大大提高計算機系統的存儲性能，可以和黨員先鋒帶頭作用結合起來。有的最新政策還未能完全涵蓋，例如打擊部分企業壟斷，例如遏制低俗娛樂風氣等。另外，除了問卷調查之外，還可以增加思政測試題，以便更加準確了解學生的學習成果，獲得學生更多的反饋，達到更好的教書育人的目的，這些都有待將來進一步地研究和改進。