計算機組成原理課程思政教學的設計與實施*

寧菲菲 李輝利 劉佳騰

平頂山學院軟件學院 河南 平頂山 467000

引言

《計算機組成原理》是計算機類專業的一門專業基礎課。課程主要講解計算機五大硬件運算器、控制器、存儲器和輸入輸出系統的基本組成和工作原理、幫助學生掌握計算機硬件基本理論和相關技術，了解計算機系統硬件設計與開發的基本技術，關注計算機硬件發展的新技術和新方向。

在長期的課程教學過程中，更多地關注于培養學生對計算機硬件基本組成和工作原理的理解能力、利用仿真軟件實現簡單硬件設計和優化的能力[1]，而對學生的思想政治教育則存在流于形式、思政元素引入粗糙生硬等問題[2]。為貫徹落實全國高校思想政治會議“要把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現全程育人、全方位育人”的精神，加強專業課程與思想政治教育同向同行，積極探索在計算機組成原理課程教學中融入思想政治教育的有效途徑。

1 課程思政存在的主要問題

1.1 思政教育與專業課相互分離

部分專業課教師只關注專業知識與技能的傳授，認為思政教育是思政課教師和輔導員的工作，與專業課教師無關。隨著思政教學的宣傳推廣，多數教師逐漸認識到思政教育的重要性，開始嘗試在專業課教學中融入思政教育。

部分專業課教師選擇在授課過程中分割出5分鐘左右的時間段向學生傳播馬列主義、毛澤東思想等政治學習內容的現象屢見不鮮，部分教師認為這就是專業課程與思政教育的相融合。這樣的思政教育模式導致專業課與思政教育“兩張皮”、貌合神離，不僅達不到思政教育的育人目的，還會引起學生的抵觸反感情緒。

1.2 思政教學切入點不合理

教師在授課過程中問題意識不清晰、不去挖掘專業知識體系本身蘊含的思政元素，導致不能有效把握課程思政教育的切入點，思政教育在專業課程中的融入不自然、不合理，學生參與度低，教學效果差強人意。

1.3 思政教學方法單一

教師在開展思政教學過程中比較多的是采用觀看小視頻、自主查閱的形式。由于課堂時間有限，部分教師為了提高課堂教學效率，會在小視頻觀看過后就直接轉入專業課教學，視頻所蘊含的思政內涵讓學生自行內化吸收，學生參與感不強，思政教學效果也差強人意。

2 課程的教學目標及思政目標

根據人才培養方案中課程對畢業要求的支撐關系、課程的教學內容及特點，將《計算機組成原理》課程的教學目標及思政目標確定如下：

教學目標1：能夠將數據表示、運算方法、存儲結構、指令系統和CPU工作原理等專業知識用于計算機應用領域工程問題的推演、分析，并對計算機硬件相關組成解決方案進行評價。

教學目標2：能夠將計算機系統層次化結構概念、指令集體系結構的基本知識和基本實現方法運用到硬件系統設計與開發等問題，并進行優化和改進。

教學目標3：能夠綜合運用計算機組成的基本原理和基本方法，對有關計算機硬件系統中的理論和實際問題進行計算、分析，對一些基本部件進行簡單設計和判斷計算機復雜工程問題的關鍵因素（如C語言)中的相關問題進行分析。

思政目標1：深刻認識自主研發和自主知識產權的重要性，喚醒學生的專業使命感，激勵學生奮發圖強。

思政目標2：理解硬件開發中團隊協作的重要性，培養團隊組織與管理能力。

思政目標3：激發學生的民族自豪感，不盲目自大，也絕不妄自菲薄。

思政目標4：科學嚴謹的工作態度，精益求精的工匠精神。

3 課程思政教學設計

3.1 挖掘思政切入點

習總書記指出“好的思想政治工作應該像鹽，但不能光吃鹽，最好的方式是將鹽溶解在各種食物中自然而然吸收。”因此，深挖教學內容與思政元素的結合點是課程思政教學能夠取得良好效果的根本。如果把課程思政教學比作做飯，那么在教學過程中何時融入思政教學就好比是做飯過程中什么時候放鹽，而對思政教學量的把握就好比是做飯過程中要放多少鹽。只有適時，才能讓教學內容與思政案例絲滑銜接；也只有適量，才能讓學生樂于接受。只有做到適時適量才能把課程思政教學這頓大餐做的色香味俱全，以達到思政教學目標。

表1給出了計算機組成原理課程中每個章節中所蘊含的思政元素以及所支撐的思政目標。

表1 計算機組成原理課程思政元素

3.2 豐富教學方法

《計算機組成原理》課程知識難度較大、理論性較強，長期以來，課堂教學氣氛不夠活躍。如果能夠將思政教學以豐富多樣的教學形式融入課堂教學，不僅能夠很好地調動課堂氣氛，而且能夠幫助學生實現知識、思政雙豐收。

3.2.1 采用多元化教學方法。課程思政教學根據案例特點，可以靈活采用自主查閱、小組討論、播放短視頻等教學方法和手段。多元化的教學方法不僅能夠豐富課堂教學、帶動課堂氛圍，還能培養學生的自主學習能力、分析表達能力[3]。

3.2.2 線上線下相結合。線下授課過程中，教師可以運用學習通等App開展調查問卷、主題討論，拉動學生的積極性，讓學生更好地參與進來。

課堂上的時間畢竟是有限的，而思政育人是一項持久戰。因此，教師可以將相關的思政教學資源，如短視頻、文章等添加到網絡課程平臺中，以方便學生隨時隨地學習。

4 課程思政教學實施

下面，將以《計算機組成原理》中CPU的結構和功能一章為例來闡述課程思政教學的實施過程。

CPU的結構和功能一章主要講解CPU的發展歷史、CPU的結構以及各組成部件的功能。本章的教學目標主要有：

教學目標1：能夠闡述CPU的基本結構。

教學目標2：能夠分析CPU各部件的主要功能。

教學目標3：激發學生的民族自豪感；讓學生認識到自主研發和自主知識產權的重要性；喚醒專業使命感；認識自我，發揮專長，團隊協作。

CPU的結構和功能一章的課程思政教學主要從四個方面展開，課程思政教學設計思路如表2所示。

表2 課程思政教學設計思路

在教學過程中，主要通過以下4個案例展開思政教學：

思政教學案例1 在講解巨型機所使用的CPU時，向學生提出問題：2022全球超算排名前十的雙威太湖之光、天河-2A采用的是哪款CPU芯片？首先讓學生自主查閱資料，然后重點介紹雙威太湖之光所采用的CPU是自研芯片，而天河2A的前身天河2號采用的是Intel“至強”處理器，天河2號的升級受到2015年美國所發布的禁止向中國4家國家超級計算機機構出售“至強”芯片的影響，2017年廣州超算中心使用國產加速器Matrix 2000取代原本的英特爾Xeon Phi加速器對天河2號超算系統進行升級。接下來，帶領學生討論分析禁售的利與弊，禁售短期內造成“天河二號”升級計劃拖延，但長期來看“是倒逼中國推進超算國產化戰略的重要機遇”[4]。

最后，教師進行總結，讓學生正確認識我國經濟實力以及和發達國家的差距，樹立建設科技強國的信心和決心；激發學生的民族自豪感、認識到自主研發的重要性。

思政教學案例2 在講解手機處理器時，通過學習通發起主題討論：你的手機使用的哪款處理器？通過對學生回復的展示，發現麒麟系列處理器的占比達到近65%。通過這個主題討論和回復展示，可以真切直觀地感受到學生對于國貨的支持、對于進口商品的理性看待。

思政教學案例3 緊接著教學案例2，向學生發起提問：麒麟處理器是國產芯片嗎？通過自主查閱資料，學生了解到雖然華為在手機處理器領域實現了自主設計，但不能自主生產，導致一直到20年都沒有企業能為其代工生產。然后通過短視頻的形式，讓學生了解芯片制造所需的光刻機以及芯片制造的工藝流程。引導學生重視自主研發和自主知識產權、喚醒學生的專業使命感、激勵學生奮發圖強、正確認識，不要盲目自大。

思政教學案例4 在講解CPU的結構和功能時，首先向學生介紹CPU的主要部件及各部件的功能。通過學習通發起主題討論：你想成為CPU的哪個部件？通過對學生回復的展示，可以發現有些同學想像運算器一樣發揮運算能力，畢業后從事技術型工作；有些同學則想如控制器一樣發揮流程控制能力，畢業后從事管理型工作；也有一部分同學想像寄存器一樣從事基層服務工作。通過這樣的一個主題討論，鼓勵學生要正確認識自我，善于發現自己的閃光點，并積極發揮個人專長，進而在集體中經團隊協作發揮小宇宙的力量。

5 教學效果分析

在專業課程中恰當適時地融入思政元素，通過自主查閱、主題討論和短視頻等形式開展課程思政教學，既能活躍課堂氣氛、提升學生參與度，也使學生在學習專業技能的同時，達到增強專業認同感、激發學生的民族自豪感；讓學生認識到自主研發和自主知識產權的重要性；激勵學生發揮專長等目的。

6 結束語

將思政元素融入《計算機組成原理》的課堂教學實踐取得了一定的成績，但課程思政是一項長期工作，需要時刻了解學生的思想動向，不斷挖掘專業知識與思政元素的契合點、豐富教學方法、完善教學方案，使學生對課程思政變得喜聞樂見，真正實現“三全”育人。