發現科學之美的課程思政教學實踐

［摘 要］文章以計算機組成原理開展專業課程思政教學為例，分析了理工類課程思政教學改革面臨的挑戰和機遇，論述了通過課程思政教學實踐體現出來的“發現科學之美”育人主題的實現途徑，分析教學效果，對扎實推進專業課程思政教學成果在實踐教學、持續改進和教學效果有效反饋及評價等方面進行了反思，為專業課程挖掘思想政治教育元素、確定思政育人主題、發揮示范引領作用提供參考借鑒。

［關鍵詞］課程思政；計算機組成原理；價值塑造；科學精神

［中圖分類號］ G642 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2023）13-0063-04

課程思政是當前各方高度關注的理論和實踐問題，引發了高校思想政治工作的理念、模式的深度變革。長期以來，黨和國家高度重視課程的育人作用，特別是進入新世紀以來，發揮課程的育人作用被反復地強化[1]。習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調，要堅持把立德樹人作為中心環節，提出了思想政治工作貫穿教育教學全過程、實現全程育人、全方位育人的總體要求，使我國高等教育事業迎來了發展新局面，在廣大高校師生中引發了強烈反響[2]。全國所有高校在各門專業課程的教學實踐過程中開展了課程思政教學研究，發掘各類課程的思政元素，發揮課堂教學在育人中的主渠道作用，把思政教育與各類課程專業知識和能力有機融合，探索能夠實現知識傳授、能力培養和價值塑造的具體途徑。

課程思政的重點在于高校的各類專業課程，難點在于理工類的專業課程。對專業課程思政的科學內涵理解、邏輯架構把握、思政元素挖掘、教學設計研究是理工科教師落實課程思政的關鍵。在北京警察學院探索推進課程思政的過程中，計算機組成原理課程作為本科優質專業課程代表，開展課程思政建設，發掘專業課程思想政治教育元素，確定思政育人主題，整合教學資源，構建與其他課程協同育人的工作機制，提高課程思政教學實踐的科學性與有效性，對于實現教育教學全程、全員、全方位育人，發揮示范引領作用，推進專業課程思政具有重大的啟示意義。

一、計算機組成原理教學面臨的挑戰和機遇

在網絡安全執法專業課程體系當中，計算機組成原理課程是實施系統能力培養和提升硬件設計能力的核心專業基礎課，處于承上啟下的地位，對學生構建計算機科學技術的知識體系提供基礎支撐。課程以馮·諾依曼模型為起點，通過教學使學生掌握單處理器計算機系統中主要部件的工作原理、組成結構以及相互連接方式，掌握指令集體系結構的基本知識和基本實現方法，對計算機硬件相關問題進行分析，并能夠對相關部件進行設計，理解計算機系統的整機概念，能夠綜合運用計算機組成的基本原理和基本方法，對高級程序設計語言（C語言）中的相關問題進行分析，具備軟硬件協同分析和設計能力，為進一步學習計算機操作系統、計算機網絡、網絡對抗技術、惡意代碼分析等后續課程，全面培養計算機軟硬件系統認知、設計能力奠定堅實理論基礎，具有理論性強、內容多、抽象程度高、難度大等特點，是一門多年來被普遍認為既難教又難學的課程。

在“三全育人”目標的指引下，計算機組成原理課程從育人維度來反思課程價值，為實現思政寓課程、課程融思政，致力于實現提高學生的思想水平、政治覺悟、道德品質、文化素養的教學目標，是傳統教學面臨的新挑戰。傳統專業課程教學實踐往往存在一個認識上的誤區，認為價值引領應該由思政課來完成，而專業課程則注重教學內容，負責知識傳授和能力培養。計算機組成原理以單處理器計算機系統中主要部件為基本對象，反映計算機的構成和運行機理，側重邏輯，偏重推理，具有客觀性，并超越意識形態，具有普遍性，要求掌握相應的知識要點、技術手段、設計思想、運算方法、工作流程等，學生接受的教育重點在技術和知識層面，最后實現技術和知識的綜合運用。因此，在傳統的教學實踐過程中重“術”的掌握和運用，缺少“道”的闡發和弘揚[3]，使得一些學生缺乏“道”的自覺，特別是價值上的引領和啟示，這正是需要從課程思政的角度進行加強的，而且課程思政不應該被列為一個單獨的教學環節，而要使其貫穿整個教學過程。

計算機組成原理以專業知識技能為載體，確定了敬畏且熱愛科學的育人主題。專業課程的實踐性具有強大的說服力和感染力，有利于開展職業素養和科學精神教育，有助于將課堂思政教育主渠道的功能發揮最大化。該課程在知識和技能傳授的同時，更注重學生對科學創新的思考、對公安責任意識的審視，使學生認清當前計算機“卡脖子”技術產生的根源，正確認識優勢和差距，堅定理想信念，培養家國情懷、工匠精神、政治擔當，激發學習興趣，并愿意為改變“重軟件、輕硬件”的現狀付出努力，這正是時代提供給該課程深化教學改革與實踐的良好契機。

二、發現科學之美的課程思政教育實踐

（一）言傳且身教

立德樹人的關鍵在于言傳，更在于身教。真正好的課程思政效果是使學生“親其師，信其道”。專業課教師對待教學的態度、言談舉止，都起到了非常重要的立德樹人作用，這個作用甚至可能比苦口婆心和聲情并茂地說教更有效果。事實上，學生學習某門課的最大收獲，往往不是其中的知識，而是他們心目中的學術楷模是如何看待上課這件事的[4]。學生對科學、專業和課程的熱愛程度可以映射出教師對教學的熱愛程度。正如習近平總書記在全國學校思想政治理論課教師座談會上強調的，“讓有信仰的人講信仰，善于從政治上看問題，在大是大非面前保持政治清醒”[5]。公安高校的教師，想開展好課程思政，必須不斷提高自身修養和豐富專業學識，在宏觀層面須牢固樹立政治意識、大局意識、核心意識、看齊意識，切實做到忠于黨、忠于國家、忠于人民、忠于法律；在微觀層面要始終堅持學術研究無禁區、課堂講授有紀律、言論行為有底線，堅決杜絕在課堂上傳遞負能量。教師只有自己對黨和人民的教育事業、學科專業、課程充滿無限熱愛和敬畏，以立德樹人的實際言行，投入大量的時間和精力開展扎實的教學工作，主動發現感悟專業知識、技能蘊含的科學之美，才能讓學生在耳濡目染中形成正確的價值觀和學習觀，從而做到尊重科學、熱愛專業、敬畏課程、專心學習。

（二）咀嚼且品味

計算機組成原理開展課程思政其實質不是增設一項獨立的教學活動，而是堅守網絡安全與執法專業定位，注重學科視野；開展課程思政是在堅持學科專業的性質不變、本位不改的前提下，挖掘學理、價值、人文等思政元素，作用于學生，讓其學會以專業為基礎，從專業知識中引發對價值問題的深入思考。在課程思政教學過程中，教師要從具體知識點入手，對專業充滿熱愛，引領學生不斷琢磨、反復體會，感悟計算機科學發展過程中蘊含的科學精神；通過專業教學塑造價值引領，引導學生感悟計算機硬件知識點背后蘊含的精妙設計思想，引發學生對科技的敬仰和尊重，激發學生的學習研究興趣；引導學生建立求真務實、敢于挑戰困難和嚴謹的精神，鼓勵“不唯書、不唯上、只唯實”的科學態度——這是每名學生必須具備的科學素養和未來從事公安工作必備的職業素養。如在講解定點加法、減法運算知識點時，首先提出問題：“計算機是如何實現加減法運算的？”“計算機實現加減法運算是否要像人類一樣的運算方式？”通過類似問題引起學生的學習興趣和好奇心，進而引入“補碼”的概念和定義，再通過證明和舉例，科學地驗證補碼最大的優點就是將減法運算轉換成加法運算，并且提供可靠的證明過程，顛覆了學生的傳統認知，讓他們在驚嘆計算機硬件設計原理精妙的同時，激發了學習研究興趣，并強調今天計算機科學的發展是建立在這些偉大的思想基礎之上，在學習知識點的同時，更要不斷學習這些偉大的、創新的思維模式，這正是科技不斷發展創新的源泉，也是計算機科學的人文魅力所在。

（三）敬畏且熱愛

計算機組成原理課程思政內容立足網絡安全與執法專業課程體系，注重計算機組成原理作為專業基礎課程對整個課程體系的基礎支撐作用。課程思政內容以知識點教學為基礎，但不局限于計算機組成原理課程本身。在具體教學過程中，應把該課程知識、能力培養同程序設計基礎、計算機操作系統、網絡對抗技術等課程，加密解密、逆向分析技術等能力培養緊密聯系起來，形成面向“系統思維”培養的教學方案；不斷豐富完善思政元素來源，開闊學生視野，引導學生不孤立地學習單一知識點，要綜合運用所學知識，提高解決專業實際應用問題的能力；注重課程群知識點的相互聯系，從專業中引發與專業相連的問題，培養學生對專業的熱愛，對科學的敬畏，進而突出工匠精神和“大膽假設、小心求證”的科學態度等思政主題教育。如將課程內容結合分析軟件漏洞產生原因，引導學生體會到數據在計算機系統不同層級的表達和應用形式，理解在高級語言程序中定義的數據在計算機內部是如何表示、存儲、運算和傳送的，能夠用計算機組成原理的基本原理解釋分析高級語言程序運行結果（網絡安全與執法專業人才培養要求），實現知識的融合，深入理解計算機組成原理課程的各知識點在計算機中的實際應用，實現擴展課程間的聯系，向學生強調要避免孤立地學習單一知識點，一切專業技術應用問題都能夠在專業理論找到產生根源。結合公安工作實際引發深入思考，引導學生對習以為常的結論、現象進行深入思考；倡導學生要深入掌握計算機知識，綜合運用所學知識，注重課程群知識點的相互聯系；具備分析高級語言和機器級語言程序設計中遇到的各種與數據表示和運算相關問題的能力，能夠發現和解釋不正常的執行結果，養成嚴謹的科學態度和工作作風；向學生們強調凡是能夠稱之為科學理論的命題，都具有可檢驗性，求真即對真理的追求，是最核心的內涵，而由此衍生出的不懼權威、敢于挑戰、大膽質疑、小心求證、開拓創新等一系列特有的精神氣質都是未來從事公安工作需要具備的過硬本領，進而增強其對科技、對專業和未來從事職業的敬畏和熱愛。

三、課程思政教學效果及反思

（一）教學效果

通過教學，計算機組成原理課程立足專業知識點，擴展課程間聯系，通過案例使理論知識具體化，從習以為常的結論、現象出發引導學生深入思考，使學生在驚嘆計算機硬件設計原理精妙的同時，引發對科技的敬仰和尊重，激發創新熱情和未來職業的熱愛，這是課程帶給學生的寶貴精神財富。學生認為課程學習有新鮮感、危機感、緊迫感、成就感、榮譽感。

課程采用線上線下混合式教學模式，有效劃分線上學習和課堂教學任務，學院在線教學平臺統計在線學習任務完成度為97%。通過調查問卷，學生反饋表明愿意接受線上線下混合式教學模式，通過課程學習開闊了視野、掌握了新的思維模式，喜歡蘊含在專業知識背后的故事，對計算機認識有了提高，對專業培養目標理解更清楚的人數比例達到了92%，其中有86%的學生認為基礎知識點學習通過在線學習完成，可以節省大量課堂教學時間，課上結合軟件開發對綜合能力提升有幫助，79%的學生認為，課堂教學中教師布置的用計算機組成原理知識分析解決高級語言程序運行結果錯誤的實訓練習有趣且很有難度，對個人學習有挑戰，通過認真研究思考對自己的綜合能力提升很有幫助，對整個知識體系認識更深入，對專業理解更深刻，對未來職業認同感有了提高。

（二）教學反思

1.堅持“做上教，做上學”的實踐教學

計算機組成原理課程思政的價值引領不是教師“教出來”的，而是教學過程中學生在教師的引導下，充分發揮主觀能動性，與教師平等地進行心靈的對話和思想溝通，共同開展主流價值觀的學習，最終將所接受的價值觀念自覺運用于實踐的過程。計算機組成原理作為專業基礎課程，始終重視理論與實踐并重，通過“看得見、摸得著、做得了”的實踐教學，讓計算機硬件知識對學生來說不再遙不可及，在動手解決實際問題的過程中，培養學生的創新意識、協作精神、敢于挑戰困難和嚴謹的科學態度，倡導打破傳統習慣的思維定式，引導學生建立起創新意識，實現網絡安全人才培養目標，提升人才培養質量。

2.堅持教學持續改進

提升課程思政育人的實效性是關鍵，在互聯網技術快速發展的時代背景下，知識的獲得日趨便捷，青年學生的獨立意識和自我意識日益增強，傳統的“填鴨式”“提問式”教學形式容易使學生產生逆反心理，平庸、落后或過時的問題甚至會讓學生“嗤之以鼻”。因此，開展好課程思政，教師必須持續提高自身修養和豐富專業學識，并做到以下幾點：一是要做到“準”，深入研究人才培養目標要點，結合專業課程特點，明確課程思政育人主題、挖掘思政元素和立足點；二是要做到“全”，這個“全”不是要涵蓋所有價值觀，而是在整個教學過程中開展各環節的課程思政教學改革和實踐，不斷迭代，產生“滾雪球”效應；三是要做到“厚”，教師專業知識、教學理念、教學方法手段更新要及時，知識儲備要豐富，實踐能力要強，注重成果總結、教學資源建設和積累，提高課堂教學的駕馭能力，要在知識技能上先“征服”學生，才能使思政教學自然而然、水到渠成地融入專業教學實踐過程中，進而在潛移默化、潤物無聲中影響學生，達到“親其師，信其道”的思政育人效果；四是要做到“行”，實踐是檢驗真理的唯一標準，對于工科專業的課程特別要重視技術、應用和工程的教學實踐，理論要落地，能夠指導實踐，在腳踏實地的實踐中引導學生價值觀的養成，在“怎么做”層面給予學生具體實際的指導是對教師專業能力提出的挑戰，讓學生在“我能做，做得出”的實踐中真正體會專業的科學之美。

3.教學效果有效反饋及評價

教學過程中要充分融合現代信息技術，如以“雨課堂”為代表的智慧教學工具，采集學生學習行為數據和體會評價，在線上這種非面對面的溝通方式下獲得的教學數據會更真實有效，這些數據被整合分析后，幫助教師量化評價學生學習效果，從而讓教師更好地評估自己的教學過程，調整教學策略，由大致了解群體學習情況向對個體學生學習情況精確評價轉變，促進教學由“經驗驅動”向“數據驅動”轉型，實現課程思政的精細化教學。

四、結束語

以計算機組成原理為代表的理工科專業基礎課程是整個高等學校課程思政建設中的重點和難點，是整個課程體系實現同向同行、協同育人的關鍵環節，是關乎高校課程思政體系能否做扎實的根本問題。實現類似計算機組成原理的“發現科學之美”課程思政育人主題，在觀念上，教師需要轉變對教學理念的認識，不能只做知識的傳導器，更要從育人的高度來看待課程，做學生的指路燈；在實踐上，主動擁抱新的教學方法、教學手段，運用現代教育信息技術，開展課程思政教學改革，在堅持學科專業的性質不變、本位不改的前提下，自然而然地融入思政元素，水到渠成地開展價值塑造，真正地實現專業課程思政教學“看起來無思政，學習后很思政”。

［ 參 考 文 獻 ］

[1］ 邱仁富.“課程思政”與“思政課程”同向同行的理論闡釋[J].思想教育研究，2018（4）：109-113.

[2］ 全程育人 全方位育人 開創我國高等教育事業發展新局面：習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上重要講話引起熱烈反響[Z/OL].（2016-12-10）[2022-05-27].http：//tv.cctv.com/2016/12/10/VIDEzdJDCMjlSxWZ8j3b5Gaj161210.shtml.

[3］ 余江濤，王文起，徐晏清.專業教師實踐“課程思政”的邏輯及其要領：以理工科課程為例[J].學校黨建與思想教育，2018（1）：64-66.

[4］ 于歆杰.理工科核心課中的課程思政：為什么做與怎么做[J].中國大學教學，2019（9）：56-60.

[5］ 王長平.讓有信仰的人講信仰[EB/OL].（2019-05-10）[2022-05-27].http：//theory.people.com.cn/n1/2019/0510/c40531-31077566.html.

" ［責任編輯：雷 艷］