立德樹人理念下的課程思政教學(xué)設(shè)計(jì)及實(shí)踐*
--以計(jì)算機(jī)組成原理課程為例

張俊瑞 王秀華

晉中學(xué)院信息技術(shù)與工程系 山西晉中 030619

0 引言

2020年5月，教育部印發(fā)了《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》，明確指出，要“全面推進(jìn)課程思政建設(shè)，就是要寓價(jià)值觀引導(dǎo)于知識(shí)傳授和能力培養(yǎng)之中，幫助學(xué)生塑造正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀”[1]，要“結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)分類推進(jìn)課程思政建設(shè)……深入梳理專業(yè)課教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合不同課程特點(diǎn)、思維方法和價(jià)值理念，深入挖掘課程思政元素，有機(jī)融入課程教學(xué)，達(dá)到潤(rùn)物無(wú)聲的育人效果”[1-2]。這也為高校的人才培養(yǎng)提出了更高的要求[3]。各高校也針對(duì)自身的具體情況，制定了相應(yīng)的課程思政建設(shè)方案，在教師中進(jìn)行全面推廣，并逐漸形成自己的模式[4-5]。

計(jì)算機(jī)組成原理屬于計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心課程，理論性較強(qiáng)，學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)有一定的難度，將思政元素融入課堂教學(xué)過(guò)程中，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，同時(shí)也能將愛國(guó)情懷和創(chuàng)新精神等思政元素“潤(rùn)物無(wú)聲”地傳遞給學(xué)生，起到事半功倍的效果。

下面以唐朔飛所著的《計(jì)算機(jī)組成原理》教材中第8章第1節(jié)“CPU的結(jié)構(gòu)”為例，介紹本節(jié)課的課程思政教學(xué)設(shè)計(jì)。

1 教學(xué)內(nèi)容及學(xué)情分析

1.1 教學(xué)內(nèi)容分析

中央處理器（CPU）是計(jì)算機(jī)的核心部件，分為運(yùn)算器（arithmetic unit）和控制器（control unit）兩部分。運(yùn)算器在第6章已經(jīng)介紹過(guò)，在此不再贅述。控制器可以控制計(jì)算機(jī)自動(dòng)工作，因此理解計(jì)算機(jī)工作過(guò)程的首要任務(wù)就是理解CPU的結(jié)構(gòu)和功能，此部分內(nèi)容也是后面第9、10兩章內(nèi)容的基礎(chǔ)，學(xué)好這一部分內(nèi)容，就為后面控制單元的分析和設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)，也可以加深學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)工作過(guò)程的理解。

1.2 學(xué)情分析

這部分內(nèi)容位于教材的第8章，相較前面學(xué)習(xí)的知識(shí)，這部分的內(nèi)容要抽象得多，也比較難理解。學(xué)生學(xué)到這里時(shí)，前面的內(nèi)容沒有完全吃透，對(duì)所學(xué)知識(shí)一知半解，后面的內(nèi)容卻越來(lái)越抽象，對(duì)學(xué)生的邏輯思維能力和理解能力的要求也越來(lái)越高。因此，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)以及激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力是教師要重點(diǎn)考慮的問題。

2 本節(jié)課的課程思政理念

2.1 注重思政切入點(diǎn)的選取和設(shè)置

首先，選取與知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的科技熱點(diǎn)事件為思政切入點(diǎn)，引起學(xué)生的興趣，再通過(guò)介紹我國(guó)在CPU方面取得的成就，增強(qiáng)學(xué)生的民族自信心、自豪感和使命感。其次，設(shè)置思政切入點(diǎn)時(shí)轉(zhuǎn)換思維方式，以學(xué)生能力的培養(yǎng)和提升為出發(fā)點(diǎn)，從學(xué)生的創(chuàng)新能力、解決實(shí)際問題的能力、科研的能力等幾個(gè)維度為依據(jù)進(jìn)行考慮。最后，設(shè)置思政切入點(diǎn)時(shí)進(jìn)行角色轉(zhuǎn)換，從學(xué)生的角度出發(fā)，使思政元素能夠引起學(xué)生的共鳴，“潤(rùn)物無(wú)聲”地讓學(xué)生接受課程中融入的思政元素。

2.2 提高課程思政教學(xué)的有效性，實(shí)現(xiàn)思政育人與課堂的有效融合

從學(xué)生感興趣的案例和話題進(jìn)行思政點(diǎn)切入（如：你對(duì)自己的手機(jī)芯片了解嗎？你知道手機(jī)芯片與計(jì)算機(jī)芯片有什么不同嗎），與學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)、討論、探究，在知識(shí)傳授中強(qiáng)調(diào)價(jià)值引領(lǐng)，將“德育”與“智育”進(jìn)行有機(jī)融合，將價(jià)值塑造、知識(shí)傳授和能力培養(yǎng)三者融為一體，從而落實(shí)立德樹人的根本任務(wù)，幫助學(xué)生從世界觀、人生觀、價(jià)值觀等多維度構(gòu)建價(jià)值體系。

3 本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)和思政目標(biāo)

3.1 教學(xué)目標(biāo)

3.1.1 知識(shí)目標(biāo)

理解CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，即P338圖8.2 CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖；理解并掌握CPU的功能；重點(diǎn)掌握CPU中主要寄存器MAR、MDR、PC、IR的作用；了解課程前沿：CPU的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)，CPU的體系結(jié)構(gòu)。

3.1.2 能力目標(biāo)

通過(guò)多媒體教學(xué)及實(shí)際案例，使學(xué)生能夠做到理論聯(lián)系實(shí)際，能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)進(jìn)行總結(jié)和提煉，學(xué)會(huì)知識(shí)的再加工，并能夠發(fā)現(xiàn)新的問題，學(xué)會(huì)如何進(jìn)行分析和解決。引導(dǎo)學(xué)生在解決問題的過(guò)程中學(xué)會(huì)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，并嘗試獨(dú)立完成相關(guān)作業(yè)，培養(yǎng)學(xué)生科研以及解決問題等所需的綜合能力。

3.1.3 素質(zhì)目標(biāo)

通過(guò)學(xué)習(xí)理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法，探索未知、追求真理、勇攀科學(xué)高峰的責(zé)任感和使命感；培養(yǎng)學(xué)生初步的創(chuàng)新意識(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生要樂于創(chuàng)新、勇于想象、敢于實(shí)踐，

能夠應(yīng)用常用的科學(xué)方法，提出相應(yīng)的科學(xué)問題并進(jìn)行探索，學(xué)會(huì)解決。

3.2 思政目標(biāo)

通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的愛國(guó)熱情，增強(qiáng)學(xué)生的民族自信心、自豪感和使命感，堅(jiān)定文化自信，傳承民族精神。同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法，探索未知、追求真理、勇攀科學(xué)高峰的責(zé)任感和使命感以及精益求精的大國(guó)工匠精神。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí)，并鼓勵(lì)學(xué)生要勇于創(chuàng)新、敢于創(chuàng)新、善于創(chuàng)新、樂于創(chuàng)新。

4 課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

課堂教學(xué)設(shè)計(jì)采用線上+線下的混合教學(xué)模式完成，分為以下三個(gè)階段。

課前：這部分內(nèi)容要求學(xué)生在線上完成。教師提前在線上發(fā)布本節(jié)課的課前學(xué)習(xí)要求、導(dǎo)學(xué)案、導(dǎo)學(xué)視頻以及測(cè)試題，學(xué)生提前在線上進(jìn)行預(yù)習(xí)，并完成平臺(tái)上關(guān)于本節(jié)課內(nèi)容的相關(guān)測(cè)試題。

課中：這部分內(nèi)容在課堂完成，注重教師與學(xué)生的互動(dòng)及學(xué)生問題的解決。

課后：包括教師在平臺(tái)上布置的作業(yè)以及教學(xué)反思兩部分內(nèi)容，要求學(xué)生在平臺(tái)上完成相關(guān)的作業(yè)并進(jìn)行提交，教師則對(duì)本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)效果進(jìn)行反思，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)及不足之處，進(jìn)行改進(jìn)。

其中課中部分是本節(jié)課的重點(diǎn)，主要的教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)如下。

1）案例導(dǎo)入。采用與本節(jié)課內(nèi)容相關(guān)的科技事件進(jìn)行導(dǎo)入，在提起學(xué)生好奇心和興趣的前提下把思政元素融入進(jìn)來(lái)。以下面三個(gè)事件為切入點(diǎn)進(jìn)行導(dǎo)入。

2018年4月16日，美國(guó)政府宣布禁止中興通訊在未來(lái)7年內(nèi)向美國(guó)企業(yè)購(gòu)買敏感產(chǎn)品。

2019年5月15日，美國(guó)將華為及70家關(guān)聯(lián)企業(yè)列入“實(shí)體清單”，并表示今后華為向美國(guó)企業(yè)購(gòu)買元器件必須經(jīng)過(guò)美國(guó)政府的批準(zhǔn)；2020年9月15日，美國(guó)對(duì)華為制裁正式生效，華為麒麟系列手機(jī)芯片全面斷供。

2020年12月4日，中國(guó)最大芯片制造商中芯國(guó)際被美國(guó)列入所謂“軍事最終用戶”。

思政切入點(diǎn)：通過(guò)科技事件引發(fā)學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)生的愛國(guó)情懷和民族精神。

提問1：為什么美國(guó)制裁會(huì)對(duì)我國(guó)企業(yè)產(chǎn)生嚴(yán)重影響？

引導(dǎo)學(xué)生思考：因?yàn)樾酒圃祛I(lǐng)域是我國(guó)“卡脖子”的技術(shù)。

提問2：面對(duì)這種情況，作為一名大學(xué)生，我們應(yīng)該怎么做？

引導(dǎo)學(xué)生回答：

制定科學(xué)合理的學(xué)習(xí)計(jì)劃；努力學(xué)習(xí)科學(xué)文化知識(shí)，不斷充實(shí)自己；注重科學(xué)思維方法的訓(xùn)練，有探索未知、追求真理、勇攀科學(xué)高峰的責(zé)任感和使命感；最重要也是最關(guān)鍵的一點(diǎn)，要培養(yǎng)自己的創(chuàng)新意識(shí)，要敢于創(chuàng)新、勇于創(chuàng)新、樂于創(chuàng)新。

2）新課講解。通過(guò)對(duì)CPU的功能和結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹，讓學(xué)生對(duì)CPU有全面、深入的認(rèn)識(shí)，之后進(jìn)行小組討論，并提出問題：日常生活中，我們接觸最多的是計(jì)算機(jī)和手機(jī)，這二者中都有CPU，那同學(xué)們對(duì)國(guó)產(chǎn)CPU了解嗎，知道它還應(yīng)用在了我國(guó)的哪些方面嗎？

思政切入點(diǎn)：?jiǎn)l(fā)學(xué)生思考的同時(shí)對(duì)國(guó)產(chǎn)CPU的使用情況進(jìn)行介紹，如：清華同方計(jì)算機(jī)上搭載的超翔Z8000處理器；已經(jīng)廣泛應(yīng)用在金融、政企、航天等領(lǐng)域的龍芯芯片，2015年3月發(fā)射的北斗衛(wèi)星使用的就是中國(guó)龍芯；華為海思的麒麟手機(jī)芯片等。通過(guò)介紹我國(guó)CPU芯片的發(fā)展現(xiàn)狀，讓學(xué)生感受祖國(guó)的日益強(qiáng)大，堅(jiān)定學(xué)生的民族自豪感；通過(guò)與國(guó)外先進(jìn)CPU進(jìn)行對(duì)比，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到我國(guó)與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)之間存在的差距，激發(fā)學(xué)生奮發(fā)圖強(qiáng)的意志，鼓勵(lì)學(xué)生將個(gè)人夢(mèng)與中國(guó)IT夢(mèng)和中國(guó)夢(mèng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自己人生的夢(mèng)想。

講解完CPU中的寄存器之后，提問：不同計(jì)算機(jī)的CPU中，寄存器組織一樣嗎？

思政切入點(diǎn)：首先明確告訴學(xué)生不同計(jì)算機(jī)的CPU中，寄存器組織是不一樣的，然后通過(guò)具體實(shí)例讓學(xué)生明白為何不一樣。如：清華同方超翔Z8000、Intel 8086和摩托羅拉MC 68000，這三個(gè)處理器內(nèi)部寄存器的設(shè)置都是有區(qū)別的，不能一概而論，至于到底什么形式的寄存器組織最好，目前尚無(wú)一致的觀點(diǎn)，要學(xué)會(huì)具體問題具體分析，并運(yùn)用這一科學(xué)的思想方法觀察和分析、解決實(shí)際問題。

3）教學(xué)延伸。新課講解完成后，組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，引入科學(xué)前沿：CPU的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)是怎樣的？現(xiàn)在主流的CPU體系結(jié)構(gòu)有哪些？國(guó)產(chǎn)龍芯、飛騰、申威、麒麟手機(jī)芯片等分別是什么樣的體系結(jié)構(gòu)？

思政切入點(diǎn)：引導(dǎo)學(xué)生有意識(shí)涉獵科學(xué)研究發(fā)展，并嘗試用相關(guān)科學(xué)方法解決問題，具備運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行文獻(xiàn)檢索、分析、整理、歸納的能力。

4）課后任務(wù)。要求學(xué)生課后完成分組任務(wù)（5人一組）：完成關(guān)于CPU知識(shí)的小論文。

思政切入點(diǎn)：“一花獨(dú)放不是春，百花齊放春滿園”，通過(guò)小組合作讓學(xué)生明白科研要有協(xié)作精神，謙虛寬容、團(tuán)結(jié)協(xié)作才能走得更遠(yuǎn)。

5）教學(xué)反思。

首先，本次教學(xué)設(shè)計(jì)基于OBE教學(xué)理念+翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，融入了思政元素，“以學(xué)生學(xué)為中心”設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程，緊緊圍繞教學(xué)目標(biāo)，借助信息化手段，以學(xué)生為主體完成了知識(shí)、能力、素質(zhì)一體化的教學(xué)，但是翻轉(zhuǎn)的力度還是不夠，也沒有最大限度地將學(xué)生的主體作用發(fā)揮出來(lái)，以后在這方面還要持續(xù)改進(jìn)。其次，本節(jié)課中還有很多思政切入點(diǎn)值得深入探索，還可以進(jìn)一步推敲融入的思政元素，目前教師還在持續(xù)思考中，類似的知識(shí)點(diǎn)很多，還需要在今后的教學(xué)活動(dòng)中多思考、多探索，爭(zhēng)取將更多的思政元素融入課程。

5 結(jié)束語(yǔ)

本節(jié)課通過(guò)將知識(shí)點(diǎn)與實(shí)際案例相結(jié)合，調(diào)動(dòng)了學(xué)生聽課的興趣，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)了解了相關(guān)科技事件，并對(duì)我國(guó)CPU的相關(guān)研究和進(jìn)展有了一定的了解，而不是“兩耳不聞窗外事，一心只讀圣賢書”，增強(qiáng)學(xué)生的愛國(guó)情懷的同時(shí)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力，收獲較好的教學(xué)效果。