計算機學科基礎核心課程思政教學實踐

白俊卿 常文文 閆強 梁斌

[摘 要]文章從立德樹人、堅持全員全過程全方位育人、全面開展專業核心課程思政教育的大背景出發，以計算機學科基礎核心課程“計算機組成原理”為例，分別從教學理念的重塑、教學思政內容的挖掘與融入、教學方法的多元化設計、課程思政的教學評價四個方面，探索在專業課教學中將思政元素與專業知識有機結合，引導專業學生理解和踐行社會主義核心價值觀。

[關鍵詞]計算機組成原理；課程思政；教學實踐

立德樹人是教育的根本任務。2017年2月27日，中共中央、國務院印發了《關于加強和改進新形勢下高校思想政治工作的意見》，提出“堅持全員全過程全方位育人，把思想價值引領貫穿到教育教學全過程及各環節，形成教書育人、科研育人、實踐育人、管理育人、服務育人、文化育人、組織育人的長效機制[1]”。全面開展專業核心課程思政教育成為高校一項亟待思考和探索的課題。“計算機組成原理”為計算機學科中最核心的專業基礎課之一，是學習后續計算機和電子類硬件課程的基礎，它具有內容體系廣、技術層次深、實踐性難的特點[2]。通過加強本課程的思政教學，將傳授計算機組成原理的基礎知識與思政教育相結合，使學生對計算機內部運行機制建立整體認識和全面了解，為從事計算機及相關專業研究和應用，培養科學的思維方法，為后繼課程的學習奠定理論基礎，同時加強對學生道德素養和職業操守的培養，促進我國高新科技產業的健康可持續發展。本文以“計算機組成原理”課程為例，從多個方面研究計算機學科基礎核心課程思政教學實踐方法。

一、教學理念的重塑

（一）將教書育人貫穿于教學全過程

對于計算機學科基礎核心課程而言，推進課程思政建設，要求教師在課程教學中改變思路，將教書與育人有機結合并貫穿于教學全過程，找準關鍵、突出重點

以“計算機組成原理”課程為例。教師在講授計算機組成專業知識的同時，可通過介紹計算機組成最新科技成果和廣泛的前沿用途來拓寬學生眼界，并結合計算機技術發展歷程來展現中國近年來在科技方面的迅猛發展。例如，在講授第二章“計算機的發展及應用史”時，加入我國自主研制的天河計算機相關思政內容，通過講解千萬億次超級計算機系統的峰值性能，以及在石油勘探、高端裝備研制、工程設計與仿真分析、遙感數據處理等領域成功應用的案例，啟發學生思考我國自主研制的超級計算機從百萬億次到千萬億次跨越的歷史意義，增強學生民族自信心和自豪感。

（二）將以學生為中心的理念貫穿教學全過程

教學過程中以“計算機組成原理”課程為例，借鑒“建構主義學習理論”來構建教學理念，以學生為中心展開教學，將身份從知識呈現者轉換為學習促進者，注重將學習主動權交給學生。將理論內容轉換為理論問題進行學習，將講授方式轉換為研討會的形式，總結課程習題答案并轉化為共識，以提高學生融會貫通的能力，使學生將課堂所學的知識點串聯起來，并結合具體芯片知識，對知識點進行融合與擴展，激發學生思考的興趣。

二、思政內容的挖掘和融入

思政內容的挖掘和融合，是計算機學科基礎核心課程思政教學實踐的關鍵環節。計算機學科基礎核心課程教師只有將教學中的思政元素進行充分挖掘并將其融入課程，才能以“潤物細無聲”的教育方式實現育人、育德、育才的有機統一。

（一）基于知識點的挖掘和融入

1.知識的應用與市場

計算機學科基礎核心課程應用范圍廣泛，涵蓋了軟件開發、人工智能、網絡安全、嵌入式系統等多個領域，這些課程提供了學生在計算機科學和技術領域取得成功所需的基本知識和技能。以“計算機組成原理”課程為例。教師可從計算機應用領域中引入人工智能應用的案例，從近年來人工智能領域的論文產出、專利申請、人才投入、企業規模、風險投資、產品應用等多個方面為學生講解我國人工智能從低起點到如今綜合實力飛躍的過程，向學生呈現以愛國主義為核心的偉大民族精神和以改革創新為核心的時代精神，提升學生的文化自信。

同時，引導學生理解計算機學科基礎核心課程在市場上的需求和影響力。教師可在計算機中央處理器部分引入中國芯內容，以從龍芯、威盛到麒麟系列在逆境中的研發與快速成長，向學生展示技術自主、科技創新的重要性。通過案例向學生呈現職業素養、知識產權的重要性，只有這樣才能穩定社會秩序，調動人們創造的積極性，促使一代又一代人進行刻苦鉆研，推動科學技術發展進步。

2.知識與社會生活的關系

人們常說“知識改變命運”，而實際上知識更能改變社會生活。其中計算機科學知識在現代社會中發揮著重要作用，影響人們生活的方方面面。教師可通過講授微型計算機的出現和發展歷程，引導學生充分理解知識的學習，理解自身與社會生活的關系，引導學生理解現代科技和數字化技術的發展與社會生活水平改善的密切關系。

（二）思政模塊的整合與融入

計算機學科基礎核心課程的教師將思政元素從課程知識點中挖掘出來后，將思政模塊進行重組，在廣度上延伸思政元素、在深度上解讀思政元素，有效促進思政知識點與專業理論結合體的發展。

以“計算機組成原理”課程為例。課程總體分為四篇，從介紹計算機的基本組成、發展應用到系統總線、存儲器和輸入輸出系統的理解，又從計算機的算術邏輯單元、指令系統、指令流水、RISC技術及中斷系統等CPU的結構和功能的掌握到控制單元的功能和設計的學習，最后從設計思想與實現措施的角度對計算機組成的整體架構與核心部件進行了科學的呈現。因此，教師可以將各篇的每個知識點與思政元素的結合體作為“知識－思政”點，并將“知識－思政”點進行串聯融合為“知識－思政”線，再由多個“知識－思政”線形成一個“知識－思政”面。

（三）思政元素的挖掘和融入

以“計算機組成原理”課程為例。教師在課堂教學中要依據教材的內容引入唯物辯證法及基本規律，啟發學生建立歷史思維、辯證思維、系統思維、創新思維，使學生從歷史、辯證、唯物多方面研究問題，并從一個計算機組成整體框架的角度來理解和掌握計算機科學的精髓。從早期的計算機部件到CISC的誕生，再到RISC的改進發展，教師以辯證唯物主義思想來解釋這一系列發展的過程，實際上是經過了兩次辯證否定的過程，即認識到技術與生產力中的內部矛盾，以此來實現計算機技術的發展，完成定性與定量的

變化。

三、思政教學組織的多元化

（一）基本要求

對專業課課程思政的教學設計，除充分滿足本學科課程知識體系的要求外，還要同時滿足思想政治教育學科的特殊性需求。因此，在計算機學科基礎核心課程教學設計過程中，應遵循以下三個方面的基本要求：

1.與啟發相結合的“灌輸”教學

“灌輸”教學以授課教師為源，以啟發思考和自主擴展學習為途徑。不同于傳統教學中“填鴨式”的教學模式，與啟發模式相結合的“灌輸”教學是學生直觀并快速掌握重點知識點的有效途徑。滲透方向為學生學習工作的實際要求，以學科基礎向社會認知、心理認知、環境認知延展，使學生從被動轉化為主動，從認知轉化為認同，達到春風化雨的效果。以“計算機組成原理”課程為例，通過讓學生設計和實現簡單的計算機指令集，幫助學生深入理解計算機組成原理中的指令執行和數據處理過程。

2.理論與實際相結合的融入教學

習近平總書記在主持召開學校思想政治理論課教師座談會時強調，“要堅持理論性和實踐性相統一，用科學理論培養人，重視思想政治理論課的實踐性，把思政小課堂同社會大課堂結合起來，教育引導學生立鴻鵠志，做奮斗者”[3]。習近平總書記這一重要論述，既是馬克思主義認識論在思想政治教育中的具體運用，也是對思想政治教育基本規律的科學把握，為推動思想政治理論課建設提供了根本遵循。以“計算機組成原理”課程為例，通過將計算機組成原理的理論知識與實際設計相結合，幫助學生深入理解CPU的工作原理和指令執行過程。

3.與時俱進的現場教學

在課程教學過程中，應當遵循歷史與現實相結合的教學模式，以及與時俱進、時事教學的原則，從縱向的歷史與橫向的時事維度出發，挖掘課程思政的教育元素，將中國特色社會主義的發展同世界史相結合，將新時代青年的歷史使命與世界發展現狀相結合，為學生樹立正確的價值導向。以“計算機組成原理”課程為例，將計算機組成原理課程與時下新興的計算機組成原理領域相結合，引導學生了解和探索最新的計算機組成原理技術和應用。

（二）具體方法

1.課堂教學方法設計

（1）課堂教學強化師生互動

以“計算機組成原理”課程為例。在課堂教學設計中，以提問的方式來替代傳統教學內容的講授。授課內容從數字電子計算機的基本組成到馮·諾伊曼計算機的重要特性，從計算機基本部件的組織方式到基本運算的操作原理，從基本部件的結構到計算機單元的設計思想，以計算機體系為根本將課程的內容劃分成多個部分，請學生參與以上學習內容的討論。在課堂教學中學生均能積極活躍地參與，并能聚精會神地思考問題，能夠更好地掌握計算機組成中復雜的知識點，較之前傳統的授課方式，獲得了極佳的效果。

（2）新技術的講解與學生深度參與

以“計算機組成原理”課程為例。在教學中利用課堂引導與討論，課下調研的形式，鼓勵學生調研國內外前沿的新技術、新工藝，了解當前國內外計算機組成領域最新研究成果和發展應用趨勢，最終以課題報告與課堂討論的形式將知識點形成體系后輸出。通過這種課題報告與課堂討論結合的形式，既鍛煉學生查閱文獻、綜述文獻的能力，又培養團隊合作精神，提高學生的創新能力，同時使學生記憶深刻，教學效果極好。

2.課程實驗教學方法設計

實驗是思政元素知識量最大、項目最多、頻度最大的承載體。通過課程實驗教學可以達到對學生科學觀訓練、團隊協作培養的目的，同時也能夠培養學生在科學領域發現與質疑、探索與創新的能力。

（1）注重社會綜合能力的培養

實驗教學是培養學生實踐能力的一個重要環節，也是培養學生綜合能力的重要教學手段之一。以“計算機組成原理”課程為例。在實驗教學設計時，從運算器的工作原理到存儲器的工作原理再到簡單模型機的設計，課程實驗使學生從設計實現一個指定功能的運算器模塊出發，到給定數據通路的充分理解，再到實現如寄存器和存儲器之間、寄存器之間、存儲器和存儲器之間的數據傳送，最終實現在實踐基礎上能夠分析模型機的基本結構，設計實現給定MIPS32指令集的控制器的過程。從簡到繁，循序漸進，逐步提高學生運用所學知識分析問題和解決問題的綜合能力。

（2）注重創新思維和能力的訓練

以“計算機組成原理”課程為例。首先以分組的形式進行實驗，每組學生分配不同的實驗題目，在實驗的前期準備工作中，需要學生查閱相關技術資料和文獻，自行設計研究路線和設計方案。學生以課題答辯的方式提交實驗成果，由教師進行驗收，并依據學生不同環節的表現給出相應的成績。實驗結束后，每個小組要分析討論實驗方案的不足之處，有何創新，下次如何改進，并在實驗報告中有所體現。通過對創新思維和能力的訓練，實現了學生從被動到主動的轉變，提高了學生實驗動手能力、用理論知識解決實際問題的能力、合理統籌安排實施科研計劃的能力。

四、思政教學效果評價的創新

計算機學科基礎核心課程教學效果的評價應從多角度、多方面入手，建立起課程思政教學效果評價體系。

以“計算機組成原理”課程為例。教師站在計算機組成專業技術的角度，要求學生會寫邏輯代碼，能夠進行系統架構設計，但更重要的是具備社會主義核心價值觀與良好的團隊協作精神。在考核學生專業學習方面效果時，要突出對學生的三觀、職業道德等德育方面的考量，并引導大學生追求真、善、美，形成健康的專業倫理和科學的信仰，將社會主義核心價值觀內化于心、外化于行。另外，以考查和考試相結合的方式從學生互評、教師互評、學生評教、督導評課、同行聽課等多方面開展，以定量和定性相結合的方式進行結果輸出，并對考評成績、實驗報告、項目成果和社會反饋與民意調查評價進行綜合評估。

結束語

綜上所述，在計算機學科基礎核心課程中，通過將思政教育的實踐與“計算機組成原理”課程相結合，可以使學生在學習計算機科學的同時，認識到計算機科學的應用和發展應服務于社會與人類，培養學生的社會責任感和價值觀念。這種綜合性的教學實踐將有助于培養具備高度人文關懷和社會責任感的計算機人才，為社會的可持續發展作出貢獻。

參考文獻

[1]中共中央、國務院印發關于加強和改進新形勢下高校思想政治工作的意見[J].社會主義論壇，2017（3）：4-5.

[2]王穎鋒，楊程博，趙靜玉，等.計算機組成原理實驗教學研究與探討[J].電子質量，2023（7）：119-121.

[3]習近平總書記在學校思想政治理論課教師座談會上重要講話系列解讀（1）辦好思想政治理論課，用好課堂教學這個主渠道[N].人民日報，2019-03-20.

作者簡介：白俊卿（1983— ），女，漢族，河南商丘人，西安石油大學計算機學院，副教授，博士。

研究方向：人工智能、深度學習、FPGA應用技術研究等。

常文文（1999— ），女，漢族，河南濮陽人，西安石油大學計算機學院，在讀碩士。

研究方向：人工智能，深度學習，無人機路徑規劃。

閆強（1983— ），男，漢族，河北唐山人，西安歐亞學院信息工程學院，講師，碩士。

研究方向：人工智能、深度學習、圖像識別。

梁斌（1988— ），男，漢族，陜西銅川人，西安石油大學計算機學院，講師，博士。

研究方向：為云計算、數據中心調度、機器學習。

基金項目：西安石油大學研究生精品課程建設（項目編號：2023-X-YKC-003）；西安市科技計劃高校院所人才服務企業（項目編號：23GXFW0077）；陜西省重點研發計劃（項目編號：2022GY-031）。