微機原理與接口技術課程思政探究與實踐

余恒　史蓓蕾　余雷

關鍵詞：課程思政；思政元素；課堂教學；思政教學；教學評價

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）02-0156-03

1 引言

微機原理與接口技術作為一門計算機硬件類課程，是高校通信工程、電子信息、電氣與自動化等工科專業的重要專業基礎課程之一。課程的基本目標是使學員掌握計算機基本組成結構及工作原理，著力培養學員對計算機硬件及其編程語言分析與設計能力[1]，進而能夠應用到各專業領域具體的創新實踐中。

在內容上，隨著微型計算機的不斷發展、新技術新產品的不斷涌現，形成了目前比較成熟的兩大內容體系：以8086 /8088微處理器為主線的體系，以單片機、嵌入式計算機為核心的體系。考慮到嵌入式計算機在當前各工業應用領域中的突出地位，海軍工程大學采用第二類內容體系開展課程教學，選用國家級規劃教材《微處理器系統結構及嵌入式設計》，內容主要包括：計算機發展概述、計算機系統組成原理及結構，微處理器、總線、存儲器、輸入＼輸出接口，ARM等章節，整體上采用“總-分-應用”的內容結構。

從以往教學經驗來看，由于微機原理與接口技術課程內容繁雜且概念抽象，在具體的教學實施過程中，大多數高校教師的教學重心主要放在知識傳授及工程應用能力培養上，卻忽視了對于學員價值方面的塑造，而價值層面的引導恰恰是激發學員奮發向上、保持活力的內在精神動力。因此，在教學活動中，除了要注重科學思維方法的訓練和科學倫理的教育，更要培養學生探索未知、追求真理、勇攀科學高峰的責任感和使命感[2]。

2 思政教學設計

2.1 思政元素挖掘

課堂教學是高校思政教育工作陣地建設的“主渠道”[3]，而要想充分發揮好這個主渠道作用，關鍵在于課堂教學中要有機地融入家國情懷、科學倫理、人文精神、工匠精神等思政元素，從而潤物無聲地引導學員將個人的成長與祖國、與軍隊的發展緊密相連。

對于思政元素的深入挖掘，可以根據課程自身內容體系與授課學員的學習特點，然后結合計算機歷年的發展階段、行業最新動態、新科學技術研發、社會焦點問題以及人生哲理等方面進行考量，并在潛移默化中引入這些思政元素，做到專業知識中蘊含思政教育，實現對學員從知識、能力、情感方面多層次培養。下面列出作者及所在教學團隊在教學實踐中總結出來的一些關于微機原理與接口技術的思政元素及對應教學思路，如表1所示。

2.2 思政教學案例

在課堂教學中，想要引下面以兩個實際課堂思政案例為例，介紹整個教學實施過程中。

2.2.1 案例一之指令流水線

（1）課堂導入。為了讓學員將課前分散的注意力即刻轉移到課堂上，以一個與他們息息相關的日常生活中“洗衣服”的問題導入課堂：假設生活中有四批衣服要洗，每一批衣服都需要執行清洗、烘干、晾曬三個過程，而每個過程所需時間均為30分鐘，若一批一批地洗完，共需要花費360分鐘，隨著衣服批次的增加，所花費的時間也會成倍數增加，那有沒有更高效省時的辦法呢？引導學員帶著問題進入本節課內容學習。

（2）內容講授。對于指令流水相關內容的講授摒棄傳統對概念的平鋪直敘思維，采用問題驅動式、對比式的教學方法。首先結合已學知識拋出問題“假設取指令、分析指令、執行指令的時間均為Δt，串行執行N條指令花費的時間？”，待學員回答出正確結果3NΔt 后繼續提問“在指令三步驟執行過程中CPU、存儲器的工作狀態？”，引導學員分析并發現：取指令時“存儲器忙、CPU中的運算器閑”，而分析指令、執行指令時“存儲器閑而CPU忙”，由此與學員共同探討“如何將計算機中CPU和存儲器資源最大化地利用起來，提高執行效率？”，此時結合PPT動態展示，畫出指令執行圖，如下圖1所示，將指令2取指令階段與分析指令1 垂直并列、指令分析2與執行指令1垂直并列……以此類推，引導學員計算出總花費時間為3 Δt+（N-1）Δt，并與串行執行時間3NΔt進行對比，強調此時執行效率約為串行執行3倍，進而引出指令流水線的概念。

（3）思政引入。在學員對指令流水線概念有了基本認識之后，即刻跳回到課堂導入的問題，留適量時間讓學員進行自主思考，然后參照圖1以互動的形式回答出解決方法：第二批衣服清洗與第一批衣服烘干同時進行、第二批衣服烘干與第一批晾曬同時進行……按照流水線的方式類推。由此引申到學習工作實際，引入思政元素“并行處理的高效能力”，告誡學員在同時處理多件事情時，可以對每件事情的執行階段進行劃分，盡可能地在每個階段同時處理多件事，按照指令流水線的方式處理，進而提高自身并行處理的高效能力。

2.2.2 案例二之ARM

（1）課堂導入。以近年來備受關注的科技熱點“美國斷供華為芯片事件”為導入引發學員討論：美國出臺一系列政策切斷華為的全球芯片供應鏈，妄圖通過"斷供"方式遏制我國核心技術產業發展，我們該如何應對？引導學員帶著問題進入本節課內容學習。

（2）內容講授。以視頻播放結合實物展示的方式開展相關內容講授：首先播放一段“1分鐘了解ARM”的視頻調動學員積極性，同時能夠讓學員快速了解ARM：ARM是一家從事芯片IP設計的公司，它只將技術授權給其他芯片廠商從而生產出形成各具特色ARM芯片，而ARM和其他芯片廠商（Intel、三星等）就好比“菜譜研發者和廚師”的關系相輔相成，為了讓學員有更加直觀、感性的認識，展示一塊課前準備好的ARM芯片供學員觀察。進一步介紹ARM芯片應用領域時，通過一組數據描述其在工業控制、無線通訊、網絡等領域的廣泛應用，強調全球超過95%的智能手機和平板電腦采用的都是ARM芯片。

（3）思政引入。在學員對ARM有了一定認識并且逐步意識到其重要價值時，采用設問的方式：首先提出“1顆芯片都不生產的ARM憑什么成為芯片界的隱形霸主？”“ARM的成功之路又給了我們什么啟示？”的雙重疑問，然后結合前面所學給出“ARM的成功靠的就是它的芯片IP技術”的答案，并強調研發出該核心技術靠的是它的自主創新能力，引入思政元素“關鍵核心技術的命脈是創新”，告誡學員在面對以美國為首的西方國家對我國核心技術產業的打壓時，我們能做的只有不斷提高自身的自主創新能力，逆境中砥礪前行，此時引用習近平總書記在2016年全國兩會期間參加上海代表團審議時的講話激勵學員“要抓住時機，瞄準世界科技前沿，全面提升自主創新能力，力爭在基礎科技領域作出大的創新、在關鍵核心技術領域取得大的突破?！盵4]

2.3 思政教學評價模型

傳統課堂一般結合專家評教、教員自評以及學員評教三個方面對教學進行綜合評價[5]，重點關注的是學員對知識的掌握及能力培養情況。與傳統課堂教學有所區別的是，思政課堂教學強調了對學員價值方面的引導作用，在評價時需要額外關注學員情感養成、價值塑造方面是否達到要求。因此，在對思政教學進行評價時，應當結合思政目標，構建出更加有針對性的教學評價模型，如圖2所示。

3 結語

課程思政不是簡單的“課程+思政”，而是一項長期發展的系統性工程[6]，它強調的是思政元素能夠如鹽化水、潤物無聲地融入專業課程中。在對軍隊院校微機原理與接口技術課程進行思政教學時，應當遵循課程發展規律，從課程設置上進行優化，對教學設計進行補充完善，深入分析思政教育與專業知識有機結合的可行途徑，構建符合國家、軍隊發展及崗位需求的育人體系，將“立德樹人”的教育方針貫穿于教育教學全過程。