计算机组成原理课程思政教学的设计与实施*

2023-01-05 04:58宁菲菲李辉利刘佳腾
科学与信息化 2022年24期
关键词:专业课原理计算机

宁菲菲 李辉利 刘佳腾

平顶山学院软件学院 河南 平顶山 467000

引言

《计算机组成原理》是计算机类专业的一门专业基础课。课程主要讲解计算机五大硬件运算器、控制器、存储器和输入输出系统的基本组成和工作原理、帮助学生掌握计算机硬件基本理论和相关技术,了解计算机系统硬件设计与开发的基本技术,关注计算机硬件发展的新技术和新方向。

在长期的课程教学过程中,更多地关注于培养学生对计算机硬件基本组成和工作原理的理解能力、利用仿真软件实现简单硬件设计和优化的能力[1],而对学生的思想政治教育则存在流于形式、思政元素引入粗糙生硬等问题[2]。为贯彻落实全国高校思想政治会议“要把思想政治工作贯穿教育教学全过程,实现全程育人、全方位育人”的精神,加强专业课程与思想政治教育同向同行,积极探索在计算机组成原理课程教学中融入思想政治教育的有效途径。

1 课程思政存在的主要问题

1.1 思政教育与专业课相互分离

部分专业课教师只关注专业知识与技能的传授,认为思政教育是思政课教师和辅导员的工作,与专业课教师无关。随着思政教学的宣传推广,多数教师逐渐认识到思政教育的重要性,开始尝试在专业课教学中融入思政教育。

部分专业课教师选择在授课过程中分割出5分钟左右的时间段向学生传播马列主义、毛泽东思想等政治学习内容的现象屡见不鲜,部分教师认为这就是专业课程与思政教育的相融合。这样的思政教育模式导致专业课与思政教育“两张皮”、貌合神离,不仅达不到思政教育的育人目的,还会引起学生的抵触反感情绪。

1.2 思政教学切入点不合理

教师在授课过程中问题意识不清晰、不去挖掘专业知识体系本身蕴含的思政元素,导致不能有效把握课程思政教育的切入点,思政教育在专业课程中的融入不自然、不合理,学生参与度低,教学效果差强人意。

1.3 思政教学方法单一

教师在开展思政教学过程中比较多的是采用观看小视频、自主查阅的形式。由于课堂时间有限,部分教师为了提高课堂教学效率,会在小视频观看过后就直接转入专业课教学,视频所蕴含的思政内涵让学生自行内化吸收,学生参与感不强,思政教学效果也差强人意。

2 课程的教学目标及思政目标

根据人才培养方案中课程对毕业要求的支撑关系、课程的教学内容及特点,将《计算机组成原理》课程的教学目标及思政目标确定如下:

教学目标1:能够将数据表示、运算方法、存储结构、指令系统和CPU工作原理等专业知识用于计算机应用领域工程问题的推演、分析,并对计算机硬件相关组成解决方案进行评价。

教学目标2:能够将计算机系统层次化结构概念、指令集体系结构的基本知识和基本实现方法运用到硬件系统设计与开发等问题,并进行优化和改进。

教学目标3:能够综合运用计算机组成的基本原理和基本方法,对有关计算机硬件系统中的理论和实际问题进行计算、分析,对一些基本部件进行简单设计和判断计算机复杂工程问题的关键因素(如C语言)中的相关问题进行分析。

思政目标1:深刻认识自主研发和自主知识产权的重要性,唤醒学生的专业使命感,激励学生奋发图强。

思政目标2:理解硬件开发中团队协作的重要性,培养团队组织与管理能力。

思政目标3:激发学生的民族自豪感,不盲目自大,也绝不妄自菲薄。

思政目标4:科学严谨的工作态度,精益求精的工匠精神。

3 课程思政教学设计

3.1 挖掘思政切入点

习总书记指出“好的思想政治工作应该像盐,但不能光吃盐,最好的方式是将盐溶解在各种食物中自然而然吸收。”因此,深挖教学内容与思政元素的结合点是课程思政教学能够取得良好效果的根本。如果把课程思政教学比作做饭,那么在教学过程中何时融入思政教学就好比是做饭过程中什么时候放盐,而对思政教学量的把握就好比是做饭过程中要放多少盐。只有适时,才能让教学内容与思政案例丝滑衔接;也只有适量,才能让学生乐于接受。只有做到适时适量才能把课程思政教学这顿大餐做的色香味俱全,以达到思政教学目标。

表1给出了计算机组成原理课程中每个章节中所蕴含的思政元素以及所支撑的思政目标。

表1 计算机组成原理课程思政元素

3.2 丰富教学方法

《计算机组成原理》课程知识难度较大、理论性较强,长期以来,课堂教学气氛不够活跃。如果能够将思政教学以丰富多样的教学形式融入课堂教学,不仅能够很好地调动课堂气氛,而且能够帮助学生实现知识、思政双丰收。

3.2.1 采用多元化教学方法。课程思政教学根据案例特点,可以灵活采用自主查阅、小组讨论、播放短视频等教学方法和手段。多元化的教学方法不仅能够丰富课堂教学、带动课堂氛围,还能培养学生的自主学习能力、分析表达能力[3]。

3.2.2 线上线下相结合。线下授课过程中,教师可以运用学习通等App开展调查问卷、主题讨论,拉动学生的积极性,让学生更好地参与进来。

课堂上的时间毕竟是有限的,而思政育人是一项持久战。因此,教师可以将相关的思政教学资源,如短视频、文章等添加到网络课程平台中,以方便学生随时随地学习。

4 课程思政教学实施

下面,将以《计算机组成原理》中CPU的结构和功能一章为例来阐述课程思政教学的实施过程。

CPU的结构和功能一章主要讲解CPU的发展历史、CPU的结构以及各组成部件的功能。本章的教学目标主要有:

教学目标1:能够阐述CPU的基本结构。

教学目标2:能够分析CPU各部件的主要功能。

教学目标3:激发学生的民族自豪感;让学生认识到自主研发和自主知识产权的重要性;唤醒专业使命感;认识自我,发挥专长,团队协作。

CPU的结构和功能一章的课程思政教学主要从四个方面展开,课程思政教学设计思路如表2所示。

表2 课程思政教学设计思路

在教学过程中,主要通过以下4个案例展开思政教学:

思政教学案例1 在讲解巨型机所使用的CPU时,向学生提出问题:2022全球超算排名前十的双威太湖之光、天河-2A采用的是哪款CPU芯片?首先让学生自主查阅资料,然后重点介绍双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号采用的是Intel“至强”处理器,天河2号的升级受到2015年美国所发布的禁止向中国4家国家超级计算机机构出售“至强”芯片的影响,2017年广州超算中心使用国产加速器Matrix 2000取代原本的英特尔Xeon Phi加速器对天河2号超算系统进行升级。接下来,带领学生讨论分析禁售的利与弊,禁售短期内造成“天河二号”升级计划拖延,但长期来看“是倒逼中国推进超算国产化战略的重要机遇”[4]。

最后,教师进行总结,让学生正确认识我国经济实力以及和发达国家的差距,树立建设科技强国的信心和决心;激发学生的民族自豪感、认识到自主研发的重要性。

思政教学案例2 在讲解手机处理器时,通过学习通发起主题讨论:你的手机使用的哪款处理器?通过对学生回复的展示,发现麒麟系列处理器的占比达到近65%。通过这个主题讨论和回复展示,可以真切直观地感受到学生对于国货的支持、对于进口商品的理性看待。

思政教学案例3 紧接着教学案例2,向学生发起提问:麒麟处理器是国产芯片吗?通过自主查阅资料,学生了解到虽然华为在手机处理器领域实现了自主设计,但不能自主生产,导致一直到20年都没有企业能为其代工生产。然后通过短视频的形式,让学生了解芯片制造所需的光刻机以及芯片制造的工艺流程。引导学生重视自主研发和自主知识产权、唤醒学生的专业使命感、激励学生奋发图强、正确认识,不要盲目自大。

思政教学案例4 在讲解CPU的结构和功能时,首先向学生介绍CPU的主要部件及各部件的功能。通过学习通发起主题讨论:你想成为CPU的哪个部件?通过对学生回复的展示,可以发现有些同学想像运算器一样发挥运算能力,毕业后从事技术型工作;有些同学则想如控制器一样发挥流程控制能力,毕业后从事管理型工作;也有一部分同学想像寄存器一样从事基层服务工作。通过这样的一个主题讨论,鼓励学生要正确认识自我,善于发现自己的闪光点,并积极发挥个人专长,进而在集体中经团队协作发挥小宇宙的力量。

5 教学效果分析

在专业课程中恰当适时地融入思政元素,通过自主查阅、主题讨论和短视频等形式开展课程思政教学,既能活跃课堂气氛、提升学生参与度,也使学生在学习专业技能的同时,达到增强专业认同感、激发学生的民族自豪感;让学生认识到自主研发和自主知识产权的重要性;激励学生发挥专长等目的。

6 结束语

将思政元素融入《计算机组成原理》的课堂教学实践取得了一定的成绩,但课程思政是一项长期工作,需要时刻了解学生的思想动向,不断挖掘专业知识与思政元素的契合点、丰富教学方法、完善教学方案,使学生对课程思政变得喜闻乐见,真正实现“三全”育人。

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