“计算机系统结构”课程思政教学设计研究

方娟 蔡旻 高明霞 苏醒

[摘 要] 通过充分挖掘“计算机系统结构”课程中的思想政治元素，通过典型案例讲述课程中涉及的重点知识，如芯片“卡脖子”的现象、存储器国产化等专业知识，将爱国主义、民族情怀等贯穿渗透到课程教学中，帮助学生树立文化自觉和文化自信，引导学生求真务实、实践创新、精益求精的精神，明确课程思政教学目标，在知识传授、能力培养中弘扬社会主义核心价值观，传播爱党、爱国、积极向上的正能量，培养科学精神，将思想价值引领贯穿于教学计划、课程标准、课程内容、教学评价等主要教学环节。

[关键词] 课程思政;三全育人;系统结构

[基金项目] 2021年度北京工业大学“三全育人”教师团队重点培育项目“面向新工科的物联网工程专业创新育人模式探索与实践”（327000522101）;2020年度北京工业大学教育教学研究课题“新工科背景下物联网工程专业产教融合多元协同育人模式研究”（040000513109）;2021年度北京工业大学信息学部“课程思政”示范课程培育项目“计算机系统结构‘课程思政示范课程培育计划”（040000513114）

[作者简介] 方 娟（1973—），女（满族），辽宁鞍山人，博士，北京工业大学信息学部教授，主要从事计算机体系结构研究;蔡 旻（1982—），男，湖南益阳人，博士，北京工业大学信息学部讲师，主要从事计算机体系结构研究;高明霞（1973—），女，河北张北人，博士，北京工业大学信息学部讲师，主要从事计算机体系结构研究。

[中图分类号] G640   [文献标识码] A   [文章编号] 1674-9324（2021）39-0124-04      [收稿日期] 2021-05-30

党的十八大以来，以习近平同志为核心的党中央高度重视教育工作。习近平总书记指出：“要坚持把立德树人作为中心环节，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”[1]。课程思政的核心与目的是贯彻落实立德树人的根本任务，通过对课程的顶层设计，不仅要将课程思政停留在教学上，而且要上升到育人的高度。“计算机系统结构”课程将采用典型案例植入式的方式，通过讲解华为鲲鹏处理器架构、芯片“卡脖子”的现象、RISC处理器、存储器国产化等案例，结合习近平新时代中国特色社会主义思想，将立德树人、家国情怀贯穿高校课堂教学的全过程之中，推动思想政治课程与课程思政的协同前行及相得益彰，推动知识传授、能力培养与理想信念、价值理念教育的有機结合[2]。

一、“计算机系统结构”课程思政教学设计思路

“计算机系统结构”课程是为计算机学科本科生开设的一门学科基础必修课。通过该课程的学习，能够使学生掌握计算机系统结构的基本概念，特别是流水线与Cache技术所蕴含的技术和思维，学会以高层建筑的观点应用算法、硬件、软件去综合考察、分析及设计计算机系统结构;培养学生以性能价格比的观点去分析、评估及设计计算机应用系统;使学生掌握当代迅速发展的RISC技术的主要设计思想和技巧;了解当今计算机系统结构的先进技术及设计思想，包括并行性、可扩展性、可编程性等。学生能运用系统设计核心理念和量化思考方式，针对计算机系统的瓶颈，运用计算机系统论、设计方法学，从而具备对计算机系统分析问题和解决问题的能力，以及构建计算机系统复杂工程的能力[3]。

在教学设计中通过引入核心价值观、大局意识等方法，通过具体示例讲授国产芯片的现状、国产存储器的现状，中兴、华为等大事件，培养学生的理想信念、家国情怀、民族自信、责任担当、职业素养、行为规范等育人元素，以及正确的世界观和价值观。

本门课程目前已加入北京工业大学—华为“智能基座”产教融合协同育人基地课程培育，并参加了相关课程培训，对华为技术有限公司的鲲鹏系列知识与教学内容已有一定的了解。同时，在多年的计算机体系结构领域的科研中，一直致力于计算机芯片、多核处理器、异构计算等前沿知识的研究，对国内外相关领域的发展、前沿技术、社会需求等有着深刻的理解，具备将计算机系统结构领域的思想政治元素融入课堂中的良好基础，可以结合专业课程的教学内容，找到结合点和切入点，促进“教书”与“育人”的有机结合，促进“思政课程”向“课程思政”的创造性转化，把思想政治教育融入人才培养的全过程，实现思想政治教育与知识体系教育的有机统一，培养学生的爱国主义情怀，以及诚信、敬业等优秀品质，增强学生的国家产业责任意识和使命感，使学生具备优秀的职业道德品质。

二、课程思政教学计划

“计算机系统结构”课程在原有内容的基础上，对课程内容进行了案例丰富和设计，将课程思政元素进行了有机融合，在课堂中引导学生树立正确的人生观、价值观和道德观，突出育人导向，从而将思想政治元素真正落实到课程中[4]。本课程实验环境充分，实验中心提供了足够的实验机房，并全天开放，供学生在非实验学时也可以自由使用，完成实验内容。课程教学资源充分，可以同时满足“线上+线下”教学，并通过学校的日新学堂进行教学资源发放、判作业等环节。多年来，笔者积累了丰富的教学题库，可以满足学生课上、课下的学习和复习。课程思政教学计划设计如表1所示。

三、华为鲲鹏处理器架构案例设计

本章节对应第1章第1节计算机系统结构架构部分的内容。通过对华为鲲鹏处理器所采用的ARM v8体系架构的起源、特点、优势等讲授其在计算机系统结构领域的优势及所面临的挑战，使学生充分了解目前国内外相关领域的芯片发展历程、基于鲲鹏处理器构建的全栈IT基础设施、行业应用及服务等方面的知识。通过课程教授，将过去中国IT的基本标准、架构、产品和生态大部分是由美国IT巨头制定的，因此存在许多安全和被“卡脖子”的风险等问题讲授给学生，让学生了解全球IT生态格局将由过去的“一极”向未来的“两级”演变，我国会逐步建立自己的IT基础设施和标准，形成自有开放生态。通过课程内容介绍，在教学中渗透爱国主义教育和民族情感教育，帮助学生树立文化意识和文化自信，引导学生求真务实、实践创新、精益求精的精神，在高校课堂教学中贯彻立德树人全员、全过程、全方位的实施，促进思想政治课与思想政治理论的协调发展，推动知识传授、能力培养与理想信念、价值理念教育的有机结合。