计算机组成原理课程与思政教育结合的研究

曾昭平，付剑锋，郑 亮，李 琥

（上海立信会计金融学院 信息管理学院，上海 201209）

计算机组成原理是计算机科学专业中的主干课程，结合计算机组成原理课程的各个部分进行思政教育，有助于在潜移默化中增强学生的思政教育，通过从存储器、输入系统和输出系统、运算器和控制器等方面，结合房住不炒、“一带一路”、疫情防控、高端制造和党领导一切等最新政策，如图1 所示，可以与时俱进地进行思政教育，提高学生的专业水平和思政涵养。

图1 计算机组成原理与思政教育的结合

一、现状

（一）坚持党的领导

党的十九大把习近平新时代中国特色社会主义思想确立为党必须坚持的指导思想，深刻阐明了这一指导思想的精神实质和丰富内涵。这一思想体系博大精深，核心内容包括“八个明确”和“十四个坚持”，用党的创新理论武装头脑、指导实践，体现了理论与实际相结合、认识论和方法论相统一的鲜明特色。《中国共产党章程（修正案）》将习近平新时代中国特色社会主义思想同马克思列宁主义、毛泽东思想、邓小平理论、“三个代表”重要思想、科学发展观一道确立为党的行动指南，在各项工作中全面准确贯彻落实，使之成为推动党和国家事业发展的强大思想武器和行动指南。

（二）目前教育部大力促进思政进课堂

教育部印发的《高等学校课程思政建设指导纲要》，要求所有高校、所有学科专业全面推进高校课程思政建设。其中提出，课程思政建设工作要围绕全面提高人才培养能力这个核心点，在全国所有高校、所有学科专业全面推进，促使课程思政的理念形成广泛共识，广大教师开展课程思政建设的意识和能力全面提升……围绕政治认同、家国情怀、文化素养、宪法法治意识、道德修养等重点优化课程思政内容供给，系统进行中国特色社会主义和中国梦教育、社会主义核心价值观教育、法治教育、劳动教育、心理健康教育、中华优秀传统文化教育。高校课程建设需要科学设计课程思政教学体系，结合学科专业特点分类推进课程思政建设，推动课程思政全程融入课堂教学建设。

（三）计算机组成原理作为计算机专业的主干课程迫切需要结合思政教学

计算机科学与技术专业是计算机硬件与软件相结合、面向系统和侧重应用的宽口径专业，培养计算机专业高级人才，广泛从事科学研究、教育、开发和应用的各行各业。

计算机组成原理是计算机专业的核心主干课之一，也是学习计算机其他后续课（如计算机系统结构、操作系统等）的重要专业基础课。其在先导与后续课程之间起着承上启下和继往开来的作用，也是从事计算机设计、开发、应用与维护等工作的基础。

所以在计算机组成原理课程加入思政内容是对计算机专业学生进行思想教育的重要手段之一。

目前已有部分论文对计算机组成原理和思政教育的结合进行了初步探讨，但首先论文数量较少，其次不够详细具体，未全面将主要内容与思政教育结合，而且也缺乏一些对最新政策的融合，例如共同富裕、疫情防控等。

本文根据计算机组成原理课程内容的授课过程，探讨在教授计算机组成原理这门专业课中如何加入思政教育，具体地从总线、存储器、输入输出系统、运算器和控制器五大方面，结合共同富裕、房住不炒、“一带一路”、疫情防控、高端制造及党领导一切等政策，深入浅出地进行思政教育。通过实际教学，提高学生的专业水平和思政涵养。

二、计算机组成原理课程与思政教育的结合

（一）总线与共同富裕的结合

总线是各大部件共享的信息传输线，可以结合共同富裕进行讲解。

共同富裕指的是全体人民通过辛勤劳动和相互帮助最终达到丰衣足食的生活水平，也就是消除两极分化和贫穷基础上的普遍富裕。党的十九届五中全会对推进共同富裕作出了重大部署，提出了2035 年“全体人民共同富裕取得更为明显的实质性进展”的远景目标，2021 年，《中共中央 国务院关于支持浙江高质量发展建设共同富裕示范区的意见》发布。共同富裕是社会主义的根本原则和奋斗目标，必须把共同富裕摆到更加重要的位置，更加努力实现共同富裕的发展目标。

在讲授计算机总线发展历程中，首先介绍最早部件之间信息传输线设计思想是分散连接方式，各个部件两两之间有自己的专用连接线，这种早期设计的缺点是造成数据线的重复建设，过多过散，各自为政。由于数据线受到主板面积限制，早期分散连接方法设计的数据线宽度较窄，影响整体性能，所以当代计算机对信息传输线进行了重新设计。目前计算机部件之间信息传输线设计思想改进为总线连接，各大部件共用若干数据线，这样避免数据线的大量重复建设，而且由于数据线的精简，数据线宽度可以设计较宽，传输速度随之提高。计算机内部大家共享数据线资源，共同利用总线进行信息的传输，达到了共同富裕的目的，提高了整个计算机的性能。正是类同当前我国的共同富裕政策，各个地区资源共享，而不是各自为政重复建设，这样集中资源优势，使得整个国家达到共同富裕的目的。另外我国人多地广，共同富裕不是同时富裕，而是一部分人一部分地区先富起来，先富的帮助后富的，逐步实现共同富裕。这就类似计算机中的总线结构，不是设计单一总线，而是采取分级总线进行设计，一些高性能部件优先采用高速总线，一些低性能总线采用相对低速总线，这样各大部件能按照自己的性能水平均衡发展，而且低速总线和高速总线之间可以采用桥等缓冲器进行连接，互联互通而不是完全隔离，这样低性能部件在需要时也能利用高速总线和高性能部件有条不紊地进行交流，实现共同富裕，计算机整体性能得以提高。

（二）存储器与房住不炒的结合

存储器是存储信息的部件，可以结合房住不炒的政策进行授课讲解。

房住不炒的政策指的是房地产市场需要平稳健康发展，需要全面落实房地产长效机制，最关键的就是不管“风吹浪打”，必须坚持房子是用来住的、不是用来炒的的定位，突出住房的民生属性，避免将房地产作为短期刺激经济的手段。2021 年7 月22 日，继此前不久国务院办公厅印发《关于加快发展保障性租赁住房的意见》后，国务院又召开加快发展保障性租赁住房和进一步做好房地产市场调控工作电视电话会议，深入学习贯彻习近平总书记关于住房工作的重要指示批示精神，研究加快发展保障性租赁住房，进一步做好房地产市场调控工作。

计算机中有海量的数据进行存储，存储器也是计算机的核心部件之一，正如住房是一个国家的核心问题一样，国家需要广大人民群众首先安居，其次才能乐业。在计算机的存储系统的设计中，如果全部采用昂贵的内存条来存储数据，不能满足存储海量数据的要求，这是因为内存条存储每位数据的价格相对较高，占地面积大，在计算机内部有限的空间中只能放置有限的内存条，这就类似国家不能光建设成本昂贵光鲜漂亮的别墅写字楼，还需要建设价格实惠、性价比高的居民楼和保障性经济适用房一样，这种住房能够抑制房价，更加经济实用，让广大人民能够通过自己的努力买得起房，较快地拥有自己的住房，这样才能吸引更多人才，更加乐业，达到良性循环的住房发展目的。如果房价被炒作太高，将无法挽留多数人才，造成人才流失，就像计算机中如果只使用昂贵的内存条，缺乏硬盘光盘这些辅助海量存储器，则计算机只能存储和处理有限的数据，无法发挥计算机强大的数据处理能力。所以房住不炒，建设保障性住房，和计算机内部存储系统设计思想一样，既有较好的别墅写字楼，类似较贵的储存条，也有适合广大工薪阶层的高性价比经济适用住房，类似用于存储海量数据的辅助存储器。

（三）输入输出系统与疫情防控、“一带一路”的结合

输入输出系统是与外界交换信息的接口，可以结合当前对外开放既要大力建设“一带一路”，又要严格防控疫情输入的形势进行教学。

随着德尔塔变异株流行，全球疫情大幅反弹，我国外防输入压力持续上升，截至2021 年8 月14 日，全国本土确诊病例涉及16 个省份，有多个中高风险地区，国家卫生健康委派出多个工作组在地方督查指导工作。围绕近期多点散发的疫情防控新形势，我国防疫工作的头等大事就是深刻认识疫情防控就是“国之大者”，保证守土有责，采取坚决果断措施处理当前疫情，坚持生命至上，构筑最大疫苗免疫屏障，实施预防为主，决不让来之不易的防控成果前功尽弃。

计算机中的输入输出系统的设计思想也是坚持数据正确输入输出的原则，不随意读写外部设备的数据，而是通过一定的控制机制，进行握手和数据验证等操作，保证数据正确有序地进出计算机。首先输入输出接口中断机制类似外来航班需要申报，其次数据读写机制采用循环冗余校验编码，类似旅客必须经过病毒检测呈现阴性，通过各种严格的消毒程序和防控措施，这样才能避免错误的数据输入到计算机，避免造成计算机内部数据混乱。在当前疫情防控的严峻形势下，和其他国家的人员交流，正是通过这样类似的严格校验过程，确认旅客无感染才能允许进入国内，避免造成病毒流行扩散。

“一带一路”（The Belt and Road）是“丝绸之路经济带”和“21 世纪海上丝绸之路”的简称，2013 年9 月和10 月由中国国家主席习近平分别提出建设“新丝绸之路经济带”和“21 世纪海上丝绸之路”的合作倡议。“一带一路”旨在借用古代丝绸之路的历史符号，依靠中国与有关国家既有的双多边机制，借助既有的、行之有效的区域合作平台，高举和平发展的旗帜，积极发展与沿线国家的经济合作伙伴关系，共同打造政治互信、经济融合、文化包容的利益共同体、命运共同体和责任共同体。

计算机中的输入输出系统与其类似，既要保证数据正确地输入输出，又要能够接纳各种各样的设备。通过制定共同的标准，输入输出接口和输入输出设备都按照共同的标准进行设计，例如鼠标键盘都按照USB 标准设计，任意按照这种标准设计的鼠标键盘，都可以插入到支持USB 标准的计算机上工作，这样就能方便地达到各种计算机输入输出设备与计算机内部之间的互联互通。我国通过和广大伙伴国家共同建设“一带一路”，将我国的技术标准输出到国外，既帮助各个国家高效便利地完善基础设施建设，也可以同我国国内基础设施建设标准保持一致，为我国扩大进出口贸易，与世界各国人民合作互赢。

（四）运算器与高端智能制造的结合

运算器是进行各种算术和逻辑运算的部件，可以结合中国工业不断升级换代的发展理念进行讲授。

习近平总书记强调，“我们要顺应第四次工业革命发展趋势，共同把握数字化、网络化、智能化发展机遇”。经李克强总理签批，国务院印发的《中国制造2025》，部署全面推进实施制造强国战略，是我国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领，以推进智能制造为主攻方向，以满足经济社会发展和国防建设对重大技术装备的需求为目标，强化工业基础能力，提高综合集成水平，完善多层次多类型人才培养体系，促进产业转型升级，培育有中国特色的制造文化，实现制造业由大变强的历史跨越。

计算机内部的核心部件运算器类似加工厂，最初也只能做些简单的加减运算，对数据这些产品只能做一些简单的再加工，类似我国早期工业水平落后，只能做简单的代加工，例如服装生产、玩具制作及电器组装等，附加值很低。随着计算机硬件水平的提高，运算器通过组合加法器和各种逻辑门，可以实现更加复杂的乘除运算，更加精准的浮点运算，以及快速批量处理海量数据。类似我国工业发展到一定水平，从简单的机械设备逐步发展升级为各种精密智能设备，这样就不只是简单做些服装加工电器组装等低附加值工作，而是开始进行高端制造，例如大飞机制造项目、高精度芯片设计，这是计算机发展的道路，也是我国工业制造不断升级换代的发展道路。

（五）控制器与坚持党领导一切结合

控制器是控制各大部件的核心部件，可以坚持党领导一切的这一理念进行对照讲解。

历史和实践反复证明，一个国家、一个政党，领导核心至关重要。习近平总书记在党的十九大报告中指出，要“坚持党对一切工作的领导”，并将其作为新时代坚持和发展中国特色社会主义基本方略的第一条，强调“党政军民学，东西南北中，党是领导一切的”，提出新时代党的建设总要求首要的是“坚持和加强党的全面领导”。习近平总书记成为全党拥护、人民爱戴的党的核心、军队统帅、人民领袖当之无愧，是历史的选择、人民的选择、实践的选择。

计算机内部的核心部件控制器，根据指令发出控制信号，控制整个计算机各大部件有条不紊运行，共同完成计算任务。没有控制器的统一协调指挥，其他部件则陷入混乱，例如总线不知道何时开始传输数据，存储器不知道数据要写入到哪里或者从哪里读取数据，输入输出系统不知道读写哪些外设，运算器不知道要做哪些数据处理工作，整个计算机将不能工作。有了控制器，则通过控制器统一按照顺序发出控制信号，从外部设备输入数据，并控制数据在计算机内部的传输，将数据传送到指定的地方，当数据要进行处理的时候，会送到运算器，然后告诉运算器所要进行的操作，运算器处理后的数据又继续在计算机中流转或进行进一步的再处理，所有的这一切都是由控制器执行指令控制各大部件共同完成。这就类似社会主义现代化建设，都是在党的统一领导下，总览全局，统筹管理，国内大力发展高端制造业，与世界各国交流人才和资源，这样才能高效有序地进行社会主义现代化建设。通过类似计算机内部控制器的统一管理，我国的发展速度逐步赶超美国等发达国家。

三、结束语

（一）实际教学效果

通过以上方法，将思政教育融入计算机组成原理专业主干课的教学中，可以使得学生掌握国家最新的政策，提高政治思想水平，达到潜移默化自然而然的教育目的。通过对部分学生进行问卷调查，结合思政教育之前和之后的教学效果对比，学生的思想政治水平相对以前大大提高，见表1。

表1 结合思政教育前后对政策清楚的学生比例

（二）改进方向

目前的教学实践还存在不少不足之处和可改进方向，有的计算机组成原理内容还可以更加细致，发掘更多的思政教育元素，例如总线判优机制可以和机动车礼让行人结合，培养学生的道德修养；高速缓存可以大大提高计算机系统的存储性能，可以和党员先锋带头作用结合起来。有的最新政策还未能完全涵盖，例如打击部分企业垄断，例如遏制低俗娱乐风气等。另外，除了问卷调查之外，还可以增加思政测试题，以便更加准确了解学生的学习成果，获得学生更多的反馈，达到更好的教书育人的目的，这些都有待将来进一步地研究和改进。