微机原理与接口技术课程思政探究与实践

余恒　史蓓蕾　余雷

关键词：课程思政；思政元素；课堂教学；思政教学；教学评价

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2023）02-0156-03

1 引言

微机原理与接口技术作为一门计算机硬件类课程，是高校通信工程、电子信息、电气与自动化等工科专业的重要专业基础课程之一。课程的基本目标是使学员掌握计算机基本组成结构及工作原理，着力培养学员对计算机硬件及其编程语言分析与设计能力[1]，进而能够应用到各专业领域具体的创新实践中。

在内容上，随着微型计算机的不断发展、新技术新产品的不断涌现，形成了目前比较成熟的两大内容体系：以8086 /8088微处理器为主线的体系，以单片机、嵌入式计算机为核心的体系。考虑到嵌入式计算机在当前各工业应用领域中的突出地位，海军工程大学采用第二类内容体系开展课程教学，选用国家级规划教材《微处理器系统结构及嵌入式设计》，内容主要包括：计算机发展概述、计算机系统组成原理及结构，微处理器、总线、存储器、输入＼输出接口，ARM等章节，整体上采用“总-分-应用”的内容结构。

从以往教学经验来看，由于微机原理与接口技术课程内容繁杂且概念抽象，在具体的教学实施过程中，大多数高校教师的教学重心主要放在知识传授及工程应用能力培养上，却忽视了对于学员价值方面的塑造，而价值层面的引导恰恰是激发学员奋发向上、保持活力的内在精神动力。因此，在教学活动中，除了要注重科学思维方法的训练和科学伦理的教育，更要培养学生探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的责任感和使命感[2]。

2 思政教学设计

2.1 思政元素挖掘

课堂教学是高校思政教育工作阵地建设的“主渠道”[3]，而要想充分发挥好这个主渠道作用，关键在于课堂教学中要有机地融入家国情怀、科学伦理、人文精神、工匠精神等思政元素，从而润物无声地引导学员将个人的成长与祖国、与军队的发展紧密相连。

对于思政元素的深入挖掘，可以根据课程自身内容体系与授课学员的学习特点，然后结合计算机历年的发展阶段、行业最新动态、新科学技术研发、社会焦点问题以及人生哲理等方面进行考量，并在潜移默化中引入这些思政元素，做到专业知识中蕴含思政教育，实现对学员从知识、能力、情感方面多层次培养。下面列出作者及所在教学团队在教学实践中总结出来的一些关于微机原理与接口技术的思政元素及对应教学思路，如表1所示。

2.2 思政教学案例

在课堂教学中，想要引下面以两个实际课堂思政案例为例，介绍整个教学实施过程中。

2.2.1 案例一之指令流水线

（1）课堂导入。为了让学员将课前分散的注意力即刻转移到课堂上，以一个与他们息息相关的日常生活中“洗衣服”的问题导入课堂：假设生活中有四批衣服要洗，每一批衣服都需要执行清洗、烘干、晾晒三个过程，而每个过程所需时间均为30分钟，若一批一批地洗完，共需要花费360分钟，随着衣服批次的增加，所花费的时间也会成倍数增加，那有没有更高效省时的办法呢？引导学员带着问题进入本节课内容学习。

（2）内容讲授。对于指令流水相关内容的讲授摒弃传统对概念的平铺直叙思维，采用问题驱动式、对比式的教学方法。首先结合已学知识抛出问题“假设取指令、分析指令、执行指令的时间均为Δt，串行执行N条指令花费的时间？”，待学员回答出正确结果3NΔt 后继续提问“在指令三步骤执行过程中CPU、存储器的工作状态？”，引导学员分析并发现：取指令时“存储器忙、CPU中的运算器闲”，而分析指令、执行指令时“存储器闲而CPU忙”，由此与学员共同探讨“如何将计算机中CPU和存储器资源最大化地利用起来，提高执行效率？”，此时结合PPT动态展示，画出指令执行图，如下图1所示，将指令2取指令阶段与分析指令1 垂直并列、指令分析2与执行指令1垂直并列……以此类推，引导学员计算出总花费时间为3 Δt+（N-1）Δt，并与串行执行时间3NΔt进行对比，强调此时执行效率约为串行执行3倍，进而引出指令流水线的概念。

（3）思政引入。在学员对指令流水线概念有了基本认识之后，即刻跳回到课堂导入的问题，留适量时间让学员进行自主思考，然后参照图1以互动的形式回答出解决方法：第二批衣服清洗与第一批衣服烘干同时进行、第二批衣服烘干与第一批晾晒同时进行……按照流水线的方式类推。由此引申到学习工作实际，引入思政元素“并行处理的高效能力”，告诫学员在同时处理多件事情时，可以对每件事情的执行阶段进行划分，尽可能地在每个阶段同时处理多件事，按照指令流水线的方式处理，进而提高自身并行处理的高效能力。

2.2.2 案例二之ARM

（1）课堂导入。以近年来备受关注的科技热点“美国断供华为芯片事件”为导入引发学员讨论：美国出台一系列政策切断华为的全球芯片供应链，妄图通过"断供"方式遏制我国核心技术产业发展，我们该如何应对？引导学员带着问题进入本节课内容学习。

（2）内容讲授。以视频播放结合实物展示的方式开展相关内容讲授：首先播放一段“1分钟了解ARM”的视频调动学员积极性，同时能够让学员快速了解ARM：ARM是一家从事芯片IP设计的公司，它只将技术授权给其他芯片厂商从而生产出形成各具特色ARM芯片，而ARM和其他芯片厂商（Intel、三星等）就好比“菜谱研发者和厨师”的关系相辅相成，为了让学员有更加直观、感性的认识，展示一块课前准备好的ARM芯片供学员观察。进一步介绍ARM芯片应用领域时，通过一组数据描述其在工业控制、无线通讯、网络等领域的广泛应用，强调全球超过95%的智能手机和平板电脑采用的都是ARM芯片。

（3）思政引入。在学员对ARM有了一定认识并且逐步意识到其重要价值时，采用设问的方式：首先提出“1颗芯片都不生产的ARM凭什么成为芯片界的隐形霸主？”“ARM的成功之路又给了我们什么启示？”的双重疑问，然后结合前面所学给出“ARM的成功靠的就是它的芯片IP技术”的答案，并强调研发出该核心技术靠的是它的自主创新能力，引入思政元素“关键核心技术的命脉是创新”，告诫学员在面对以美国为首的西方国家对我国核心技术产业的打压时，我们能做的只有不断提高自身的自主创新能力，逆境中砥砺前行，此时引用习近平总书记在2016年全国两会期间参加上海代表团审议时的讲话激励学员“要抓住时机，瞄准世界科技前沿，全面提升自主创新能力，力争在基础科技领域作出大的创新、在关键核心技术领域取得大的突破。”[4]

2.3 思政教学评价模型

传统课堂一般结合专家评教、教员自评以及学员评教三个方面对教学进行综合评价[5]，重点关注的是学员对知识的掌握及能力培养情况。与传统课堂教学有所区别的是，思政课堂教学强调了对学员价值方面的引导作用，在评价时需要额外关注学员情感养成、价值塑造方面是否达到要求。因此，在对思政教学进行评价时，应当结合思政目标，构建出更加有针对性的教学评价模型，如图2所示。

3 结语

课程思政不是简单的“课程+思政”，而是一项长期发展的系统性工程[6]，它强调的是思政元素能够如盐化水、润物无声地融入专业课程中。在对军队院校微机原理与接口技术课程进行思政教学时，应当遵循课程发展规律，从课程设置上进行优化，对教学设计进行补充完善，深入分析思政教育与专业知识有机结合的可行途径，构建符合国家、军队发展及岗位需求的育人体系，将“立德树人”的教育方針贯穿于教育教学全过程。