計(jì)算機(jī)組成及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課程思政融入國產(chǎn)龍芯元素的教學(xué)探索

葉倩 田宏偉 王旭東

（1、2 蘇州大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，江蘇 蘇州 215000；3 蘇州科達(dá)科技股份有限公司，江蘇 蘇州 215000）

一、引言

各大高校均提出并實(shí)施各類課程應(yīng)該與思政理論課同向而行。計(jì)算機(jī)組成及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)類專業(yè)中一門重要的專業(yè)必修課程，在整個(gè)人才培養(yǎng)體系中有著承上啟下的作用。在本課程教學(xué)中融入思政教育可以實(shí)現(xiàn)全程育人、全方位育人的理念。本文以“計(jì)算機(jī)組成及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”課程為例，將思政教育貫穿融入到具體教學(xué)內(nèi)容及活動(dòng)中進(jìn)行探索及實(shí)施。

二、教學(xué)目標(biāo)及課程思政目標(biāo)

課程從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論、運(yùn)算器和運(yùn)算方法、存儲(chǔ)系統(tǒng)、指令系統(tǒng)、中央處理器、總線系統(tǒng)、外圍設(shè)備和輸入輸出系統(tǒng)共八個(gè)方面講解計(jì)算機(jī)的基本組成、邏輯實(shí)現(xiàn)、設(shè)計(jì)方法及互連構(gòu)成整機(jī)的技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生在計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)、開發(fā)、使用和維護(hù)方面的能力。

課程的教學(xué)目的是使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器、輸入部件和輸出部件五大部件的組成，最終達(dá)到從系統(tǒng)的角度、整機(jī)的角度，完整、準(zhǔn)確的理解和掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成原理與內(nèi)部運(yùn)行機(jī)理，為學(xué)習(xí)其他專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)核心課打下良好的基礎(chǔ)。

課程的具體教學(xué)目標(biāo)如下：

（1）掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各部件組成，各部件基本功能和工作原理；

（2）理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各個(gè)組成部分的邏輯實(shí)現(xiàn)和設(shè)計(jì)方法；

（3）具備依據(jù)計(jì)算機(jī)原理認(rèn)識(shí)和分析各種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的能力。

開展課程思政教育的總目標(biāo)是引導(dǎo)大學(xué)生樹立正確的世界觀、價(jià)值觀和人生觀，培養(yǎng)運(yùn)用正確思維方法分析和解決問題的能力?？偰繕?biāo)和課程教學(xué)目標(biāo)相結(jié)合，確定本課程的思政育人目標(biāo)為：

（1）樹立遠(yuǎn)大理想，堅(jiān)定“四個(gè)自信”；

（2）分析計(jì)算機(jī)發(fā)展規(guī)律，培養(yǎng)辯證性思維；

（3）弘揚(yáng)工匠精神，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)工作作風(fēng)；

（4）引導(dǎo)價(jià)值評(píng)判，培養(yǎng)工程倫理道德。

三、教學(xué)改革思路及設(shè)計(jì)

在新中國成立之前，科學(xué)技術(shù)的差距使得我們落后挨打，我國在科技領(lǐng)域尤其是在計(jì)算機(jī)CPU 研發(fā)方面奮勇直追，到現(xiàn)在我們有了麒麟、龍芯系列芯片，都是一代代科研人員，靠著堅(jiān)定的理想和信念?yuàn)^斗的結(jié)果。通過歷史發(fā)展對比、典型案例講解，引導(dǎo)學(xué)生樹立科技強(qiáng)國意識(shí)、知識(shí)強(qiáng)國的理念、愛國報(bào)國的信念，更加堅(jiān)定“四個(gè)自信”，增進(jìn)愛國主義情感。引導(dǎo)鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用思想政治課程中學(xué)到的唯物主義辯證法，分析計(jì)算機(jī)組成技術(shù)的發(fā)展規(guī)律，掌握計(jì)算機(jī)組成技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)，一方面有利于幫助學(xué)生理解計(jì)算機(jī)組成課程專業(yè)知識(shí)，另一方面也有利于幫助學(xué)生更深人地理解和掌握思想政治課程中學(xué)到的基本原理和方法，正確地認(rèn)識(shí)和把握計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢。教學(xué)過程中，引入龍芯進(jìn)行CPU 研發(fā)的案例，展現(xiàn)國內(nèi)科研人員一貫嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作作風(fēng)。由此可將持續(xù)專注、開拓進(jìn)取、精益求精、追求極致的“大國工匠精神”在教學(xué)過程中潛移默化地滲透在學(xué)生的心中，根植于他們的腦海。在社會(huì)發(fā)展過程中，計(jì)算機(jī)技術(shù)起到的主要作用是正面和積極的，但存在和潛在的負(fù)面影響，因此需要引導(dǎo)學(xué)生思考計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用中的價(jià)值評(píng)判和工程倫理道德問題，有利于培養(yǎng)他們對于計(jì)算機(jī)技術(shù)服務(wù)大眾、服務(wù)社會(huì)、服務(wù)全人類的正確價(jià)值觀。

在實(shí)際教學(xué)過程中，融入思政元素的課程設(shè)計(jì)如圖1 所示：

本課程與先進(jìn)的集成電路芯片相結(jié)合，理論與實(shí)際產(chǎn)品相結(jié)合，以我國自主研發(fā)的高性能通用系列處理器“龍芯”芯片進(jìn)行講解。國產(chǎn)“龍芯”自主研發(fā)LoongArch 指令集，在維持現(xiàn)有軟件生態(tài)情況下，自建獨(dú)立軟件生態(tài)，“龍芯”還提供了教學(xué)設(shè)備，為本課程提供了愛國教育和工匠精神的素材。

以本學(xué)院計(jì)算機(jī)系學(xué)生為試點(diǎn)，設(shè)計(jì)基于龍芯產(chǎn)品的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，以軟件仿真和實(shí)驗(yàn)器材相結(jié)合的方式定制適合于學(xué)生理解的實(shí)驗(yàn)課程，如表1所示。

表1 基于龍芯產(chǎn)品的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

以國產(chǎn)“龍芯”芯片為載體，專業(yè)教學(xué)與課程思政相結(jié)合，如圖2 所示：

（1）以“龍芯”芯片發(fā)展歷程導(dǎo)入并作為教學(xué)素材，引導(dǎo)學(xué)生樹立遠(yuǎn)大理想，堅(jiān)定“四個(gè)自信”；

（2）對國內(nèi)外芯片、計(jì)算機(jī)及CPU發(fā)展過程，從“龍芯”的設(shè)計(jì)架構(gòu)入手，分析計(jì)算機(jī)發(fā)展規(guī)律，培養(yǎng)辯證性思維；

（3）計(jì)算機(jī)組成理論與“龍芯”芯片的實(shí)驗(yàn)分析相結(jié)合，弘揚(yáng)工匠精神，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)工作作風(fēng)。

（4）結(jié)合計(jì)算機(jī)和CPU 發(fā)展過程中的國內(nèi)外正面反面典型案例，引導(dǎo)價(jià)值評(píng)判，培養(yǎng)工程倫理道德。

四、結(jié)束語

在教學(xué)實(shí)施過程中，預(yù)計(jì)教學(xué)實(shí)施后可達(dá)到的效果：

（一）使學(xué)生鑒定理想和信念進(jìn)行奮斗，樹立科技強(qiáng)國意識(shí)、知識(shí)強(qiáng)國理念、愛國報(bào)國信念，增進(jìn)愛國情感。

（二）分析本課程的發(fā)展規(guī)律，掌握本課程的發(fā)展特點(diǎn)，理解掌握課程專業(yè)知識(shí)，更深入理解掌握龍芯的基本原理和方法，正確把握相關(guān)技術(shù)的發(fā)展趨勢。

（三）培養(yǎng)學(xué)生科研嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作作風(fēng)，在學(xué)習(xí)案例過程中，滲透專注、精益求精的工匠精神。

（四）引導(dǎo)學(xué)生思考課程應(yīng)用的價(jià)值和工程倫理道德，培養(yǎng)學(xué)生服務(wù)大眾、社會(huì)的正確價(jià)值觀。