寓德于技：《计算机组成原理》课程思政塑造应用型人才的探索与实践

(河北科技学院,河北唐山 0632000) 高小倩 李爱超

摘要:基于当前应用型人才培养专业教育与课程思政“两张皮”问题，依托“计算机组成原理”课程，探索课程思政与专业教育深度融合的“理论课堂+专业教育+课程思政”课堂教学模式，挖掘课程中的爱国主义、科学精神、工匠精神等课程思政元素，创新课程案例式、项目式、线上线下混合式等课堂教学模式，设计多元化教学评价，培养学生专业能力与课程思政意识，对计算机类专业课程思政具有一定的借鉴意义，对培养德智体美劳全面应用型人才具有一定的借鉴价值。

关键词:计算机组成原理；课程思政；应用型人才；教学模式；人才培养

一、引言

1.研究背景

面对数字经济时代的新挑战，国家迫切需要大量计算机应用型人才，既要具有扎实的硬件设计、系统分析等知识储备，又要具备家国情怀、工作使命和责任担当。然而，传统《计算机组成原理》多是以 CPU 工作原理、存储体系等知识讲解和实验操作为主，存在“重工具轻价值”的问题，学生对技术学习缺乏行业和国家科技发展相关知识，无法树立正确技术观、价值观。

课程思政作为落实 “三全育人” 的重要举措，其核心在于将思政教育融入专业课程教学全过程，实现 “知识传授” 与 “价值引领” 的协同。《计算机组成原理》作为计算机类专业的核心基础课，兼具理论性与实践性，课程内容中蕴含着丰富的思政元素 —— 从我国计算机事业从零到一的发展历程，到华为海思等企业突破国外技术封锁的实践，再到硬件设计中严谨细致的工匠精神，均为课程思政提供了丰富素材。因此，探索该课程的思政教学模式，对填补专业教学与思政教育的鸿沟、培养高素质应用型人才具有重要现实意义。

2.研究现状

国外高校将“技术伦理”“社会责任感”引入到工程教育中，如美国“ABET”就以“工程实践的环境以及社会影响”为评价标准之一，在案例中引导学生认识技术和社会，但未形成完整的“课程思政”。国内很多专家对课程思政进行了相关研究，在课程融入思政元素、思政教育方式等方面的研究有所成果，如将“中国芯”研制等案例引入到课堂教学，但针对国内《计算机组成原理》课程的研究缺乏相关成果——一方面缺乏思政元素融入，多为“案例罗列”，与 “CPU”和存储器等知识点内容融合度不高；另一方面缺乏系统性，缺少实践性；第三，课程思政评价片面，多以“考试分数”作为课程成绩。

3.研究目的与意义

本研究主要解决“计算机组成原理”课程思政教学“融什么”“怎么融”“如何评价”的问题，在深入挖掘这门课程知识点关键知识点的思政元素的基础上，形成“知识点－思政元素－教学案例”的“三点三线”，构建适合本课程的思政课程教学，将课程理论、课程教学、思政三者有机结合，形成多指标评价体系，评价教学效果。从教学改革入手培养专业能力和课程思政素质，为培养“有技术、有担当”的应用型人才，为实现我国科技自强。

二、核心内涵与融入逻辑

1.核心内涵

结合《计算机组成原理》课程的教学内容和应用型人才培养目标，课程思政内容可归纳为“三维四层”，即“家国情怀、科学精神、职业素养”以及从“认知、情感、能力、行为”四个层面来落实课程思政。家国情怀，着重从我国发展的历程和企业的自主创新，让学生感知我国、感知自豪、感知责任；科学精神，着重在硬件设计中的科学精神，让学生感知尊重、感知探索、感知科学；职业素养，着重从严谨、精细的工匠精神、团队精神等，让学生感知伦理、感知责任。

2.思政元素融入逻辑

秉承“知识载体、思政灵魂、实践动力”的融入思路，围绕课程知识点，将课程思政变成有形可见可触摸可操作的教学内容。例如“存储器系统”的教学中，通过“DRAM 芯片技术突破”开篇，串连“存储器架构”“长鑫存储打破国外垄断”“芯片设计中的容错技术”等 3 个知识点；“CPU 设计”实验中，通过“小组合作完成简式 CPU 建模”任务，培养硬件设计技能、合作意识。这样的融入思路，使得课程思政与教学内容同向同行不“飘移”。

三、教学模式设计

1.教学目标体系构建

建立“专业+思政”的双目标，体现教学目标的整体化和针对性。其中专业目标要达成“能理解计算机硬件系统的组成及工作”“能设计、调试简单的硬件模块”；思政目标要达成“能了解我国的计算机事业的发展历程、技术伦理规范”；“爱国热忱、工匠精神”；行为目标要达成在小组实践中“团队协作、严谨、认真的作风。”比如“指令系统”部分，在专业目标要达成“能理解指令格式和过程”，在思政目标“能设计出中国的自主指令集，有技术自主创新精神”。

2.教学内容优化

按照“关键节点——思政元素——教学案例”思路重组课程，选取关键章节 8 个，找到相应的思政元素、案例，形成系列化课程。例如，在“计算机系统概论”章节，结合“我国计算机（104 机）的研制历史”，引入“艰苦创业、自主创新”思政元素；“输入输出系统”章节，结合“国产服务器 IO 接口技术的突破”，引申至“技术的自主对于国家信息安全的重要性，值得思考”；编写“《<计算机组成原理>课程思政案例手册》”，搜集案例 12 个，每个案例包括“知识点关联、思政元素、教学实施”，提供标准化素材。

3.教学方法创新

（1）案例教学法：以“中国芯”故事激活思政共鸣 选择典型行业案例，采用导入“案例”－发现问题－提炼“价值”的教学环节。例如，在讲授“存储系统”时，首先通过观看长鑫研发 19 纳米 DRAM 芯片的纪录片短片，导入问题“为什么 DRAM 芯片被称为‘工业粮食’？我国企业是怎样破解技术封锁的？”等，引导学生通过解析存储器原理攻克技术难关；再通过分组讨论解析“自主自强、坚持不懈”，并结合学习生活体会，引入“怎样在硬件实验中培养不畏艰难的精神”思考，实现“案例－知识－价值”的传递。

（2）项目驱动教学法：以“硬件设计项目”渗透思政要求

设置“阶梯式”项目任务，将思政要求融入项目目标及评价标准。基础项目为“单周期 CPU 设计”，要求学生自主完成 ALU、控制器等模块设计，形成一丝不苟的工匠精神；进阶项目为“基于 FPGA 的简易计算机系统实现”，要求学生在 4-5 人组成的小组内，通过分工协作形成相互“沟通协调、责任担当”的思政要求，例如要求学生项目汇报中加入 “团队的协作反思”，即在项目工作中自我剖析得与失；创新项目为“面向特定场景的硬件改进设计”要求学生面向“双碳”目标、民生场景，提出设计思路，形成服务社会的意识。

（3）线上线下混合教学法：拓展思政教育时空
借助超星学习通、雨课堂等构建线上教学平台：课前布置“预习小题思政”，例如让学生浏览“天河超级计算机” 的设计，写一段观后的感受，课中采用“弹幕式投票”“线上投票”等方式就“技术有没有上限”等话题展开讨论；课后上传“行业大咖采访视频”进行延展。线下课堂进行理论细化和实验指导，例如“硬件设计的一个个焊点”在 FPGA的实验课中，教师通过“如何排除硬件故障的小窍门”，引申出工匠精神——硬件设计中每一个小焊点都是影响系统稳定的因素。

4.评价体系完善

设计“过程性 + 终结性 + 思政专项”三维考评体系，对学生专业素养和思政素养全方位考评。设计课堂参与（10%）、课堂报告（15%）（重点考察学生思政案例中的思维深度）、项目报告（15%）（重点考察小组合作中的创新意识）、项目成果（15%）作为过程性评价（40%）；设计“理论考试 + 硬件设计操作”作为终结性评价（40%），其中理论考试题目中增加思政情境题，如：结合我国储存芯片现状，谈谈储存器系统的改进方向；以“思政表现档案”作为思政专项评价（20%），对项目的合作、伦理讨论过程中的思政表现进行档案式记录，从学生自评、他评、教师评价的角度综合进行思政表现考评。

四、教学实践与效果分析

1.实践对象与方案

以某应用型本科计算机科学与技术专业 2022 级两个班为研究对象，分别采用本文所设计的课程思政教学方法与传统教学方法进行教学，教学时间为 1 个学期，运用观察法、调查问卷、数据统计、访谈法等方式获取数据并对比结果。

2.实践效果分析

（1）专业能力提升

从考试结果来看，实验班期末平均成绩 79.2，超过普通班(71.5)10.8%；高分率(85 分及以上)27.1%，超过普通班(13.3%)一倍；实验班实验操作考核完成“CPU 设计”实验平均时间比普通班快 15%，设计方法先进 35.4%高于普通班(15.6%)。因此，本课程实施课程思政教学模式并没有削弱专业知识的教学，案例和项目促进了学生的学习主动性，提高了专业水平。

（2）思政素养提升

在期末实验班问卷调查中，92.7%的学生认为“进一步了解我国计算机发展成就”，89.6%的学生认为“通过项目培养了自身协作精神”，85.4%的学生认为“将来愿意投身到我国芯片研发等一些关键领域”，学生访谈中提到的“原来学硬件设计是挺枯燥的，在了解到长鑫的故事后，感觉自己原来学的能用在国家技术的发展上了，学习动机更强了”，体现了思政教育对学生在进行正确地引导。

五、结论与展望

本文的研究从构建“三位一体”的教学方式，变革教学内容，改进教学方法，改进教学评价等方面展开研究，取得了较好的教学效果。本文的研究对于学生专业素养和思政水平的提升具有促进作用，是一种培养应用性人才的途径。后续将会探索创新思政元素的时代内涵，结合人工智能、量子计算等技术，发掘出“技术伦理”“数据安全”等新的思政元素；强化校企合作，与企业共同推出“企业真实项目+思政案例”课程，在解决项目问题的过程中体悟责任担当；建设课程思政资源共享平台，开放案例、课件、视频等等资源，赋能更多高校，实现计算机类专业课程思政规模化高质量建设。

参考文献：

【1】于歆杰.论混合式教学的六大关系[J].中国大学教学， 2019(5):14-18.
【2】刘铭.发现科学之美的课程思政教学实践——以计算机组成原理课程为例[J].大学教育 2023(13):63-66.