案例教学法在高校课程思政建设中的实践探究

——以《计算机系统结构》为例

         胡  滨，代昆玉，何 勇  

(贵州大学 计算机科学与技术学院，贵州 贵阳 550025)

[摘  要] 课程思政建设是高等学校具有新时代中国特色社会主义特点的人才培养新模式。基于《计算机系统结构》教学知识点挖掘课程蕴含思政元素，采用案例教学法对思政建设融入专业知识教学进行实践探究。教学评价表明，课堂教学引入思政教育有助提升授课对象思想政治修养、增强民族文化自信，也能提升学生专业知识学习主观能动性。该教改工作涉及思政教育与专业知识教学有机融合，可为高校课程思政建设、课程教改提供新方法、新思想。

[关键词] 案例教学法；课程思政建设；计算机系统结构；高校教学改革

[基金项目] 2021年【国家自然科学基金委员会】国家自然科学基金项目“基于蝗虫视觉神经的人群活动检测关键技术研究及应用”(62066006); 2020年贵州省【贵州省科技厅】自然科学基金项目“基于蝗虫视觉神经的区域人群异常行为检测方法研究”(黔科合J字[2020]1Y261); 2022年贵州大学院级课程思政教改项目“《计算机系统结构》专业课程思政示范”(贵大计院思政字(2022)04号)。

[作者简介] 胡滨 (1977－)，男，贵州都匀人，博士，贵州大学计算机科学与技术学院副教授（通讯作者），研究方向为人工智能、计算机视觉；代昆玉（1979—），女，贵州遵义人，硕士，贵州大学计算机科学与技术学院讲师，研究方向为人工智能、数据挖掘；何勇（1974—），男，贵州贵阳人，硕士，贵州大学计算机科学与技术学院副教授，研究方向为嵌入式与传感器网络。

[中图分类号] G640; TP311  [文献标识码] A      

一、前言

《计算机系统结构》是我国高校计算机科学与技术专业核心课程之一，该课程教学覆盖国内外计算机专业的学科前沿技术，极易在授课对象中触及情景教学，引发学生对我国国情、文化自信、科技创新等问题的思考。近年来，以习近平同志为核心的党中央高度重视高校人才培养与思想政治工作。中共中央、国务院2021年印发《关于新时代加强和改进思想政治工作的意见》^[1]，其针对学校思想政治工作提出“加快构建学校思想政治工作体系，实施时代新人培育工程，完善青少年理想信念教育齐抓共管机制，培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人”的要求。在该时代背景下，课程思政建设需求迫在眉睫。然而由于教学内容多、授课学时数少，该课程思政建设矛盾突出，如何在有限课堂教学时间高效开展思政教育工作，寻求合适的思政建设方法尤为重要。

课程思政本质是一种公众教学行为，它在专业知识教学中融合思政元素，与原本的课堂教学形成协同效应促使思政教育达到潜移默化效果。教学方法多样化，例如演示教学、课堂讨论、启发引导、案例教学法等。其中，案例教学法具有实践性强、注重师生双向交流、易激发学员兴趣等优点，被广泛应用于课堂知识教学中。近年来，笔者所在的教学单位采用案例教学法对《计算机系统结构》开展了思政建设工作，以达到专业知识与思政教育有机融合的目的。

二、《计算机系统结构》课程思政建设目标

以中华人民共和国教育部《高等学校课程思政建设指导纲要》的通知（教高[2020]3号）为指导^[2]，初步拟定课程思政建设目标，即在课程教学过程中围绕全面提高人才培养能力核心点，坚定学生理想信念，以爱党、爱国、爱社会主义、爱人民、爱集体为主线，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。

在思政建设目标基础上，充分挖掘本课程蕴含的思政元素，借助案例教学法在课程教学中引入与计算机系统结构相关的国产芯片、指令集现状，同时以计算机系统结构领域具有重要贡献的民族企业为案例，将社会主义核心价值观、家国情怀、法制意识、社会责任、人文情怀、工匠精神等相关德育元素融入课程教学的各环节。以培养学生的理想理念、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，实现思想政治教育与知识体系教育的有机统一，树立正确的社会主义世界观、价值观，构建符合我国新时代社会主义建设需求的思想政治理论课程与专业课程有机融合的高等教育育人体系。

三、案例教学法探究实例

由于本课程教学内容多、学时数少，应选择代表性的知识点并结合我国国情选取合适案例。基于拟定的思政建设目标，选取计算机处理器技术、CPU指令集、超标量流水线处理机等几个知识点为思政教例。在思政教学实施中，讲授完课程知识点后随即融入思政教学。下面介绍其中几个案例。

（一）华为鲲鹏处理器

我国计算机系统结构研究工作起步较晚，但近年来国内与计算机相关的高新技术企业在国产CPU自主研发陆续取得令人瞩目成绩，例如华为公司”鲲鹏”（Kunpeng）系列处理器。目前，华为鲲鹏920处理器是业界最高性能ARM-based数据中心级处理器，它采用7nm制造工艺，支持32/48/64个内核，主频达到2.6GHz，支持8通道DDR4、100G RoCE等，可组合多芯系统提升计算性能^[3]。华为鲲鹏920处理器在高性能、高吞吐、高集成、高能效方面的创新突破，把我国ARM处理器计算性能推向新高度。

我国计算机产业在中国共产党的领导下坚定开启破冰之旅，努力打破西方帝国主义对我国的高科技垄断与输出限制，为具有自主知识产权的计算机芯片研发、设计与制造上做出了重大贡献，同时也在世界计算机系统结构的发展史上留下浓厚的一笔。该思政案例有助授课对象了解国内计算机处理器技术的发展历程，进一步培养学生爱党爱国情怀、增强大国自信。

（二）超标量流水线处理器—龙芯

中国龙芯CPU始于我国中科院计算所 “Godson CPU设计与验证系统”科研项目。经过二十余年的发展，龙芯CPU形成了GS132、GS232和GS464三大系列处理器核。以桌面级龙芯处理器核GS464为例，它采用了四发射64位结构、动态流水线技术，其中龙芯GS464的1.0版本，即GS464为9级流水线结构，广泛应用在龙芯3A、3B、2H芯片中；而2.0版本的GS464E，采用12级动态流水线结构^[4]。

龙芯广泛应用于我国社会主义现代化建设中的各行各业，为我国诸多行业，例如军事、公共安全、网络安全等的信息基础设施提供了重要的技术保障。尽管与英特尔、AMD等国际著名处理器厂商相比，我国龙芯还很弱小，但在国内众多国产服务器厂商与软件商的支持下，其经过二十余年发展构成相对完整的处理器家族。目前，龙芯处理器形成具有我国自主知识产权、开拓创新的计算机系统产业链之路。该思政案例有助授课对象激发民族自豪感、培育和践行社会主义核心价值观，同时也能培养学生担当社会主义现代化建设历史使命责任感。

（三）龙芯处理器指令集

指令系统是课程知识难点之一，在思政教学中选取龙芯CPU指令集作为思教融合。2021年龙芯发布了完全指令集架构LoongArch^[5]。LoongArch包含基础指令 337 条、虚拟机扩展 10 条、二进制翻译扩展 176 条、128 位向量扩展 1024 条、256位向量扩展 1018 条，共计 2565 条原生指令。经过同行专家机构评估认定^[6]：1）LoongArch完全自主设计CPU指令系统、指令格式、指令编码、寻址模式等；2）LoongArch指令系统在章节结构、指令说明结构和指令内容表达方面与国际主要指令系统存在明显不同；3）LoongArch基础架构拥有自主知识产权，未对国际主要指令系统的中国专利产生侵权。

龙芯指令集标志我国已把处理器指令集的主动权牢牢掌握在手，这为构建我国自主生态计算机系统结构奠定重要基础。此举有力打破西方国家对我国计算机高新技术产业垄断与输出限制，为我国在国际计算机系统的研发上赢得重要话语权。

四、教学效果评价

为评价本课程开展思政建设教学效果，对我院近五年（2017—2021年）教学成果进行分析。其中前三年未开展思政建设，后两年采用案例教学法在课堂教学中融入思政教育元素。从主观与客观两个维度，即学生主观评论与期末考试成绩统计进行分析。

（一）学生主观评论

2020年本课程开始采用了案例教学法在课堂教学融入思政元素。为获取授课对象主观评价材料，教学期间采用问卷调查法按20%随机抽样率匿名采集学生主观评论意见。授课对象代表性主观评论如表1所示。

表1 案例教学法融入课堂思政后的学生评论

由表1可知，开展思政教学后学生主观评论如下：1）形象化了枯燥、抽象的专业知识；2）有助提升授课对象课程学习兴趣；3）能培养学生未来理想信念，提高社会责任感与历史使命感；4）有助增强学生对党创新理论的政治认同、思想认同、情感认同，坚定中国特色社会主义道路自信；5）有助增强授课对象家国情怀，文化自信、民族自信。由此可知，课程思政建设中采用案例教学法能很好融入思政教育元素，对授课对象学习兴趣与爱党、爱国情怀，民族自信、文化自信等都有明显提升效果。

（二）期末考试成绩分析

本课程期末成绩由三部分按权重构成：平时、半期测试、期末考试。为避免各平行班成绩评定不对称造成的偏差，仅对期末考试成绩做教学效果分析。课程期末考试试卷采用百分制；期末考试成绩按优秀（90-100分）、良好（80-89分）、中等（70-79分）、及格（60-69分）、不及格（0-59分）五级划分。近五年（2017—2021年）期末考试成绩数据箱线图和成绩等级分布统计如图1、图2所示。

图1 成绩箱线图                            图2 成绩等级分布图

图4、图5表明，相比过去的三年，考生在2020年、2021年的成绩平均水平、成绩等级分布都有提升，尤其是成绩平均水平数据和考分优良率高于以往。有诸多因素导致学生成绩的整体上升变化，例如进校生综合素质提高、学风教风整顿、考风建设加强等等。在基于4.1节的学生主观评论发现，采用案例教学法在授课知识点中开展思政教育教改，在一定程度上促进了授课对象的学习主观能动性、增强了学生的爱党、爱国情怀，增强民族自信、文化自信，增强社会责任感与历史使命感，这些因素综合在一起都有助提升课程的教学效果。

五、总结与展望

结合《计算机系统结构》课程特点充分挖掘思政元素，采用案例教学法将思政建设贯穿于专业知识教学。教学评价表明，课堂教学引入思政建设可让授课对象在收获专业技术知识同时，进一步树立正确的世界观、价值观，从而达到构建符合新时代社会主义建设需求的思政理论课程与专业课程合力育人体系的目的。近五年期末考试成绩统计显示，课程采用案例教学法开展思政建设后，学生成绩等级分布、平均水平数据都有提升。

[参考文献]

[1] 周叶中.提升课程思政建设的意识和能力(新论)[N].人民日报,2021-07-28.

[2] 中华人民共和国教育部.教育部关于印发《高等学校课程思政建设指导纲要》的通知(教高[2020]3号)[Z].2020-05-28.

[3] Xia J, Cheng C, Zhou X, et al. Kunpeng 920: The First 7nm Chiplet-Based 64-Core ARM SoC for Cloud Services[J]. IEEE Micro, 2021,41(5):67-75.

[4] 吴瑞阳, 汪文祥, 王焕东, 等. 龙芯 GS464E 处理器核架构设计[J]. 中国科学: 信息科学, 2015, 45(04): 480-500.

[5] 龙芯中科.龙芯架构32位精简版参考手册[DB/OL],2021-04-15.

[6] 自主需要从根--龙芯中科正式发布完全自主指令集架构LoongArch, http://www.xinhuanet.com/tech/2021-04/16/c_1127339088.htm, 2021-04-16.

Practical Research of Case Teaching Method in Ideological and Political Construction of College Course: Taking Computer Architecture Course as an Example

HU Bin, DAI Kun-yu, HE Yong

(College of Computer Science and Technology, Guizhou University, Guiyang, Guizhou 550025, China)

Abstract: The ideological and political construction of college courses is a talent training model of socialism with Chinese characteristics for a New Era. On the teaching points of Computer Architecture, this paper investigates ideological and political elements, and utilize them to explore the ideological and political construction in knowledge teaching, by using of case teaching method. Teaching evaluation shows that ideological and political construction can not only improve the political cultures of students but also enhance their national and cultural self-confidences, which can promote the students’ subjective initiative in learning process. This teaching reform involves the organic integration of ideological and political education with the professional knowledge teaching for the education of Computer Architecture, which can effectively promote the development of ideological and political construction in college education, and provide new ideas for the reform of teaching methods in colleges.

Key Words: case teaching method; ideological and political construction; computer architecture course; teaching reform