南开大学丨课程思政教学案例《计算机组成原理》

《计算机组成原理》

课程思政教学案例

任课教师：张金，南开大学网安学院副教授

课程类型：专业必修课             

课程学分：4学分

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课程简介

“计算机组成原理” 为计算机专业核心课程，作为专业必修课开设于本科四年学制中的第二学年。是一门理论性、工程性、技术性和实践性都很强的核心专业基础课程，在计算机学科系列课程中处于承上启下的关键性位置。本课程主要进行与计算机（计算芯片）相关的工作原理讲解，内部运行机制论证、设计方法传授、组成部件剖析和应用前景介绍。在加深学生对计算机软、硬件系统的整体化理解的同时，建立起硬件/软件协同的整机概念，从而形成对学生的计算机系统设计的综合能力育成，以期完成符合国家战略发展需求的专业型人才培养。

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思政元素设计

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典型教学案例

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案例名称：革命性的技术—计算机及其价值与国家发展战略

教学理念：以思政元素作为论据、佐证和延伸性说明，进入案例。

教学方法：以层层论证的方式进行课堂讲授的同时，潜移默化的引入思政元素。

教学内容：以“计算机的价值到底在何处？”为问题开篇，列举多个计算机应用场景作为铺垫，引起学生的思考和讨论，该开放式问题可以收获诸多答案。

对第一个问题不做明确回答，继而进行第二次提问“计算机被称为革命性技术，此处的革命性应当就是针对它的价值所言，那么这个革命性又指什么革命呢？”学生此处应议论纷纷，但没有明确答案。

此时，引入2016年的《习近平：在网络安全和信息化工作座谈会上的讲话》中关于社会发展史与技术大革命的相关内容，以唯物史观进行分析，生产力、生产关系、社会发展形态变化的变化过程。继而将问题引向技术在推进生产力中的重要作用。同时鼓励学生们课后像课上这样去研究相关讲话。

问题此时归结于信息革命的标志性技术和关键就是计算机网络技术，此处再次提出篇首的问题“计算机的价值到底在何处？”此时应该得到结论，计算机的价值在于强大的计算能力。

此时可进行国务院2017年《新一代人工智能发展规划》介绍，说明当前国家对于人工智能的战略定位，然后抛出下一个问题“数据-算法-算力被认为是人工智能时代的标准思维模式和方法论，请问从今天的技术发展情况来看，三者哪一个更为重要？”学生们应该议论纷纷各执一词。

然后逐一进行分析，证明在三者都很重要，回顾深度学习方法的发展历史，说明但目前人工智能的主要矛盾在于算力瓶颈，再次提问“由此考虑，计算机的价值在算力上，那么面临目前的困境的计算机发展的方向应当攻克哪些问题呢？”此时将收集学生讨论结果，上黑板后，逐一分析和点评，最后得到结论——计算机的价值在于可以大规模而又稳定的算力。所以本课程知识组织的核心技术指标顺势推出即“时间”，而追求时间指标前提便是稳定。大规模则是将计算机进行连接获得的效果，由后续课程计算机网络进行研究和讨论。

后续案例可以安排涉及国家“新基建”部署的分布式、并行、云计算、CUDA的算力增长案例，代表绿色发展的阿里巴巴的千岛湖数据中心的计算机困境案例，传递家国情怀的超级计算机—太湖之光的计算机价值案例，或者关注“四个面向”的脑科学、全连接神经网络、日本国家超算—富岳、类脑计算的计算机未来案例。

教学方法创新：层层论证，环环相扣，启发式教学，引导学生自己形成结论。

实施效果与意义：根据课后反馈，本案例的实施起到了较好的效果，让学生在对于国家的战略方针有了一定的了解，并且对于“两个维护”的必要性有了一定潜移默化的影响，认识到了组织的权威性和科学性。同时对于课程内容本身有了较好的掌握，对于学习课程的目标和本课程未来研究的技术走向和知识目标有了初步的认识。