算法分析與設(shè)計課程思政教學(xué)研究與實踐

劉 偉，胡 為，李小智，晏峻峰

（湖南中醫(yī)藥大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長沙 410208）

0 引 言

2017 年2 月27 日，中共中央、國務(wù)院印發(fā)《關(guān)于加強和改進新形勢下高校思想政治工作的意見》，在意見中指出：充分發(fā)掘和運用各學(xué)科蘊含的思想政治教育資源，健全高校課堂教學(xué)管理辦法[1]。2019 年8 月，中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于深化新時代學(xué)校思想政治理論課改革創(chuàng)新的若干意見》，提出要“建成一批課程思政示范高校，推出一批課程思政示范課程，選樹一批課程思政教學(xué)名師和團隊，建設(shè)一批高校課程思政教學(xué)研究示范中心”。如何實施課程思政，成為高等教育界關(guān)注的焦點[2-4]。

針對計算機類課程的課程思政，當(dāng)前也有一些教師開展了相關(guān)研究工作。文獻[5]中研究如何在計算機組成課程中融入思想政治教育,分析了計算機組成課程專業(yè)內(nèi)容與思想政治教育內(nèi)容之間的聯(lián)系，提出了在課程教學(xué)中融入思想政治教育的切入點，介紹了相應(yīng)的計算機組成課程思政教學(xué)實踐經(jīng)驗。文獻[6]中分析密碼學(xué)課程的教學(xué)現(xiàn)狀和課程思政實踐的重要意義，提出在密碼學(xué)課程中貫穿哲學(xué)、美學(xué)和愛國主義等人文素質(zhì)教育，進行課程思政的實踐。文獻[7]中構(gòu)建融入思政要素的理論教學(xué)環(huán)節(jié)和多層次實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，將課程思政應(yīng)用于C 語言程序設(shè)計課程教學(xué)，最后通過統(tǒng)計數(shù)據(jù)說明思政教育教學(xué)效果。

算法分析與設(shè)計是計算機科學(xué)與技術(shù)、人工智能、數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)、醫(yī)學(xué)信息工程、信息管理與信息系統(tǒng)、軟件工程等專業(yè)本科生的一門非常重要的核心專業(yè)課，在計算機相關(guān)專業(yè)學(xué)生的就業(yè)、考研等過程中，本課程相關(guān)內(nèi)容都是重要組成部分之一。針對該課程的課堂和實踐教學(xué)改革已發(fā)表了一系列成果[8-10]，但是如何開展本課程的課程思政教育相關(guān)成果較少。

1 算法分析與設(shè)計課程思政示范課程的建設(shè)

1.1 完善和革新課程教學(xué)目標和教學(xué)評價

在傳統(tǒng)知識傳授的基礎(chǔ)上無縫嵌入思政教育，并在原有的課程教學(xué)大綱中補充相應(yīng)的內(nèi)容，可以從以下4 個方面入手。

（1）在原有課程教學(xué)大綱中通過構(gòu)建思政案例及思政要點關(guān)聯(lián)矩陣，建立案例和思政內(nèi)容之間的映射關(guān)系，科學(xué)合理地制訂和明確“育人目標（思政目標）”。

（2）構(gòu)建教學(xué)內(nèi)容與思政元素之間的關(guān)聯(lián)矩陣以及構(gòu)建思政案例與思政要點之間的關(guān)聯(lián)矩陣，建立“教學(xué)內(nèi)容—思政元素—思政案例—思政要點”之間的映射關(guān)系。

（3）優(yōu)化和完善課程實驗教學(xué)大綱，將思政教育元素合理融入課程實驗實踐環(huán)節(jié)。

（4）革新課程思政教學(xué)效果的評價。通過向?qū)W生發(fā)放調(diào)查問卷、設(shè)計并使用《課程思政育人教學(xué)效果評價表》等形式收集并分析課程思政的教學(xué)效果。

表1 是一個思政案例與思政要點的關(guān)聯(lián)矩陣示例，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容選取思政案例，并明確案例所對應(yīng)的思政要點。通過表格的形式來呈現(xiàn)，清晰直觀，一目了然。

表1 思政案例及思政要點關(guān)聯(lián)矩陣示例

1.2 優(yōu)化和改進課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段

在教學(xué)過程中，結(jié)合課程思政目標來合理調(diào)整教學(xué)大綱和教學(xué)內(nèi)容，適時將思政素材和實例引入課堂教學(xué)和實驗教學(xué)。

例如在講解單源最短路徑問題之Dijkstra 算法時，向?qū)W生介紹荷蘭杰出計算機科學(xué)家、圖靈獎獲得者、計算機科學(xué)教育杰出貢獻獎獲得者艾茲格·W·迪杰斯特拉的事跡，結(jié)合他在計算機界和教育界的突出貢獻向?qū)W生傳遞偉大科學(xué)家對于夢想的追求和職業(yè)的熱愛，將理想和信念教育與專業(yè)知識講解相結(jié)合。在講解馬的遍歷問題時向?qū)W生介紹中國象棋的博大精深，中國象棋是中華民族的文化瑰寶，是人類文明進化史的重要發(fā)明。象棋文化背后有著深厚的歷史底蘊與文化內(nèi)涵，再通過引入中國象棋中馬的行走規(guī)則講解如何用計算機求解馬的遍歷問題，將知識的講解和中華傳統(tǒng)文化教育緊密結(jié)合，通過中國象棋傳遞文化自信。

融入思政元素的算法分析與設(shè)計課程教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化示例見表2。

將課程思政元素融入教學(xué)設(shè)計，不斷擴展和完善算法分析與設(shè)計的課件和教案。融入課程思政元素的課件組織示例見表3，教案示例節(jié)段見表4。

通過實驗和實踐等環(huán)節(jié)培養(yǎng)科學(xué)辯證思維，可以更好地認識世界和改造世界。在算法分析與設(shè)計的實驗實踐環(huán)節(jié)，精心設(shè)計和命制實驗練習(xí)題，合理將思政元素嵌入到實驗實踐教學(xué)中。例如，在求解最小生成樹的Kruskal 算法及所采用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)“并查集”的編程實驗中，結(jié)合新冠肺炎疫情中的人員隔離問題，要求學(xué)生運用所學(xué)知識計算需要隔離的總?cè)藬?shù)。該實驗練習(xí)題的詳細信息，見表5。

表3 融入課程思政元素的算法分析與設(shè)計教學(xué)課件組織示例（最長公共子序列問題）

表4 融入課程思政元素的算法分析與設(shè)計教案示例節(jié)段（快速排序算法）

一方面在題干中嵌入思政內(nèi)容，另一方面讓學(xué)生懂得理論聯(lián)系實際，學(xué)以致用，用所學(xué)知識解決實際問題。

此外，在算法分析與設(shè)計課程的教學(xué)過程中，將課堂討論、翻轉(zhuǎn)課程、問題驅(qū)動教學(xué)等教育形式和教學(xué)方法與課程思政相結(jié)合，通過多樣化的形式，將思想政治教育融入專業(yè)知識的講授，實現(xiàn)“教書”與“育人”的融合。

1.3 課程思政教學(xué)素材管理系統(tǒng)的研發(fā)

以算法分析與設(shè)計課程思政教學(xué)素材的信息化管理為入口，研發(fā)了計算機類課程思政教學(xué)素材管理系統(tǒng)。通過本系統(tǒng)，結(jié)合人才培養(yǎng)實際，從人（優(yōu)化矩陣乘法的先驅(qū)Volker Strassen、動態(tài)規(guī)劃算法的創(chuàng)始人Richard Ernest Bellman 等）、物（《孫子兵法》與分治算法、中國象棋與馬的遍歷問題等）、事（親子鑒定與最長公共子序列算法、智慧城市與最短路徑問題等）等方面收集和整理多種不同類型的計算機課程思政教學(xué)資源。該系統(tǒng)可以推廣至其他專業(yè)，系統(tǒng)有助于整合課程思政教學(xué)資源，全面服務(wù)于課程思政工作的開展。

表5 隔離統(tǒng)計信息表

計算機類課程思政教學(xué)素材管理系統(tǒng)基于B/S(Browser/Server，瀏覽器/服務(wù)器)架構(gòu)，包括系統(tǒng)管理員和教師兩類用戶。系統(tǒng)核心功能包括素材上傳、素材查詢、素材查看、素材下載、素材審核、素材統(tǒng)計和素材評論等，實現(xiàn)了思政素材管理的規(guī)范化和信息化。

計算機類課程思政教學(xué)素材庫管理系統(tǒng)可面向所有教師開放，方便相關(guān)教師及時上傳、獲取、更新和分享教學(xué)素材。目前，素材庫已收集和整理多種不同類型的教學(xué)素材近1000 件，包括圖片、文章、視頻、動畫、電子書等多種素材，并明確教學(xué)內(nèi)容、思政元素、思政素材、思政要點等之間的對應(yīng)關(guān)系，以便更加高效地開展課程思政工作。

2 算法分析與設(shè)計課程思政經(jīng)驗的推廣

通過建設(shè)算法分析與設(shè)計思政示范課程，總結(jié)和積累專業(yè)課程如何實施課程思政的經(jīng)驗和成果，初步提煉出一套凸顯課程特色的系統(tǒng)化課程思政建設(shè)體系，該體系通過適當(dāng)?shù)男薷暮驼{(diào)整，可推廣并應(yīng)用于其他專業(yè)的所有專業(yè)課程。算法分析與設(shè)計課程思政示范課程建設(shè)體系結(jié)構(gòu)圖見圖1。

圖1 算法分析與設(shè)計課程思政示范課程建設(shè)體系結(jié)構(gòu)圖

基于算法分析與設(shè)計課程的課程思政經(jīng)驗，在后續(xù)工作中，將進一步分析和挖掘計算機類課程在課程思政方面的共性，為高校計算機專業(yè)課教師實施課程思政提供一套整體框架和操作指南。

3 結(jié) 語

課程思政是傳統(tǒng)課堂教學(xué)知識講授的一種補充，也是一種趨勢。應(yīng)在專業(yè)課程教學(xué)中無縫融入思政教育，充分發(fā)揮課堂主渠道的作用，并科學(xué)合理地將德育工作落到實處。凸顯計算機類課程特色的系統(tǒng)化課程思政體系建設(shè)和計算機類課程思政教學(xué)素材管理系統(tǒng)研發(fā)，在實際教學(xué)工作中取得了良好的效果，并且示范課程教學(xué)可以推廣并應(yīng)用至各類專業(yè)課程的課程思政工作，具有良好的實用價值。

在后續(xù)工作中，我們將從課程思政與教學(xué)內(nèi)容融合的精細化、課程思政示范課程建設(shè)體系的具體化、課程思政教學(xué)素材管理系統(tǒng)功能的智能化等方面開展更為深入的研究；同時，不斷收集和整理更多高質(zhì)量的課程思政素材，更好地為專業(yè)課程，特別是計算機類專業(yè)課程的課程思政提供指導(dǎo)和服務(wù)。