課程思政在計(jì)算機(jī)類(lèi)課程中的探索與實(shí)踐

那俊?李丹程

摘 要：理工科實(shí)施課程思政需要特別關(guān)注思政元素融入與專業(yè)知識(shí)傳授的有機(jī)結(jié)合。以計(jì)算機(jī)類(lèi)課程為例，通過(guò)分析計(jì)算機(jī)專業(yè)師生的特點(diǎn)以及中國(guó)計(jì)算機(jī)行業(yè)的發(fā)展需求，提出以“勇于創(chuàng)新、追求卓越”為切入點(diǎn)，在計(jì)算機(jī)類(lèi)課程中開(kāi)展課程思政。圍繞這一切入點(diǎn)，文章梳理了在計(jì)算機(jī)類(lèi)課程中開(kāi)展課程思政的基本思路和教學(xué)方法，并以“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程為例，分享了具體的思政元素挖掘與融入經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：課程思政;程序設(shè)計(jì);思政元素;教學(xué)方法

在各類(lèi)課程教學(xué)中有效融入思想政治教育，需要從“培養(yǎng)什么人、怎樣培養(yǎng)人、為誰(shuí)培養(yǎng)人”的高度思考?？紤]到不同專業(yè)的學(xué)科特點(diǎn)不同、師生特點(diǎn)不同，如何在高校各類(lèi)專業(yè)學(xué)科中特別是在理工科類(lèi)專業(yè)課程中，有效融入思政元素，在專業(yè)教學(xué)中潛移默化地升華思想和精神，自然而然地承載思想政治教育功能，已經(jīng)成為當(dāng)前高等教育教學(xué)關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題之一[1-7]。

計(jì)算機(jī)的應(yīng)用早已滲透社會(huì)的各行各業(yè)，改變著傳統(tǒng)的工作、學(xué)習(xí)和生活方式，推動(dòng)了人類(lèi)文明的進(jìn)步。計(jì)算機(jī)類(lèi)專業(yè)也隨之成為理工科類(lèi)別中的一個(gè)熱門(mén)方向。然而，盡管我國(guó)的科技水平越來(lái)越高，在操作系統(tǒng)、芯片等核心技術(shù)的自主研發(fā)上仍然和世界頂尖水平存在一定差距。自主自立是數(shù)代科研人員的夢(mèng)想，也是計(jì)算機(jī)類(lèi)專業(yè)學(xué)生肩負(fù)的歷史使命。計(jì)算機(jī)類(lèi)專業(yè)學(xué)生是建設(shè)科技強(qiáng)國(guó)的主力軍，對(duì)計(jì)算機(jī)類(lèi)專業(yè)學(xué)生的思想引領(lǐng)和價(jià)值引導(dǎo)至關(guān)重要。

一、在計(jì)算機(jī)類(lèi)課程中引入思政元素的切入點(diǎn)

“技術(shù)的快速更新迭代”是計(jì)算機(jī)行業(yè)的重要特點(diǎn)之一?？v觀我國(guó)計(jì)算機(jī)行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，盡管中國(guó)的計(jì)算機(jī)研發(fā)與制造實(shí)現(xiàn)了從無(wú)到有乃至達(dá)到領(lǐng)先世界的水平，但是，面對(duì)國(guó)外巨頭公司在基礎(chǔ)科研上的巨大投入，在硬科技上的長(zhǎng)遠(yuǎn)布局，中國(guó)計(jì)算機(jī)行業(yè)仍然面臨著很多亟待解決的卡脖子問(wèn)題。計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的“自力更生、自主創(chuàng)新、自主可控”已經(jīng)成為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。

中科院張鈸院士指出，最難突破的問(wèn)題不在某項(xiàng)具體技術(shù)突破點(diǎn)，而在于改變思路?？茖W(xué)在于原始創(chuàng)新和發(fā)現(xiàn)，應(yīng)該靠大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)來(lái)主導(dǎo)。然而，目前高校中的計(jì)算機(jī)專業(yè)師生主要關(guān)注的仍然是行業(yè)高速發(fā)展帶來(lái)的“生存壓力”。一方面，信息技術(shù)的高速發(fā)展加大了教師在科研和教學(xué)上的雙重壓力;另一方面，日益激烈的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境使更多的學(xué)生期望通過(guò)提高學(xué)歷從而提升自身競(jìng)爭(zhēng)力。例如，我們?cè)诮鼉赡昝嫦蜍浖W(xué)院一年級(jí)本科生發(fā)放的調(diào)查問(wèn)卷中，均發(fā)現(xiàn)有70%～80%的學(xué)生認(rèn)為自己會(huì)在畢業(yè)后繼續(xù)攻讀碩士學(xué)位?！皩I(yè)能力等于一切”的價(jià)值觀和理想信念的缺失成為高校計(jì)算機(jī)人才培養(yǎng)亟待解決的核心問(wèn)題。

創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動(dòng)力。在各類(lèi)創(chuàng)新領(lǐng)域中，作為第一生產(chǎn)力的科技創(chuàng)新處于最重要的地位，要搶抓科技創(chuàng)新的制高點(diǎn)，依靠科技創(chuàng)新走上世界科技強(qiáng)國(guó)之路。因此，我們認(rèn)為在知識(shí)傳授的同時(shí)，提升學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，錘煉學(xué)生刻苦鉆研、精益求精的品格，不斷提升學(xué)生的自主創(chuàng)新能力，是在計(jì)算機(jī)類(lèi)課程中引入思政元素的重要切入點(diǎn)。

二、計(jì)算機(jī)類(lèi)專業(yè)開(kāi)展課程思政的基本思路

課程思政的開(kāi)展需要結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，既要保持與思想政治理論課同向同行，又要達(dá)到潛移默化、潤(rùn)物無(wú)聲的效果[8-9]。這不僅需要專業(yè)教師提升自身政治理論水平和對(duì)課程思政重要性的認(rèn)識(shí)，更需要專業(yè)教師提升課程思政教學(xué)能力，能夠合理而有效地結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)和課程特點(diǎn)梳理思政目標(biāo)、挖掘思政案例、挑選思政手段、設(shè)計(jì)思政方案。

1.以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心確立思政目標(biāo)

以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心，結(jié)合理工科專業(yè)的特點(diǎn)，確定在計(jì)算機(jī)類(lèi)課程中開(kāi)展課程思政的目標(biāo)。

（1）堅(jiān)定信念，樹(shù)立信心。要實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，首先就要堅(jiān)定學(xué)生的理想信念，樹(shù)立能夠?qū)崿F(xiàn)自主創(chuàng)新的信心，形成追求自主創(chuàng)新的原動(dòng)力。

（2）創(chuàng)新思維，挖掘潛力。鼓勵(lì)學(xué)生打破思維定式，敢于提出創(chuàng)新的想法，不斷挖掘自身潛力，注重創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)和創(chuàng)新能力的提升。

（3）錘煉品格，追求卓越。創(chuàng)新并不是一蹴而就的，更不可能一蹴而就。因此，需要磨煉學(xué)生的耐心，打磨追求卓越的“匠人”品格。

（4）重視合作，發(fā)揮合力。創(chuàng)新很難依靠一己之力完成，而需要群策群力，發(fā)揮集體智慧和集體力量。因此，需要培養(yǎng)學(xué)生的集體榮譽(yù)感和團(tuán)隊(duì)意識(shí)，提升團(tuán)隊(duì)合作能力。

2.結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)設(shè)計(jì)教學(xué)方案

圍繞上述思政目標(biāo)，思政元素的挖掘要具有針對(duì)性和代表性，同時(shí)需要兼顧適合的教學(xué)手段，制訂相應(yīng)課程思政實(shí)施方案。一方面，可以通過(guò)講故事或者布置調(diào)研型作業(yè)的形式，引入計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程中的代表性人物或里程碑事件的介紹，在提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)，潛移默化地使學(xué)生從故事中升華思想和精神。另一方面，也可以以實(shí)操型作業(yè)或者團(tuán)隊(duì)大作業(yè)的形式，鼓勵(lì)學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中嘗試創(chuàng)新、耐心打磨精品，在挑戰(zhàn)中逐漸塑造“匠人”品格，提升團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

三、在“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程中挖掘與融入思政元素的教學(xué)實(shí)踐

程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是計(jì)算機(jī)專業(yè)的基礎(chǔ)必修課，也是很多理工科的通選課程，受眾面廣。特別是作為計(jì)算機(jī)類(lèi)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的第一門(mén)專業(yè)課，對(duì)于學(xué)生的思想引導(dǎo)、價(jià)值引領(lǐng)起到了關(guān)鍵性的作用。下面以“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程為例，介紹圍繞“勇于創(chuàng)新、追求卓越”挖掘與融入思政元素的一些探索。

1.聚焦中國(guó)發(fā)展，堅(jiān)定理想信念

在引入對(duì)程序設(shè)計(jì)基本概念介紹之前，大部分相關(guān)書(shū)籍或者課程都會(huì)首先從介紹計(jì)算機(jī)的發(fā)展史說(shuō)起。在大部分資料中，介紹計(jì)算機(jī)發(fā)展史通常都是以電子管計(jì)算機(jī)、晶體管計(jì)算機(jī)、集成電路計(jì)算機(jī)和大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)的發(fā)展脈絡(luò)逐一介紹。在這個(gè)脈絡(luò)中，從來(lái)沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)中國(guó)計(jì)算機(jī)發(fā)展的歷程，這難免會(huì)使學(xué)生忽視中國(guó)計(jì)算機(jī)行業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步。

世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)ENIAC的問(wèn)世標(biāo)志著計(jì)算機(jī)時(shí)代的到來(lái)。這是我們以往介紹計(jì)算機(jī)發(fā)展史時(shí)必須要介紹的里程碑事件。然而，在世界第一臺(tái)計(jì)算機(jī)誕生10年后，1956年4月在周恩來(lái)總理的親自領(lǐng)導(dǎo)下，中國(guó)就制定了12年科技發(fā)展遠(yuǎn)景綱要，成立了中科院計(jì)算技術(shù)研究所，完成了第一臺(tái)小型計(jì)算機(jī)103機(jī)的設(shè)計(jì)，并在8個(gè)月后由國(guó)營(yíng)738廠完成了103機(jī)的制造。此后，中國(guó)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了從無(wú)到有、躋身世界前列的穩(wěn)步發(fā)展。2013年，“天河二號(hào)”摘奪世界超算500強(qiáng)桂冠，標(biāo)志著中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)研制達(dá)到了世界領(lǐng)先水平;2016年，世界首臺(tái)峰值運(yùn)算能力超過(guò)每秒10億億次的超級(jí)計(jì)算機(jī)“神威·太湖之光”連續(xù)四次雄踞“全國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)”榜首;2019年，全球超算TOP 500強(qiáng)名單中，“神威·太湖之光”和“天河二號(hào)”位列第三、四名。

在中國(guó)計(jì)算機(jī)發(fā)展史中，著名數(shù)學(xué)家華羅庚起到了不可忽視的作用。早在1947—1948年華羅庚在美國(guó)普林斯頓大學(xué)高級(jí)研究院任訪問(wèn)研究員時(shí)，“計(jì)算機(jī)之父”馮·諾依曼就非常賞識(shí)華羅庚在數(shù)學(xué)上的造詣和成就，并帶華羅庚參觀過(guò)自己的實(shí)驗(yàn)室，和華羅庚討論相關(guān)學(xué)術(shù)問(wèn)題。也正是在那時(shí)，華羅庚就已經(jīng)開(kāi)始盤(pán)算回國(guó)開(kāi)展電子計(jì)算機(jī)工作。1950年，已經(jīng)是美國(guó)伊利諾伊大學(xué)教授的華羅庚，不但毅然放棄待遇優(yōu)厚的職位，還動(dòng)員了很多留學(xué)生回國(guó)。他在回國(guó)途中發(fā)表了《致中國(guó)全體留美學(xué)生的公開(kāi)信》，提倡“為了選擇真理，我們應(yīng)當(dāng)回去，為了國(guó)家民族，我們應(yīng)當(dāng)回去，為了為人民服務(wù)，我們也應(yīng)當(dāng)回去”，增強(qiáng)了留學(xué)生回國(guó)的決心。

通過(guò)對(duì)中國(guó)計(jì)算機(jī)發(fā)展史的挖掘，我們以講故事的形式引入中國(guó)計(jì)算機(jī)發(fā)展里程中的重要事件和關(guān)鍵人物，使學(xué)生從中看到中國(guó)科學(xué)家的愛(ài)國(guó)情懷和潛心鉆研的優(yōu)秀品質(zhì)，認(rèn)識(shí)到中國(guó)計(jì)算機(jī)行業(yè)已經(jīng)處于國(guó)際領(lǐng)先水平，激發(fā)學(xué)生的民族自豪感，激勵(lì)學(xué)生對(duì)所學(xué)專業(yè)的熱愛(ài)和立志參與中國(guó)科技強(qiáng)國(guó)建設(shè)的決心。

2.引導(dǎo)思維突破，激勵(lì)自主創(chuàng)新

面對(duì)日趨激烈的學(xué)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)，面對(duì)計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，學(xué)生們難免比較浮躁，更看重短期利益或者追求捷徑。正確的價(jià)值引導(dǎo)變得尤為重要。程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程通常要依托一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言進(jìn)行實(shí)踐。計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言是程序員與計(jì)算機(jī)交流的重要工具，從C語(yǔ)言、Pascal語(yǔ)言、Fortran語(yǔ)言到現(xiàn)在的C++、Java和Python等，編程語(yǔ)言經(jīng)歷了早期語(yǔ)言到結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、從面向過(guò)程到面向?qū)ο蟮陌l(fā)展歷程。盡管編程語(yǔ)言層出不窮，要研發(fā)出一種新的語(yǔ)言也并不是特別復(fù)雜，但是到目前為止，還沒(méi)有一種中國(guó)研發(fā)的主流編程語(yǔ)言。這背后的原因值得每一個(gè)計(jì)算機(jī)類(lèi)專業(yè)學(xué)生探究與思考。

為了引導(dǎo)學(xué)生深入思考，我們以課后作業(yè)的形式為學(xué)生布置了一個(gè)任務(wù)，即調(diào)研一種主流編程語(yǔ)言的研發(fā)過(guò)程，并通過(guò)總結(jié)分析調(diào)研結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生突破傳統(tǒng)思維，激勵(lì)自主創(chuàng)新。通過(guò)調(diào)研和總結(jié)幾大主流編程語(yǔ)言的研發(fā)過(guò)程可以發(fā)現(xiàn)，這些編程語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)者在研發(fā)新語(yǔ)言時(shí)面對(duì)著相似的情況，即解決一個(gè)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用問(wèn)題。例如，C語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)最初是為了能夠支持玩游戲而需要編寫(xiě)一個(gè)新的操作系統(tǒng);Java語(yǔ)言是在簡(jiǎn)化C++語(yǔ)言以適應(yīng)嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)出現(xiàn)的;Python語(yǔ)言的研發(fā)是為了為非專業(yè)程序員提供更方便的編程工具;有“21世紀(jì)的C語(yǔ)言”之稱的Go語(yǔ)言也是為了支持系統(tǒng)級(jí)軟件的開(kāi)發(fā)而產(chǎn)生的。顯然，上述主流編程語(yǔ)言的提出都是為了更好地解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題，也在研發(fā)新語(yǔ)言之后推動(dòng)了相應(yīng)領(lǐng)域的快速發(fā)展。

在總結(jié)中我們可以繼續(xù)升華出這樣的道理：

研發(fā)出一種新的編程語(yǔ)言并不難，但是能夠說(shuō)清楚為什么設(shè)計(jì)并研發(fā)達(dá)到指定目標(biāo)的語(yǔ)言是很難的。這就需要我們從思維方式上進(jìn)行轉(zhuǎn)變，突破思維定式，大膽創(chuàng)新，勇于嘗試。同時(shí)，依托C語(yǔ)言和Java語(yǔ)言的出現(xiàn)及不斷改進(jìn)的過(guò)程，鼓勵(lì)學(xué)生不要急于求成，不要輕易放棄，在產(chǎn)生創(chuàng)新性想法之后，一定要堅(jiān)持不懈地努力，立志實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新。

3.弘揚(yáng)工匠精神，鼓勵(lì)追求卓越

創(chuàng)新是推動(dòng)科技進(jìn)步的重要?jiǎng)恿?。改革開(kāi)放以來(lái)，“漢字激光照排系統(tǒng)之父”王選、“中國(guó)第一、全球第二的充電電池制造商”王傳福、從事高鐵研制生產(chǎn)的鐵路工人和從事特高壓、智能電網(wǎng)研究運(yùn)行的電力工人等都是“工匠精神”的優(yōu)秀傳承者，他們讓中國(guó)創(chuàng)新重新影響了世界。培養(yǎng)學(xué)生的“工匠精神”，需要樹(shù)立在專業(yè)領(lǐng)域上追求完美和極致的決心，形成對(duì)打造精品的堅(jiān)持和追求。

在介紹程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)概念時(shí)，經(jīng)常是從算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面展開(kāi)的。不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)又決定了能夠采用的算法。為此，在以C語(yǔ)言為基礎(chǔ)的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程中，我們依托一個(gè)具體的業(yè)務(wù)問(wèn)題（如學(xué)生成績(jī)管理），要求學(xué)生跟隨課程進(jìn)展分別使用并行數(shù)組、結(jié)構(gòu)體數(shù)組和鏈表設(shè)計(jì)并編寫(xiě)三個(gè)不同版本的程序?qū)崿F(xiàn)。一方面，通過(guò)依托同一個(gè)業(yè)務(wù)問(wèn)題設(shè)計(jì)不同的求解算法，保證了學(xué)生能夠?qū)Ｗ⒂趩?wèn)題解決方案的耐心打磨，培養(yǎng)學(xué)生的耐性和持續(xù)優(yōu)化意識(shí);另一方面，隨著專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)，在不斷提高專業(yè)能力的同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生看到同一個(gè)問(wèn)題的求解方式可能有很多種，隨著自身專業(yè)能力的提升，解決方案可以不斷優(yōu)化，塑造精益求精、追求卓越的匠心。

工程領(lǐng)域的問(wèn)題求解通常不限于唯一答案。通過(guò)依托同一個(gè)業(yè)務(wù)問(wèn)題研討不同的解決方案，不但減少了學(xué)生在理解業(yè)務(wù)問(wèn)題上的精力外流，而且能夠更加專注于自身能力的提升與解決方案的優(yōu)化。而實(shí)際上，能力的提升和產(chǎn)品的優(yōu)化本身也是相互促進(jìn)、相輔相成的。在學(xué)生專業(yè)能力提升的過(guò)程中，也潛移默化地實(shí)現(xiàn)了對(duì)學(xué)生精益求解、打造精品的品格塑造。

4.營(yíng)造合作氛圍，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)意識(shí)

團(tuán)隊(duì)協(xié)作強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)成員之間的資源共享、協(xié)同合作精神，從而形成更強(qiáng)大而持久的生產(chǎn)力和創(chuàng)造力。這可以類(lèi)比為結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)中的模塊化編程理念。模塊化設(shè)計(jì)認(rèn)為任何一個(gè)復(fù)雜問(wèn)題都是由若干稍微簡(jiǎn)單的問(wèn)題構(gòu)成的。所以，一個(gè)復(fù)雜問(wèn)題的求解可以被劃分為一個(gè)個(gè)簡(jiǎn)單問(wèn)題的求解。換言之，先確定總體目標(biāo)，再進(jìn)一步分解為具體的小目標(biāo)。從這個(gè)角度，可以升華出團(tuán)隊(duì)協(xié)作的重要性。

此外，結(jié)合程序設(shè)計(jì)類(lèi)課程實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，可以在實(shí)踐環(huán)節(jié)鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。在學(xué)生個(gè)體具備了一定編程能力之后，我們?cè)O(shè)置了一個(gè)團(tuán)隊(duì)大作業(yè)，要求學(xué)生分工協(xié)作完成一個(gè)小型應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。在此過(guò)程中，需要記錄每個(gè)成員的分工，評(píng)估每個(gè)成員在項(xiàng)目研發(fā)過(guò)程中的貢獻(xiàn)度，作為大作業(yè)最終成績(jī)的評(píng)定依據(jù)。教師在作業(yè)成績(jī)?cè)u(píng)定的過(guò)程中，根據(jù)作業(yè)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)定，并依據(jù)成員貢獻(xiàn)度核算出每個(gè)成員的最終作業(yè)分?jǐn)?shù)。這一機(jī)制的引入，不僅使學(xué)生更加重視團(tuán)隊(duì)整體的程序質(zhì)量，而且提升了參與團(tuán)隊(duì)協(xié)作的積極性和主動(dòng)性。

結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)自頂向下、逐步求精的設(shè)計(jì)理念剛好與團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)的提升、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的培養(yǎng)相契合。在學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)和提升專業(yè)能力的同時(shí)，自然而然地升華出了大局意識(shí)與合作精神。

思政元素的有機(jī)融入需要對(duì)專業(yè)課教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)組織形式進(jìn)行全面的改革和梳理。這對(duì)專業(yè)課教師提出了更高的要求，不僅需要提高自身認(rèn)識(shí)和能力水平，更要重視“言傳身教”，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生正確價(jià)值觀的引領(lǐng)。

參考文獻(xiàn)：

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