程序設(shè)計課程思政的教學(xué)研究初探

楊曉賢 翁雯

摘? 要： 課程思政建設(shè)需要把理想信念、家國情懷、道德修養(yǎng)、工匠精神、奉獻(xiàn)社會等元素融入到專業(yè)課程的教學(xué)過程中。文章探索了程序設(shè)計課程的課程思政要素，以知識點為中心，以培育學(xué)生的世界觀、人生觀和價值觀為出發(fā)點，在提高學(xué)生程序設(shè)計能力的過程中，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主體性，完善應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)模式。

關(guān)鍵詞： 程序設(shè)計; 案例教學(xué); 教學(xué)實踐; 應(yīng)用型本科; 課程思政

中圖分類號：TP311? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2021）03-100-04

Research on the ideological and political education in programming courses

Yang Xiaoxian， Weng Wen

（School of Computer and Information Engineering， Shanghai Polytechnic University， Shanghai 201209， China）

Abstract： The ideological and political education in courses should integrate the belief， patriotism， professional ethics， craftsman spirit and dedication into the teaching process. In this paper， the ideological and political elements in programming courses are explored and taking knowledge as the center， focusing on the cultivation of students' world view， view of life and their view of value， during the process of improving students' programming ability， stimulates students' learning subjectivity and improves the training mode of application-oriented undergraduate talents.

Key words： programming; case teaching; teaching practice; application-oriented undergraduate; the ideological and political education in courses

0 引言

從思政課程到課程思政的轉(zhuǎn)變，體現(xiàn)了黨和國家對新時代本科生的三全育人要求。教育部相繼出臺相關(guān)指導(dǎo)文件，就思想政治教育核心元素納入到專業(yè)課程體系中去做了具體部署[1-2]。將理想信念、家國情懷、職業(yè)道德、工匠精神、奉獻(xiàn)社會等元素融入課堂，引導(dǎo)本科生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀。

C語言是計算機程序設(shè)計的入門語言之一。應(yīng)用型本科高校特別重視培養(yǎng)本科生編程能力的教學(xué)活動，以計算機為載體，設(shè)計軟件并采用程序設(shè)計語言進(jìn)行編程實現(xiàn)[3-4]。這不僅需要培養(yǎng)和提高學(xué)生的程序設(shè)計能力，而且要求堅持并落實把立德樹人作為教育的根本任務(wù)。在教學(xué)過程中，結(jié)合傳統(tǒng)文化、國家安全、金融政策、科技發(fā)展、法律法規(guī)等多方面案例，使學(xué)生樹立為國效力、為國爭光的理想信念。

⑴ 樹立愛國情懷。中國古代十進(jìn)位制的算籌記數(shù)法在世界數(shù)學(xué)史上是一個偉大的創(chuàng)造。將它與世界其他古老民族的記數(shù)法作比較，其優(yōu)越性是顯而易見的。我國超算“神威·太湖之光”打破了國外的技術(shù)封鎖，勇奪世界超級計算機500強排名桂冠，真正實現(xiàn)了軟硬件系統(tǒng)的完全自主可控，取得了突破性進(jìn)展。

⑵ 增強民族自信心。課堂上與學(xué)生交流學(xué)習(xí)編程的初心和使命。以微軟和思科為代表的軟件企業(yè)，逐漸形成壟斷霸權(quán)，每年我國需要花費大量的費用購買正版操作系統(tǒng)和軟硬件設(shè)備。鼓勵學(xué)生現(xiàn)階段認(rèn)真學(xué)習(xí)，畢業(yè)后有志參與國產(chǎn)操作系統(tǒng)和編程語言的設(shè)計和研發(fā)。引入國產(chǎn)化概念，讓學(xué)生了解技術(shù)受制于人將對生產(chǎn)和生活帶來很大隱患，應(yīng)厚植愛國主義情懷，培養(yǎng)其奮斗精神。

⑶ 培養(yǎng)大國工匠精神，鼓勵學(xué)生開展創(chuàng)新實踐。程序設(shè)計是一項需要程序員做到一絲不茍且邏輯非?？b密的工作。若程序設(shè)計存在錯誤，如計算精度舍入有誤差的話，最后將演變?yōu)橹卮鬄?zāi)難。以支付寶和微信為代表的中國軟件企業(yè)為世界經(jīng)濟(jì)繁榮貢獻(xiàn)了中國力量，程序每次更新都凝聚著企業(yè)員工的大國工匠精神，他們鍥而不舍地去修改和測試程序，確保程序正確和安全。

⑷ 樹立正確三觀。培養(yǎng)新時代軟件開發(fā)后備人才，夯實我國在軟件開發(fā)領(lǐng)域的重要地位。結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)據(jù)泄露問題帶來的安全性隱患，樹立程序設(shè)計與軟件開發(fā)的安全意識。學(xué)好程序設(shè)計當(dāng)做紅客，堅決不做黑客，設(shè)計編寫傳播非法軟件將承擔(dān)相應(yīng)的國家法律責(zé)任。

本文將介紹程序設(shè)計（C語言）的課程思政建設(shè)工作，探索如何將課程思政元素融入到課程教學(xué)中從而潛移默化地影響學(xué)生，具體包括：課程目標(biāo)、實施重點、課程體系設(shè)計和教學(xué)案例介紹等。

1 課程目標(biāo)和實施重點

程序設(shè)計是一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，教學(xué)內(nèi)容涵蓋C語言基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)類型、分支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)、函數(shù)、數(shù)組、指針、字符串、結(jié)構(gòu)體、文件操作等主流C語言開發(fā)技術(shù)。課程重點講授程序設(shè)計的思想和方法及其實現(xiàn)的思路與技能，以過程化程序設(shè)計為主。通過上機實踐，熟練掌握程序的編碼與調(diào)試技能。在程序設(shè)計課程思政的實踐過程中，重點圍繞如下三個模塊。

第一模塊：認(rèn)識和掌握編程語言。首先通過知識點的講解，讓學(xué)生了解語法規(guī)則和注意點;其次介紹經(jīng)典的編程案例，在實踐過程中讓學(xué)生逐步掌握并提高程序設(shè)計能力。

第二模塊：圍繞培養(yǎng)學(xué)生的世界觀、人生觀、價值觀，引入預(yù)先設(shè)計的思政要素案例，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)心我國在計算機軟硬件方面的發(fā)展現(xiàn)狀，增強學(xué)生在研發(fā)具有自主、可控軟件方面的奮斗意識，激發(fā)學(xué)生立志科技報國的家國情懷。

第三模塊：增強學(xué)生的知識產(chǎn)權(quán)意識。在學(xué)習(xí)程序設(shè)計的同時，引導(dǎo)和強化學(xué)生知識產(chǎn)權(quán)創(chuàng)造、運用以及保護(hù)的意識。通過課堂交流討論加強工程倫理教育，提升學(xué)生的分析論證能力，培養(yǎng)學(xué)生追求真理、勇攀科學(xué)高峰的責(zé)任感與使命感。

2 課程體系設(shè)計

2.1 基本要求

首先，本課程要求學(xué)生掌握程序設(shè)計基礎(chǔ)知識，如數(shù)據(jù)表達(dá)、數(shù)據(jù)處理和流程控制、常用算法和程序設(shè)計風(fēng)格，掌握過程化程序設(shè)計方法，以及程序編碼與調(diào)試的基本知識與技能。注重學(xué)生的學(xué)習(xí)方法、動手能力和團(tuán)隊協(xié)作精神的培養(yǎng)。

其次，本課程要求在授課過程中將理想信念、職業(yè)美德、家國情懷、工匠精神、社會主義核心價值觀等內(nèi)容融入課堂，鼓勵學(xué)生以實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國夢為理想信念，自覺肩負(fù)時代責(zé)任和歷史使命。一方面，能將這種使命精神和家國情懷延續(xù)到日后從事的軟件設(shè)計、開發(fā)、運營和維護(hù)的工作中。另一方面，培養(yǎng)正確的價值觀和職業(yè)品格，區(qū)分黑客和紅客，拓展對軟件漏洞危害性的認(rèn)知和網(wǎng)絡(luò)安全觀。

2.2 教學(xué)安排

表1給出了程序設(shè)計基礎(chǔ)的教學(xué)內(nèi)容，主要分為九大部分：引言、數(shù)據(jù)類型、運算符、表達(dá)式、語句;分支;循環(huán);數(shù)組;結(jié)構(gòu)體;函數(shù)、存儲類別和編譯預(yù)處理;指針;文件;簡單算法與程序設(shè)計等各部分。

2.3 思政案例教學(xué)

挖掘上述教學(xué)內(nèi)容中涵蓋的課程思政元素，設(shè)計教學(xué)內(nèi)容與思政元素一對一教案。通過查找資料，以及咨詢專家，選擇恰當(dāng)?shù)臍v史典故或背景案例作為思政元素的切入點，綜合運用PPT、微視頻、互動投影等信息化教學(xué)手段，做到思政元素與課程內(nèi)容相得益彰，在潛移默化之中讓學(xué)生理解與接受，達(dá)到潤物細(xì)無聲的教學(xué)效果。

2.3.1 引言、數(shù)據(jù)類型、運算符、表達(dá)式、語句

引言二進(jìn)制介紹：春秋戰(zhàn)國時期，我國古人就已經(jīng)熟練地使用十進(jìn)位制的算籌記數(shù)法。我國運用十進(jìn)制的歷史比世界上第二個發(fā)明十進(jìn)制的國家古代印度起碼早約1000年。提高學(xué)生的民族自豪感和自信心，并鼓勵學(xué)生進(jìn)一步思考在新時代如何延續(xù)古圣先賢的智慧再創(chuàng)輝煌，實現(xiàn)偉大復(fù)興的中國夢。

程序設(shè)計課程學(xué)習(xí)過程中使用的編程軟件，如Dev-C++、CodeBlocks、Visual Studio等，均是外國公司設(shè)計研發(fā)的軟件。介紹國產(chǎn)化計算機軟件概念，避免長期依賴國外軟件的想法，培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新、不甘人后的進(jìn)取心。介紹圖靈獎獲得者華人計算機學(xué)家姚期智院士。2017年姚教授放棄美國國籍成為中國公民，正式轉(zhuǎn)為中國科學(xué)院院士。弘揚以愛國主義為核心的民族精神和以改革創(chuàng)新為核心的時代精神，希望學(xué)生能認(rèn)識到自己的時代責(zé)任和歷史使命。

數(shù)據(jù)類型的范圍存在溢出問題：介紹軟件運行安全性問題，包括內(nèi)存溢出帶來的程序問題，例如：1996年“阿麗亞納-5”運載火箭將64位格式轉(zhuǎn)化為16位格式導(dǎo)致內(nèi)存溢出而引起火箭發(fā)射后爆炸的重大事故;1993年英特爾奔騰芯片的浮點數(shù)存在漏洞問題;被除數(shù)為0的千年蟲問題等。引導(dǎo)學(xué)生意識到在依賴科學(xué)技術(shù)的同時，更應(yīng)該保持一絲不茍、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的學(xué)習(xí)和工作態(tài)度。

浮點數(shù)計算精度的問題：介紹我國超級計算機建設(shè)取得的矚目成就，激發(fā)學(xué)生的民族自豪感與自信心，鼓勵學(xué)生勇攀科學(xué)高峰，追求卓越。

學(xué)好一門編程語言是一個從編寫簡單語句到復(fù)雜語句的學(xué)習(xí)與磨練過程，并非一蹴而就。做好一件事情與掌握一門技能一樣都是從簡單到復(fù)雜的過程，需要持之以恒、鍥而不舍。

2.3.2 分支與循環(huán)結(jié)構(gòu)

設(shè)計以“一帶一路”和社會主義核心價值觀為背景的分支結(jié)構(gòu)程序設(shè)計案例，在介紹分支結(jié)構(gòu)語法的過程中提高學(xué)生對“一帶一路、合作共贏”的理解，將社會主義核心價值觀內(nèi)化為精神追求、外化為自覺行動。

在介紹switch語句時提到case語句的發(fā)明者，即圖靈獎的獲得者查爾斯霍爾，簡要介紹他的發(fā)明過程和case語句的作用。此外再介紹另一位圖靈獎獲得者愛德嘉迪克斯特拉，他是最前察覺goto語句有害的科學(xué)家，解析他對于goto語句有害的一段分析（goto語句通常與條件語句配合使用，但是在結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計中一般不主張使用goto語句，以免造成程序流程的混亂，使理解和調(diào)試程序都產(chǎn)生困難），介紹他的一句座右銘“Do Only You Can Do”。對這兩位科學(xué)家的杰出成就以及科學(xué)精神的介紹，不僅讓學(xué)生了解他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)方法，而且讓學(xué)生體會到科學(xué)家開拓創(chuàng)新的職業(yè)品格和鉆研精神，激發(fā)學(xué)生的科研興趣。

在講解循環(huán)結(jié)構(gòu)前先介紹循環(huán)結(jié)構(gòu)的發(fā)明者，艾達(dá)洛浮萊斯，她是計算機發(fā)展歷史中的一位女英雄，突出強調(diào)她是女性的身份。倡導(dǎo)科學(xué)領(lǐng)域男女平等的一種精神，給女生學(xué)好程序設(shè)計增強信心。介紹死循環(huán)概念，尤其是死循環(huán)可能會帶來的計算機安全問題，希望學(xué)生能對軟硬件安全有正確的理解。說明計算機病毒自我復(fù)制的特點與循環(huán)語句的關(guān)系。介紹“熊貓燒香”病毒自動感染硬盤文件特性，以及該病毒設(shè)計者最后承擔(dān)的法律責(zé)任。告誡學(xué)生須正確利用科學(xué)知識為社會發(fā)展做積極貢獻(xiàn)，堅決抵制一切危害社會的違法行為，明辨黑客和紅客概念。

2.3.3 數(shù)組

在課堂上展示社會主義核心價值觀宣傳標(biāo)語圖片，要求學(xué)生仔細(xì)觀察后建立（二維）字符數(shù)組按行（國家、社會、公民）存儲并打印輸出。在講解數(shù)組定義、賦值等知識點的同時教育引導(dǎo)學(xué)生把國家、社會、公民的價值要求融為一體，提高個人的愛國、敬業(yè)、誠信、友善修養(yǎng)，自覺把小我融入大我，不斷追求國家的富強、民主、文明、和諧和社會的自由、平等、公正、法治。

在講解冒泡排序、選擇排序等算法時，激勵學(xué)生將精益求精的大國工匠精神與勇于探索的創(chuàng)新精神融入到算法設(shè)計之中，以提高代碼的準(zhǔn)確性和執(zhí)行效率為目標(biāo)，培養(yǎng)篤實好學(xué)的學(xué)習(xí)態(tài)度。

2.3.4 函數(shù)

介紹軟件著作權(quán)以及相關(guān)的知識產(chǎn)權(quán)問題，未經(jīng)允許擅自使用他人設(shè)計的軟件或者相關(guān)API函數(shù)接口時需要注意是否存在侵犯知識產(chǎn)權(quán)問題。采用第三方函數(shù)庫或者軟件存在一定風(fēng)險，因為無法實現(xiàn)自主與可控。介紹黨和國家對發(fā)展自主可控軟件的期待與要求。激發(fā)學(xué)生學(xué)好程序設(shè)計的決心和信心，自覺將知識學(xué)習(xí)與中華民族偉大復(fù)興的中國夢聯(lián)系起來。

結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計既是一種程序設(shè)計原則與思路，同時也是一種較好的處事方法。在學(xué)習(xí)和生活中，遇到復(fù)雜棘手的事情，可以先將其分解成若干小問題或若干階段，然后逐個解決，這樣一來看似比較困難的大問題就能迎刃而解了。

2.3.5 指針

準(zhǔn)確而靈活地運用指針，可以讓程序簡潔、緊湊和高效。指針的應(yīng)用比較復(fù)雜，使用比較靈活，初學(xué)時可能會遇到困難，鼓勵學(xué)生多思考、多比較、多上機練習(xí)，在實踐中不斷鞏固和掌握，培養(yǎng)學(xué)生善于思考、刻苦鉆研、不畏艱難的品質(zhì)。

針對動態(tài)內(nèi)存分配問題，介紹操作系統(tǒng)存在的大多數(shù)漏洞能通過指針進(jìn)行攻擊，提高安全編程意識。

2.3.6 結(jié)構(gòu)體和文件部分

采用結(jié)構(gòu)體描述“一帶一路”沿線國家的特征，如國名、面積、人口等基本信息，在介紹結(jié)構(gòu)的定義及其使用的過程中，說明“一帶一路”是中國在國際舞臺上彰顯大國擔(dān)當(dāng)?shù)囊粡埩聋惷?，激發(fā)學(xué)生的民族自豪感和新時代使命感。

介紹爬蟲在公共文件數(shù)據(jù)處理方面的法律法規(guī)，告誡學(xué)生不能編寫違法程序。介紹網(wǎng)站用戶數(shù)據(jù)泄露問題帶來的安全性隱患，提高學(xué)生在數(shù)據(jù)（文件）存儲、數(shù)據(jù)（文件）操作等方面的安全意識。

3 結(jié)束語

本文介紹了程序設(shè)計課程思政的教學(xué)經(jīng)驗，以立德樹人為根本，以理想信念教育為核心，將立德樹人潛移默化地滲透在每一堂課。課程思政教學(xué)實踐需要不斷地探索[5-6]，要求任課教師充分挖掘并嚴(yán)格選取課程知識點相對應(yīng)的思政元素，發(fā)揮好每門課程的育人作用。在應(yīng)用型本科教學(xué)過程中，融入課程思政的元素，培養(yǎng)學(xué)生精益求精的大國工匠精神，激發(fā)學(xué)生科技報國的家國情懷和使命擔(dān)當(dāng)，積極探索人才培養(yǎng)模式改革新路徑。

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