程序設(shè)計類課程的課程思政研究與實踐
——以“程序設(shè)計競賽基礎(chǔ)”課程為例

何 典，趙 玨，張 勝，梁 英

（湖南工商大學 計算機學院，湖南 長沙 410205）

引言

縱觀我國當前的“卡脖子”技術(shù)，芯片制造及相關(guān)設(shè)計軟件、硬件和手機操作系統(tǒng)、核心工業(yè)軟件、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、機器人核心算法等，都與計算機密切相關(guān)。面對新時代的新使命和新要求，計算機類專業(yè)建設(shè)與課程教學亟須改革創(chuàng)新。深入分析中國特色社會主義進入新時代的大背景、新一輪科技和產(chǎn)業(yè)革命的新機遇新挑戰(zhàn)，對接制造強國、科技強國等國家重大戰(zhàn)略，堅持需求導向、問題導向，明確推進教育現(xiàn)代化的思路和方向。

2020年5月，教育部印發(fā)了《高等學校課程思政建設(shè)指導綱要》。綱要指出，全面推進課程思政建設(shè)是落實立德樹人根本任務(wù)的戰(zhàn)略舉措，是全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要任務(wù)。各類課程應(yīng)以隱性教育方式配合課程思政的顯性教育方式，彼此協(xié)同，幫助學生塑造正確的世界觀、人生觀、價值觀，構(gòu)建全員全程全方位育人大格局，落實立德樹人根本任務(wù)。課程思政是響應(yīng)黨中央立德樹人的一種體現(xiàn)，是保障方向正確的一道護欄。

“程序設(shè)計競賽基礎(chǔ)”是一門培養(yǎng)計算機類專業(yè)學生程序設(shè)計與算法的思想、方法、技術(shù)等核心素養(yǎng)，提高邏輯思維能力，并為后續(xù)軟件開發(fā)打造堅實基礎(chǔ)的核心課程和特色課程。該課程被認定為2019年湖南省一流本科課程，2020年立項湖南省教育廳課程思政建設(shè)研究項目，并入選湖南省“十大育人”（課程育人）示范案例和學校課程思政示范課。

不同專業(yè)具有不同的特色，不同的課程可以開發(fā)不同的課程思政融入要點，如何將課程思政融入計算機程序設(shè)計類課程，需要從細微處發(fā)現(xiàn)融入點，從教學過程里去滲透。要保證社會主義建設(shè)者與接班人的德才兼?zhèn)?，更需要每位引路人利用教育陣地長期不懈地提高對社會主義核心價值觀方面的執(zhí)教能力，不斷在教學理念、教學目的、教學內(nèi)容、教學方法、教學活動、評價機制等方面摸索、應(yīng)用和創(chuàng)新，在不知不覺中把愛黨、愛國、愛家的情懷深深植入每位學生心中。

一、課程專業(yè)目標與育人目標的自然融合

“程序設(shè)計競賽基礎(chǔ)”由于其課程作用、教學內(nèi)容及其高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度，使其成為一門非常適合融合專業(yè)知識與育人元素的課程。課程專業(yè)目標與育人目標的融合，能夠有效實現(xiàn)知識傳授和價值引領(lǐng)的有機統(tǒng)一，讓學生在掌握程序設(shè)計、算法分析的基本技能基礎(chǔ)上，同時提高課程思政意識。

（一）課程專業(yè)目標

1.總體目標。通過國際國內(nèi)流行的程序設(shè)計競賽模式的教學和訓練，培養(yǎng)大學生運用計算機程序設(shè)計來分析問題和解決問題的能力，“以賽導學、以賽促練”，增強學生在壓力下進行開發(fā)活動的能力，提升學生程序設(shè)計能力、創(chuàng)造力、團隊合作精神和創(chuàng)新意識等，不斷開發(fā)學生潛力、激發(fā)學生學習興趣與自主學習動力，通過課程教學、實驗、模擬比賽和之后的集訓等環(huán)節(jié)，促進學生德智體美勞全面發(fā)展。

2.專業(yè)人才培養(yǎng)體系中的課程專業(yè)目標。計算機類及相關(guān)專業(yè)開設(shè)，前承高級語言程序設(shè)計相關(guān)課程，進一步提高學生編程與算法實現(xiàn)能力，后接“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”“算法設(shè)計與分析”等課程，為增強學生分析和解決問題的能力夯實基礎(chǔ)。課程專業(yè)目標符合專業(yè)定位，能有效支撐專業(yè)人才培養(yǎng)目標達成。

3.課程的知識、能力和素質(zhì)培養(yǎng)目標。學生將熟悉程序設(shè)計競賽的過程、規(guī)范和技術(shù)，鍛煉對較高難度問題的算法設(shè)計與程序?qū)崿F(xiàn)能力，提高采用計算思維來分析和解決復(fù)雜工程問題的實踐與創(chuàng)新能力，促進自身綜合素質(zhì)得到全面發(fā)展，并與國際接軌，使學生融入全球程序設(shè)計競賽隊員這一高水平群體中。

（二）課程育人目標

落實立德樹人根本任務(wù)，全面推進課程思政建設(shè)，將價值觀引導融入知識傳授和能力培養(yǎng)之中，注重學思結(jié)合、知行統(tǒng)一，融合馬克思主義立場觀點方法和工程倫理教育，幫助學生塑造正確世界觀、人生觀、價值觀和科學精神。通過本課程使學生進一步堅定理想信念，增強科技強國、技術(shù)報國的家國情懷和使命擔當，提升民族自豪感和自信心，掌握用計算思維分析和解決復(fù)雜工程問題的思路、規(guī)律與方法，通曉解題方法與途徑所蘊含的豐富道理和哲學思辨，塑造嚴謹認真、腳踏實地、吃苦耐勞、不畏困難、心理強大、頑強拼搏、團結(jié)協(xié)作、公平競爭、敢于挑戰(zhàn)、善于探索、勇于創(chuàng)新的品格，具有敬業(yè)、精益、專注、創(chuàng)新的大國工匠精神和職業(yè)責任感，努力成為德智體美勞全面發(fā)展的合格的社會主義建設(shè)者和接班人。

二、課程思政教學設(shè)計

（一）設(shè)計原則

1.既要認識到我國在信息技術(shù)某些領(lǐng)域面臨著“卡脖子”問題，分析利害關(guān)系和發(fā)展前景方向，從而激發(fā)學習動力，增強責任心與使命感，明確努力方向，又要了解我國信息技術(shù)的領(lǐng)先方面和強勢領(lǐng)域，進一步明確優(yōu)勢所在，發(fā)展優(yōu)勢地位，提升民族自豪感和自信心。

2.既要認識到程序設(shè)計能力、大國工匠精神、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識的重要性和成為一名具有遠大理想和職業(yè)精神的計算機和軟件產(chǎn)業(yè)高層次人才的挑戰(zhàn)性，又要能兢兢業(yè)業(yè)、腳踏實地、日積月累地學習，通過實踐和創(chuàng)新、總結(jié)經(jīng)驗、超越自我。

3.既要能夠在程序設(shè)計能力中有自己的擅長之處，在順風順水時抓住機遇，勇往直前，建功立業(yè)，又要具有強大的心理素質(zhì)和抗壓能力，具備團隊合作精神和組織協(xié)調(diào)能力，在逆勢困境中百折不撓，披荊斬棘，開拓道路。

4.既要能夠穩(wěn)扎穩(wěn)打，應(yīng)用所學完美地解決具體問題，又要跳出既定問題，通過總結(jié)升華，從更高的層次來分析問題、總結(jié)經(jīng)驗、領(lǐng)會道理。體會編程之美，養(yǎng)成良好習慣，形成自己解決某一類問題的思路、技巧和風格。

（二）設(shè)計案例

課程內(nèi)容結(jié)合學生成長規(guī)律，依據(jù)學科前沿動態(tài)與國家發(fā)展需求動態(tài)更新知識體系。與國際大學生程序設(shè)計競賽接軌，共享國內(nèi)外優(yōu)質(zhì)資源。課程目標符合國際計算課程體系規(guī)范（Computing Curricula，CC2020），培養(yǎng)融合知識（Knowledge）、技能（Skills）和品行（Dispositions）三方面綜合“勝任力”（competency）高的計算機人才。以如下兩點為例，闡述相應(yīng)的案例設(shè)計。

1.程序設(shè)計競賽入門。分析國際國內(nèi)計算機和軟件產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和形勢，習近平總書記多次論及要瞄準“卡脖子”技術(shù)，解決“卡脖子”問題。探討在計算機和軟件產(chǎn)業(yè)中，有哪些“卡脖子”技術(shù)要發(fā)展，目前在哪些方面還比較欠缺，需要從哪些方面著手解決。介紹程序設(shè)計競賽的發(fā)展和特點，鼓勵學生積極參賽，激勵學生學習興趣，樹立學習理想，做好學習準備，在競賽中奮發(fā)圖強、砥礪前行，引領(lǐng)學生思考新時代的計算機和軟件相關(guān)專業(yè)的大學生應(yīng)該成為什么樣的人、怎么樣成為這樣的人。

2.模擬問題。以三星、LG等國外領(lǐng)先技術(shù)為例，介紹顯示器發(fā)展背景。分析顯示器顯示效果呈現(xiàn)的原理，探討在程序設(shè)計中如何進一步改善顯示效果。顯示器領(lǐng)域以前的一些先進技術(shù)都掌握在他國手里，現(xiàn)在我國奮起追趕，已基本實現(xiàn)自主國產(chǎn)化和位于領(lǐng)先行列。與此同時，介紹幾種求解方法本身的特點及其中蘊含的道理。在實際生活中，存在很多難以找到公式或規(guī)律來解決的問題，只能按照一定步驟，重復(fù)地做下去，最后才能求解，即需要通過同類問題的大量訓練，使學生掌握通過模擬方法來求解問題，增強對方法的掌握和對道理的體會。在此過程中，培養(yǎng)學生發(fā)展的意識與積極向上的態(tài)度，遇到困難不要氣餒，深刻理解一些問題的解決并沒有捷徑可走，唯有耐心逐步探索，才能達到成功的彼岸。

三、“程序設(shè)計競賽基礎(chǔ)”課程思政教學活動

（一）環(huán)環(huán)相扣的課程思政教學活動五環(huán)節(jié)

“程序設(shè)計競賽基礎(chǔ)”的課程思政教學活動分為五個環(huán)節(jié)，環(huán)環(huán)相扣。教學活動包括學生預(yù)習、教師教學、真題實踐、學生翻轉(zhuǎn)講題、競賽選拔五個環(huán)節(jié)。這些環(huán)節(jié)既緊扣時代脈搏，突出現(xiàn)代計算機知識的講授和實踐，又以新的國際環(huán)境為背景，聯(lián)系“卡脖子”和“領(lǐng)頭雁”問題，有目的、有意識地培養(yǎng)學生正確的世界觀、人生觀、價值觀，達到德藝雙馨的目標。

第一步，預(yù)習環(huán)節(jié)。教師將相關(guān)知識點整理到網(wǎng)絡(luò)教學平臺上，學生必須通過預(yù)習才能獲得相應(yīng)積分；第二步，教師教學。教師通過講授知識背景，開展實踐教學，將價值觀引導融入知識傳授和能力培養(yǎng)之中，同時通過智慧教學平臺完成課堂活動（包括簽到、討論、答題、測試等），平臺記錄學生每一個真實的腳步，為綜合評判學生成績積累數(shù)據(jù)；第三步，學生真題實踐。模擬大學生程序設(shè)計競賽體制，采用真實案例教學和訓練，體現(xiàn)課程教學的客觀、公正、具體、可回溯性，評測系統(tǒng)會實時返回評測結(jié)果，幫助學生改進程序錯誤、優(yōu)化程序執(zhí)行效率，同時，測評系統(tǒng)會實時排名，讓學生看到自己在同學中真實水平，激發(fā)你追我趕的競賽氛圍；第四步，進入學生翻轉(zhuǎn)講題。學生爭相擔任小老師，分析自己的解題收獲，講自己的故事，講新時代中國的故事，講作為新一代軟件人融入國情世情奮發(fā)圖強的故事，以學生為中心，從學生的角度闡述問題，更能獲得學生群體的共鳴；第五步，集訓選拔。一般在假期，組織學生中佼佼者進行競賽集訓與選拔，“以賽導學、以賽促練”，提升學生高階程序設(shè)計能力、創(chuàng)造力、團隊合作精神和創(chuàng)新意識等，不斷開發(fā)學生潛力、激發(fā)學生學習興趣與自主學習動力，為各類學科競賽輸送人才。

（二）融合工匠精神的課程思政特色

作為一門程序設(shè)計類一流課程，以家國情懷的培養(yǎng)、國之重器的認識、人格的塑造為課程育人主要目標，通過教學實踐和課程建設(shè)，使學生增強自豪感、使命感和責任感、提高分析和解決復(fù)雜工程問題的基礎(chǔ)能力，培養(yǎng)勤勉敬業(yè)、精益求精、追求極致、勇于創(chuàng)新的大國工匠精神，形成了自身特色。

1.有效地將課程思政與工匠精神進行了融合。一是在課程教學和建設(shè)過程中，從敬業(yè)、精益、專注、創(chuàng)新四個方面，時刻注重工匠精神培養(yǎng)，時刻挖掘和融入課程思政元素，使課程思政和工匠精神能夠自然融合。二是課程團隊用工匠精神打造一流課程和進行課程思政，傾注了大量精力，建設(shè)了大量資源，通過十余年的課程教學、建設(shè)和改革的積淀，在課程教學、建設(shè)和改革的過程中體現(xiàn)工匠精神。

2.在人才培養(yǎng)上，學生的知識、能力和素質(zhì)得到同步提升。提高了學生的程序設(shè)計能力、創(chuàng)造力、團隊合作精神和創(chuàng)新意識等，激發(fā)了學生學習興趣，鍛煉了學生專注學習、吃苦耐勞、追求卓越、敢于超越的精神。培養(yǎng)了一大批具有工匠精神的學生，并起到了發(fā)現(xiàn)拔尖人才的作用，為培養(yǎng)后續(xù)參加程序設(shè)計、機器人、“互聯(lián)網(wǎng)+”等比賽的潛力隊員打下堅實基礎(chǔ)。

3.提升學生公平競賽，積極競爭、你追我趕的學習境界和競賽精神。整個教學過程模擬程序設(shè)計競賽，全程服務(wù)器自動評測、實時播報、可記錄、可分析、可回溯。全部采用程序設(shè)計競賽真實案例教學和訓練。課程練習、測試和考試的評判標準完全采用程序設(shè)計競賽評測體系，客觀、公正、具體。

（三）深入挖掘和有機融入課程思政元素

深入挖掘課程本身的知識內(nèi)容與其中蘊含的思政育人素材，認真研究思政映射與融入點，重點發(fā)掘課程教學中能將思想政治教育內(nèi)容與專業(yè)知識技術(shù)教育內(nèi)容有機融合的領(lǐng)域，采用適合的授課形式與教學方法，有機融入課程思政元素。

例如，為了培養(yǎng)學生強大的心理和敢于超越的精神，課程采用了公平且有壓力的實踐教學方式，即采用競賽方式進行平時實驗、測試、考試和選拔。為了培養(yǎng)學生嚴謹認真的態(tài)度和高度的責任感，課程平臺采用嚴格的程序測評機制，采用機器評測，測試數(shù)據(jù)全部通過才能認為正確，需要學生反復(fù)思考、認真編程、嚴格測試方可完美解決問題。測評題目大都具有較強的挑戰(zhàn)性，需要長時間地思考和動手實踐，才能解決問題。

四、教學效果

通過本課程的教學，學生基本了解我國信息技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域的地位，明晰程序設(shè)計與算法在計算機和軟件行業(yè)中的重要性，學生對課程和程序設(shè)計競賽有了初步認識。了解行業(yè)領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)的背景，進一步了解我國在某些關(guān)鍵技術(shù)上的發(fā)展優(yōu)勢，增強民族自豪感和自信心。引導學生在學習新知識過程中理解學無止境，發(fā)現(xiàn)程序設(shè)計中的樂趣，鼓勵學生勇于嘗試，敢于試驗，走出一條屬于自己的路。結(jié)合產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的問題和取得的成就，使學生樹立民族自豪感和自信心，進一步增強對國家和對自己的信心，相信自身通過努力也能做得更好。在程序設(shè)計等計算機類課程的課程思政中起到了基礎(chǔ)性和關(guān)鍵性的作用，也培養(yǎng)了一大批基礎(chǔ)扎實、動手能力突出、能吃苦肯付出的學生，學生就業(yè)質(zhì)量高，專業(yè)對口率高，受到用人單位的好評。

結(jié)語

整個課程的教學過程不局限于課堂之上，課程團隊所有成員，通過課堂教學、實驗實訓、競賽指導、課程建設(shè)等環(huán)節(jié)和過程進行課程思政，貫徹全員育人、全程育人、全方位育人，在講授、實驗、集訓和資源建設(shè)中融入和體現(xiàn)課程思政。將課程思政與工匠精神充分融合，并且體現(xiàn)思想性、科學性、時代性，這也是程序設(shè)計類課程追求的目標和自身特點所決定的。課程本身有高階性、挑戰(zhàn)性和創(chuàng)新性，做到思政融入、課賽結(jié)合、專創(chuàng)融合，在提高所有學生的能力與素質(zhì)的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)優(yōu)秀學生，在課程思政中起到示范與教育作用。