基于階段性多場景課堂思政運用模型的程序設計課程教學改革與探索

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關鍵詞：課程思政；程序設計；思政運用模型；多階段；多場景

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）08-0140-05

程序設計類課程是高校計算機公共課程教育的重要組成部分，主要培養學生的計算思維意識和運用計算機解決專業問題的能力，也是構建學科交叉型人才培養的重要課程支撐。河北農業大學計算機程序設計公共課主要包括《C語言程序設計》《Python語言程序設計》和《Python數據處理與分析》等課程，每年修讀人數5000多人，覆蓋農、工、理、文、經、管等學科80多個專業。

1 程序設計課程落實立德樹人根本任務，需要推動課程思政教學改革

計算機程序設計公共課授課對象為全校大部分一年級學生，授課時間為一年下學期，此時的大學生對知識充滿了渴望，對理想和未來充滿了期待和憧憬，這個時候正是學生塑造品格和價值觀的關鍵時期，也是開展思政教育的最佳階段[1]。

在當前的課程教學中，教師主要關注的是知識維度和能力維度的教學和知識傳授，而忽略對學生思想品格、社會主義核心價值觀、工匠精神、創新精神和職業道德素質等核心素養的培養[2-3]。因此，在計算機程序設計課程中引入思政教育，潛移默化地將思政元素融入教學知識點中，更容易被廣大學生接受，不會引起其對思政教育的抵觸、反感情緒。所以“課程思政”思想教育，有著以專業課程理論知識育人、以價值觀念化人的作用，其中以程序設計課程理論知識作為思想政治教育內容的載體，實現理論知識傳授、專業技能培養和價值觀念塑造的多元統一，才是“課程思政”教學發展的重要方向與目標。

2 挖掘程序課程具有的思政教育素材，構建課程學習多階段思政案例庫

思想政治教育元素是指我國大學生應該具有的思想品德的基本要素，或者說，是黨和政府對我國大學生思想品德的基本要求。從思政課的要求來理解思想政治教育元素，其實就是凡有利于促進學生德智體美勞全面發展的思想教育工作，都可視為思想政治教育；只要有益于學生發展和社會進步的正能量的教育，都可以歸入思想政治教育。在程序設計課程中，注意挖掘工程倫理教育、大國工匠精神、職業道德素養、家國情懷和使命擔當等相關方面的思想政治教育素材和思政元素。

程序設計課程涉及大量抽象語法規則的學習、邏輯思維和計算思維的訓練以及利用工具解決復雜問題，課程具有一定的難度和挑戰度，學生在學習過程的不同階段呈現出不同的特點。結合程序設計課程特點、教學內容學生學習心態變化規律和心理動力學理論模型[4]，課程組經過多次調研和討論，將整個課程行課周期分為3個階段：課程學習精神充盈期、課程學習精神困頓期、課程學習攻堅期，建設課程對應的三階段思政案例素材庫。

（1） 程序設計課程學習精神充盈期課程思政案例庫建設

課程學習充盈期也就是課程學習的初級階段，此時學生學習精神飽滿，都有一種認真學習和好好學習的意愿和精神，此階段學習內容相對簡單，是對學生進行規則意識、家國情懷和愛國主義教育的最佳時期。此時，梳理程序設計課程知識點，注重與法律法規、思想品格和社會主義核心價值觀等思政教育元素相結合。例如，用程序設計語言編寫代碼的時候變量、常量、數組、函數的命名都有規則，思政元素就是做事先做人，凡事守規矩。講解課程相關知識點時可以加以引申和拓展，潛移默化地引入思政案例，對學生開展思政教育，本階段課程思政案例素材庫如表1所示。

（2） 程序設計課程學習精神困頓期課程思政案例庫建設

在課程學習精神困頓期，也就是課程學習爬坡階段，隨著課程的學習逐步推進，越來越多新知識、新內容逐步展開，涉及了大量的語法規則，同時引入程序設計的思想和方法，加強計算思維能力培養。此時，學生往往有畏難情緒，精神有些浮躁，此階段是承上啟下的關鍵階段。因此，梳理程序設計課程教學內容，注重將其與家國情懷、科學精神和工匠精神相結合。教師在教學過程中可以結合知識點簡述歷史人物科學精神，鼓勵同學們勤奮學習，刻苦鉆研，不要言敗、不要放棄。例如，簡述計算機科學家巴貝奇為了研制差分機幾十年如一日的科學研究奮斗歷程，鼓勵同學們奮斗不息，加強學習。又如，在此階段講解“每天進步一點點”的案例，鼓勵學生們珍惜時間，不負韶華，努力學習。在工匠精神方面，以輸出Fibonacci數列前40為例進行講解，可以使用循環迭代的方式、可以使用一維數組的方式還可以使用寫函數遞歸調用的方式實現，告訴同學們一個問題有多種解決辦法，這是工匠精神的一種體現。又如利用格雷戈里公式實現π的近似值計算，從循環條件的設置導致輸出結果的細微變化，告訴同學們做事情一定要細致認真、捋清思路，這也是工匠精神的一種體現。本階段相關課程思政案例和思政教育元素如表2所示。

（3） 程序設計課程學習攻堅期課程思政案例庫建設

在課程學習攻堅期，也就是課程學習深入階段，課程教學內容變得相對難一些，課程思政教學開展著重與創新精神、工程倫理、職業道德素養相結合。學生們已經具有了解決問題的基本知識和技能，充分理解了計算思維的核心是抽象與自動化，此時，給學生們布置一些具有難度和挑戰度的問題，注重創新能力和探索精神培養。例如，一個大型項目往往是由團隊開發完成的，團隊成員之間要加強溝通和協作，以此鼓勵同學們要有團隊精神和集體榮譽感。通過病毒熊貓燒香和黑客加里·麥金農的故事，告訴同學們學會了編程技術，不要做違法和違背公共利益事情，相關思政案例庫建設如表3所示。

3 基于課程學習多階段思政案例素材庫，構建了多場景課堂思政運用模型

在程序設計課程行課過程中，在不同階段有不同的教學場景出現，課程組教師經過多次調研和研討，將課程教學常見場景分為6種，如圖1所示。針對不同的課堂教學場景，按照模型匹配方法選擇思政案例進行課堂運用，采用不同的課程思政教學方法，營造氛圍、激勵斗志、提升教學效果的同時，完成品格塑造、精神提振、價值觀影響、職業道德培育等核心素養的培養。

（1） 場景一：理論課知識傳授教學場景

理論課講授課程知識點是大學課程最常見的教學場景，是教學活動開展的主戰場。此場景結合教學內容開展思政教育也是課程思政的主要形式之一。此場景下，主要使用課程學習分階段案例素材庫中的課程學習充盈期、課程學習困頓期和課程學習攻堅期的案例素材，對學生著重進行愛國主義、家國情懷、優秀傳統歷史文化、科學精神、大國工匠精神和精益求精精神的教育、熏陶和感染。

課程思政融入教學是技術[5]，將課程思政融入教學還需要進一步研究教學方法，使得思政元素更好地與課程相結合，同向同行。此階段采用的課程思政融入教學方法主要有以下三種。

①結合時事熱點，開門見山、直截了當地顯性進行課程思政

習近平總書記在201903月在學校思想政治理論課教師座談會上指出：“要堅持顯性教育和隱性教育相統一，挖掘其他課程和教學方式中蘊含的思想政治教育資源，實現全員全程全方位育人[6]?！比绾巫龅斤@性教育那？在提到程序設計課程是通信技術的基礎時，引申到中國5G通信技術的發展，從落后到跟跑再到領跑，可以增強民族自豪感和榮譽感，體現了我們國家制度的先進性。講到前兩年美國對中興的制裁以及這兩年對華為的制裁的時候，引申到我們國家還有很多“卡脖子”技術沒有攻克，解決這些問題的重任都在你們肩上，鼓勵同學們要好好學習，將來為國家為社會做出自己的貢獻。

②解決中國傳統歷史文化數學問題，做到思政教育潤物細無聲

選取中國傳統經典數學問題，在使用程序設計方式實現的同時，簡述一下問題的歷史背景，融入中國的傳統歷史和文化，對學生進行潛移默化的思政教育。例如，在打印楊輝三角形時，需要講解一下楊輝是中國南宋時期的數學家，在1261年所著的《講解九章算法》一書就提出了楊輝三角形，比歐洲帕斯卡發現同樣的規律要早393年。將思政教育融入具體中國歷史優秀的數學問題，引發學生思考，可以增強同學們的民族自豪感和榮譽感。

③適當選擇案例素材進行思政教育，啟迪學生心靈

在程序設計課程中，課程組將學生的練習素材進行了更新。在練習素材中注意挖掘思政教育元素。例如，使用程序語言將以前輸出的簡單圖形更換為與“抗疫”有關的圖形，繪制圖形的時候，學生內心一定是會思考些什么的，只要有思考，教育目的就達到了，同時再加以延伸和引導，讓學生體會戰斗在“抗疫”一線醫護人員的奉獻精神以及我國政府在抗擊疫情全過程中所展現的人民至上的理念，感受社會主義制度的優越性。在程序設計課程中選取適當的案例素材進行課程思政，也可以起到育人的目的。

（2） 場景二：課程學習存在畏難情緒、缺乏學習動力

學生在課程學習過程中，隨著課程內容的逐步展開，當講授內容有一些枯燥或者有一些難度的知識點時，學生就會出現畏難情緒。此時就需要使用課程學習三階段案例素材庫中的課程學習精神困頓期中的相關課程思政教學案例素材，通過科學精神、愛國主義、大國工匠精神對學生進行思政教育，鼓勵同學不要畏懼困難，不要輕易放棄，要努力學習，奮發向上。主要采用的課程思政融入教學方法有如下兩種。

①結合課程知識點概述人物事跡，挖掘歷史人物科學精神

在計算機科學發展的歷程中，誕生了很多傳奇歷史人物，在他們身上發生了很多可歌可泣的故事，有很多科學精神值得挖掘。例如，在講到計算機發展史的時候，阿蘭·圖靈放棄自己的科研工作應國家召喚去破譯德軍密碼，使得二戰能夠提早結束，這就是愛國的一種體現。又如，講解中國計算機科學家王選和激光照排技術、巴貝奇和差分機的故事，就要講到科學家的自強不息奮不顧身的科學家精神，鼓勵同學們要克服困難，努力學習，勇攀科學高峰。

②精心構造案例設計，做到潤物細無聲的潛移默化

根據課程內容精心設計教學案例，將思政教育元素融入其中，例如，課題組在程序設計課程中講解了一個經典教學案例：“每天進步一點點”[7]。假設一個學生的能力值初始值為1，如果每天都進步1%，或退步1%，一年后學生的能力值分別變為37.78和0.03。老師在課上通過for循環帶領學生完成這個例子，讓學生在編程中得到的37倍的結果中來感受努力學習，堅持不懈的力量，此處無聲勝有聲，再加以適當引導，效果更好，課堂現場如圖2所示。

（3） 場景三：研究性小組學習與翻轉課堂開展

在程序設計課程教學開展過程中，研究性小組學習和翻轉課堂是一種常見的課堂教學場景。此場景下，主要使用課程學習三階段案例素材庫中的課程學習攻堅期中的相關課程思政教學案例素材。一個中小型案例，需要幾個同學公共完成，小組成員之間就需要相互協作，相互溝通，這鍛煉了學生的溝通能力和合作能力。由于程序設計課學生人數比較多，開展翻轉課堂的時候需要分組教學，給各小組布置翻轉內容，各小組成員任務安排不同，只有相互協作才能完成任務。通過小組學習和翻轉課堂在學生不知不覺中鍛煉了合作意識和溝通能力，取得非常好的課程思政教學效果。

（4） 場景四：課堂討論、學生作業點評

在課堂教學過程中，課堂討論和學生作業點評是常見的一種教學場景。在教學進行中，教師會有意識地布置一些討論話題，但有時會出現冷場、討論不熱烈、不融洽，十分尷尬的情況。此時可以使用課程學習三階段案例素材庫中的課程學習充盈期和課程學習攻堅期里的相關課程思政教學案例素材庫。通過愛國主義事件和故事，通過科學家的科學精神鼓勵同學們要克服心理障礙，積極回答問題，將自己所想暢所欲言，這樣可以培養學生敢于嘗試、不怕失敗的性格；學生在回答問題時能夠積極思考，也培養了學生勇于探索的科學精神，提高學生獨立思考的能力和邏輯思維能力。

（5） 場景五：實踐教學場景

實踐課教學也是常見的課堂教學場景，學生需要獨立完成教師布置的實驗任務，利用程序解決實際問題。此階段應用課程學習三階段素材庫中的課程學習精神困頓期和攻堅期案例素材庫。例如，Fibonacci數列的求解可以采用迭代、數組、遞歸等多種解決方法，冒泡法排序、選擇法排序、快速堆排序等練習任務可以鍛煉學生的大國工匠和精益求精的精神。又如，采用分治法求解最大值，可以告訴同學們一個大的困難的任務可以分解為多個問題相似的規模更小的問題來求解，各個擊破，問題就會變得很簡單，解決生活中遇到的問題也是如此。通過案例可以讓學生獲得積極向上、奮發有為的精神力量。

在實踐課上，學生在編寫代碼過程中會出現各種錯誤，學生只有不斷調試和改正，才能夠得到正確的結果，此時教師要鼓勵學生，培養學生耐心思考，嚴謹求實的科學態度；當學生完成簡單程序后，教師將任務難度適當增加，讓學生進一步進行探索，培養學生靈活運用知識能力和系統思維能力；在實踐環節開展小組項目活動，學生共同查閱資料、討論、編程，大家齊心協力完成任務，培養了學生的團隊協作能力和創新能力。

（6） 場景六：指導學生競賽

學生的創新創業競賽在河北農業大學正在如火如荼地開展中，已經成了一種常見的教學場景。在此場景，使用課程思政三階段案例素材庫中的課程學習攻堅期素材。根據競賽需求，教師指導學生提煉出具有一定難度的參賽題目，通過團隊協作實踐提高學生的溝通表達、自我學習和團隊協作方面的能力，同時引導學生樹立正確的技能觀，鼓勵學生提高技能為社會和人民造福，例如積極參與社會科普和應用推廣活動?？梢酝ㄟ^使用案例素材庫中的“熊貓燒香”和最危險的黑客加里·麥金農的故事引發學生思考，通過交流使學生認識到構造虛假信息、非法解密、黑客行為等活動的非法性，絕不利用自己的技能從事危害公共利益的活動。

在指導學生參加程序設計競賽的過程中，通過一點一滴地耐心指導和嚴格要求，培養學生的工匠精神和創新精神，在潛移默化中將社會主義核心價值觀、職業素養融合進去。在學生解決競賽項目遇到困難有畏難情緒時，鼓勵學生銳意進取，不要輕言放棄，只要堅持再努力一點點也許就會成功。鼓勵學生查找資料，嘗試使用多種方法和手段完成項目任務，使學生具有開拓進取和大國工匠精神。

4 結束語

自2019年開始，程序設計課程組教師在教學過程中注重挖掘工程倫理教育、大國工匠精神、職業道德素養、家國情懷和使命擔當等相關方面的思想政治教育素材和思政元素，于2020年挖掘了32個思政案例，建立了課程學習分階段思政案例庫。教師由原來的無意識思政教育逐步轉為有方法有手段的思政教育，強化思政育人理念，在程序設計類課程中經過兩年實施，育人效果明顯，逐步構建了階段性多場景課堂思政運用模型，實現了理論知識傳授、專業技能培養和價值觀念塑造的多元統一，實現了課程育人育才教學目標。