馬 天，張杰慧，符立梅，王羅惠

（西安科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，陜西西安 710054）

0 引言

為貫徹落實(shí)中共十九大精神和習(xí)近平總書記在全國(guó)高校思想政治工作會(huì)議上的講話精神，教育部于2019 年啟動(dòng)一流本科課程“雙萬(wàn)計(jì)劃”，在實(shí)施意見(jiàn)中明確指出建設(shè)目標(biāo)：“落實(shí)立德樹人根本任務(wù)……深入挖掘各類課程和教學(xué)方式中蘊(yùn)含的思想政治教育元素，建設(shè)新時(shí)代要求的一流本科課程?！彪S后，教育部在2021 年啟動(dòng)了課程思政示范課程、團(tuán)隊(duì)和研究中心的建設(shè)工作，通過(guò)示范引領(lǐng)和資源共享的方式，促進(jìn)課程思政高質(zhì)量建設(shè)。文獻(xiàn)［3］提出課程思政建設(shè)與教學(xué)改革的“四步工作法”，包括教學(xué)理念突出專業(yè)特點(diǎn)、教學(xué)方法講究授課風(fēng)格、教學(xué)資源打造課程品牌及教學(xué)管理固化教學(xué)成果；文獻(xiàn)［4］通過(guò)綜合分析課程思政的內(nèi)涵，指出重點(diǎn)在專業(yè)課程中實(shí)現(xiàn)顯性與隱性教育的融通，從知識(shí)、能力和情感3 個(gè)方面設(shè)定課程目標(biāo)。

對(duì)于計(jì)算機(jī)類專業(yè)課，文獻(xiàn)［5］分析專業(yè)課在規(guī)模、感染力、靈活性等方面的優(yōu)勢(shì)，根據(jù)計(jì)算機(jī)類專業(yè)的特點(diǎn)，挖掘人文、倫理、敬業(yè)、時(shí)政等五類思政元素；文獻(xiàn)［6］設(shè)計(jì)7個(gè)與愛(ài)國(guó)主義教育、法制教育等思政主題相融合的Python程序課程教學(xué)案例；文獻(xiàn)［7］從軟件需求分析過(guò)程中，凝煉出社會(huì)主義核心價(jià)值觀、職業(yè)素養(yǎng)等思政元素，提升學(xué)生參與度及其對(duì)熱點(diǎn)問(wèn)題的認(rèn)知；文獻(xiàn)［8］進(jìn)行計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程中隱性思政教育探索，嘗試在各部分教學(xué)內(nèi)容中融入社會(huì)主義核心價(jià)值觀，并通過(guò)在線微視頻等方式進(jìn)行拓展教育；文獻(xiàn)［9］以O(shè)BE 理念為指導(dǎo)，精心組織操作系統(tǒng)課程教學(xué)內(nèi)容，并融入國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)技術(shù)自信的思政元素；文獻(xiàn)［10］指出目前專業(yè)課程思政缺乏系統(tǒng)性設(shè)計(jì)問(wèn)題，設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)類專業(yè)課程思政建設(shè)的一種層次目標(biāo)體系結(jié)構(gòu)，給出溯源溯理和自然引領(lǐng)的兩種教學(xué)方法，以及一種“學(xué)、思、踐、悟”的教學(xué)策略。

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)作為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程等專業(yè)核心課程，側(cè)重技能培養(yǎng)，理論與實(shí)踐應(yīng)用并重。通過(guò)本課程的理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生了解計(jì)算機(jī)圖形信息處理的基本理論和方法，掌握基本圖形屏幕顯示的程序設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力，結(jié)合理論和實(shí)踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)和提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)虛擬現(xiàn)實(shí)與可視化相關(guān)內(nèi)容打下堅(jiān)實(shí)的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。綜上所述，課程思政是一流課程建設(shè)核心目標(biāo)之一，是大學(xué)生思想政治教育的有效補(bǔ)充，專業(yè)課程則是課程思政最主要和最理想的陣地。但是，現(xiàn)有研究普遍缺少基于課程目標(biāo)的系統(tǒng)性課程思政設(shè)計(jì)。因此，本文根據(jù)一流本科課程建設(shè)和課程育人要求，分析制定課程目標(biāo)，構(gòu)建與思政元素有機(jī)結(jié)合的課程體系，并通過(guò)具體的教學(xué)設(shè)計(jì)闡述課程思政的教學(xué)過(guò)程，最后進(jìn)行實(shí)踐效果分析。

1 課程目標(biāo)制定

根據(jù)一流本科課程建設(shè)目標(biāo)，參照計(jì)算機(jī)專業(yè)工程教育認(rèn)證要求，結(jié)合學(xué)?！皠?lì)志圖存，自強(qiáng)不息”的胡楊精神，基于學(xué)?！傲⒆阄鞑?，面向全國(guó)”培養(yǎng)應(yīng)用型高級(jí)專門人才的辦學(xué)定位，突出培養(yǎng)心系社會(huì)并有時(shí)代擔(dān)當(dāng)?shù)募夹g(shù)性人才的目標(biāo)任務(wù)，主要從知識(shí)、能力和素養(yǎng)等方面制定以下課程目標(biāo)：

課程目標(biāo)1：能夠依據(jù)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程中的理論，分析圖形表示和生成算法；掌握二維圖形和三維圖形的幾何變換，立體圖像的投影變換、消隱處理和窗視變換，并建立各類變換的數(shù)學(xué)模型。

課程目標(biāo)2：能夠運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)相關(guān)編程技巧進(jìn)行各類算法的編程實(shí)現(xiàn)，在基本算法基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，并運(yùn)用調(diào)試工具進(jìn)行結(jié)果分析、解釋。

課程目標(biāo)3：能夠針對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的復(fù)雜工程問(wèn)題，成立研究型學(xué)習(xí)小組，合作開(kāi)發(fā)，選擇、使用技術(shù)與工具，團(tuán)隊(duì)協(xié)作完成課程選題、設(shè)計(jì)、完善和匯報(bào)。

課程目標(biāo)4：能夠主動(dòng)與其他學(xué)科背景的成員合作，具備技術(shù)攻堅(jiān)的使命擔(dān)當(dāng)，培養(yǎng)求真務(wù)實(shí)、實(shí)踐創(chuàng)新、精益求精的職業(yè)素養(yǎng)。

課程目標(biāo)關(guān)系如圖1 所示，4 個(gè)目標(biāo)相互關(guān)聯(lián)、層次遞進(jìn)，形成了系統(tǒng)性的培養(yǎng)目標(biāo)要求。其中，“目標(biāo)1”為課程基本知識(shí)理論內(nèi)容的要求，“目標(biāo)2”和“目標(biāo)3”為圖形編程、系統(tǒng)分析和小組協(xié)作、表達(dá)等能力的要求，“目標(biāo)4”對(duì)職業(yè)素養(yǎng)和思政育人提出了整體目標(biāo)要求。

Fig.1 Progressive relationship of course objectives圖1 課程目標(biāo)的遞進(jìn)關(guān)系

2 課程體系構(gòu)建

專業(yè)課的課程思政不同于思政課程，不是簡(jiǎn)單直接地信仰價(jià)值傳授，思政元素也不是獨(dú)立于教學(xué)內(nèi)容的大道理，需要教師不斷提高自身思想政治理論水平，堅(jiān)持“鹽溶于湯”的課程思政理念，做到情景契合、內(nèi)容融合，對(duì)章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行分析、挖掘和升華，形成有機(jī)融入課程教學(xué)內(nèi)容的“育人新體系”，使學(xué)生產(chǎn)生共情認(rèn)同，進(jìn)而達(dá)到專業(yè)知識(shí)和思政素養(yǎng)同步培養(yǎng)的目標(biāo)。

根據(jù)層次遞進(jìn)的4 個(gè)課程目標(biāo)要求，立足學(xué)院專業(yè)特點(diǎn)和課程特質(zhì)，充分挖掘課程各章節(jié)內(nèi)容中的思政點(diǎn)，通過(guò)各種優(yōu)秀中華文化、精神觀念拓寬學(xué)生的知識(shí)面，滲透到專業(yè)知識(shí)的教學(xué)過(guò)程中，構(gòu)建如表1 所示蘊(yùn)含思政素養(yǎng)的課程體系。第1、2 和10 章，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生文化自信、科技強(qiáng)國(guó)的擔(dān)當(dāng)精神；第3-9 章，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生求真務(wù)實(shí)、精益求精的科學(xué)精神，以及博觀約取、分而治之的辯證思維。最終，達(dá)到培養(yǎng)專業(yè)知識(shí)扎實(shí)并有時(shí)代擔(dān)當(dāng)?shù)膽?yīng)用型高級(jí)專門人才的目標(biāo)。

Table 1 Curriculum system with ideological and political objectives表1 蘊(yùn)含思政目標(biāo)的課程體系

續(xù)表

3 教學(xué)設(shè)計(jì)示例

課程教學(xué)采用線上線下混合式教學(xué)，在智慧樹平臺(tái)自建高級(jí)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)原理與實(shí)踐慕課。本節(jié)以“第2 章二維圖形繪制”為例，詳細(xì)介紹該章課程內(nèi)容與思政元素有機(jī)融合的教學(xué)設(shè)計(jì)。線下課程開(kāi)始前，提前給學(xué)生布置線上慕課學(xué)習(xí)任務(wù)，包括直線掃描轉(zhuǎn)換算法、圓掃描轉(zhuǎn)換算法和面填充算法等基礎(chǔ)理論內(nèi)容，線下課程則直接通過(guò)算法的綜合應(yīng)用展開(kāi)教學(xué)。

首先，在章節(jié)內(nèi)容引入上，通過(guò)“講好中國(guó)故事，繪制中國(guó)元素”的方式，讓學(xué)生深刻感受中華先賢的智慧，進(jìn)而增強(qiáng)國(guó)家認(rèn)同和文化自信。中華文明五千年，創(chuàng)造了很多傳統(tǒng)文化符號(hào)和工藝品，比如剛?cè)嵯酀?jì)、虛懷若谷的太極精神。通過(guò)展示太極八卦圖的形狀，引出二維圖形繪制的基本知識(shí)點(diǎn)：線繪制和面填充。

然后，通過(guò)分析太極八卦圖的組成，引導(dǎo)學(xué)生“透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)”，培養(yǎng)學(xué)生“辯證統(tǒng)一、分而治之”的辯證唯物主義的思想。如圖2 所示，太極八卦魚圖案是由五個(gè)不同大小的圓和一個(gè)半圓組成，分別為：最大的黑框空心圓，大圓右半邊的黑心半圓，虛線所示的魚頭處一黑、一白兩個(gè)圓，魚眼處一黑、一白兩個(gè)小圓。因此，整個(gè)太極八卦圖案的繪制就分解成了基本的圓繪制和面填充問(wèn)題，只需按照黑心半圓、魚頭黑白圓、魚眼黑白小圓、大空心圓的層次順序依次繪制即可。

Fig.2 Components of the Taiji Bagua fish pattern圖2 太極八卦魚圖案組成

最后，通過(guò)翻轉(zhuǎn)課堂方式，考查學(xué)生自學(xué)慕課基本理論情況。重點(diǎn)分組討論幾種直線掃描轉(zhuǎn)換算法的演變，培養(yǎng)學(xué)生的工匠精神和科學(xué)精神。先指出直線是組成線框圖形的基本圖元，一些復(fù)雜的圖案也是由多條直線組成，單個(gè)直線繪制效率的影響會(huì)被數(shù)倍放大。因此，直線的繪制一定要速度快，算法設(shè)計(jì)時(shí)要盡量使用整數(shù)加減法，避免乘除、開(kāi)方等復(fù)雜運(yùn)算。數(shù)值微分（DDA）算法，雖然簡(jiǎn)單直接，但是必須用浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算完成；中點(diǎn)Bresenham 算法則通過(guò)判斷中點(diǎn)誤差項(xiàng)，只需要通過(guò)整數(shù)加減法就能實(shí)現(xiàn)，在處理效率上更高。以此引導(dǎo)學(xué)生在后續(xù)圖形算法設(shè)計(jì)時(shí)，一定要求真務(wù)實(shí)、精益求精。

當(dāng)前大學(xué)生處在一個(gè)高度信息化、網(wǎng)絡(luò)化的時(shí)代，他們更喜歡通過(guò)手機(jī)短視頻接收信息。因此，通過(guò)自建的線上慕課拓展案例，進(jìn)一步作課程思政延伸。在介紹慕課的第1 章“圖形學(xué)在動(dòng)畫和電影特效領(lǐng)域的應(yīng)用”時(shí)，通過(guò)展示大圣歸來(lái)、哪吒、流浪地球等優(yōu)秀國(guó)產(chǎn)影片片段，引出中國(guó)動(dòng)畫電影的崛起、電影特效渲染技術(shù)快速進(jìn)步、一批新興電影特效公司產(chǎn)生，以增強(qiáng)學(xué)生科技強(qiáng)國(guó)的使命感。第10 章，通過(guò)虛幻引擎5 的演示視頻介紹最新的虛擬微多邊形幾何技術(shù)，引出其技術(shù)理論基礎(chǔ)來(lái)自北京大學(xué)顧險(xiǎn)峰教授于20 世紀(jì)90 年代發(fā)表的論文，并推薦大家閱讀其編撰的《計(jì)算共形幾何》一書，指出中國(guó)在計(jì)算幾何領(lǐng)域取得了很大進(jìn)步，從追趕者逐漸變?yōu)轭I(lǐng)先者，以此增強(qiáng)學(xué)生的開(kāi)拓創(chuàng)新精神。

4 實(shí)踐效果分析

層次遞進(jìn)的課程目標(biāo)和蘊(yùn)含思政元素的課程體系已融入2020 版課程大綱中，并在相關(guān)專業(yè)的課程教學(xué)中進(jìn)行了兩個(gè)學(xué)期的實(shí)踐。課程教學(xué)采用多平臺(tái)聯(lián)動(dòng)、線上線下混合式的模式，“雨課堂”后臺(tái)統(tǒng)計(jì)的課堂數(shù)據(jù)如表2 所示，“智慧樹”慕課后臺(tái)統(tǒng)計(jì)的學(xué)生線上學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)如表3所示。

Table 2 Classroom data statistics from‘Rain Classroom’表2 “雨課堂”課堂數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

Table 3 Online learning data statistics from‘Treenity’表3 “智慧樹”線上學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

由表2 和表3 可以看出，從2019-20-2 學(xué)期開(kāi)始實(shí)施2020 版課程大綱后，課程思政對(duì)課堂教學(xué)起到了積極作用，學(xué)生在線下課堂的參與熱情和線上學(xué)習(xí)的認(rèn)真度都有明顯提升。從學(xué)生發(fā)表的討論觀點(diǎn)可以看出，學(xué)生更加關(guān)注我國(guó)傳統(tǒng)文化，并體現(xiàn)了求真務(wù)實(shí)、精益求精的科學(xué)精神和科技強(qiáng)國(guó)的使命感。

5 結(jié)語(yǔ)

課程思政是實(shí)現(xiàn)專業(yè)課程與思政課程同向同行、協(xié)同共建，形成全員育人、全過(guò)程育人和全方位育人格局的有力支撐，也是一流課程建設(shè)的核心目標(biāo)。本文分析制定課程目標(biāo)，構(gòu)建與思政元素有機(jī)結(jié)合的課程體系，并通過(guò)具體的教學(xué)設(shè)計(jì)說(shuō)明課程思政的教學(xué)過(guò)程。實(shí)踐效果表明，本文工作對(duì)課堂教學(xué)起到了積極作用。通過(guò)不斷的實(shí)踐完善，最終將形成可復(fù)制、可推廣的課程思政建設(shè)方案，以期為計(jì)算機(jī)類課程思政的教學(xué)改革提供有益參考。