王賽嬌

摘要：程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是計(jì)算機(jī)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，承擔(dān)著啟蒙和形塑學(xué)生計(jì)算思維、專業(yè)理念和工程倫理的重要作用?；谡n程特點(diǎn)和多年的教學(xué)實(shí)踐，現(xiàn)提出在理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)和綜合拓展三個(gè)環(huán)節(jié)探索嵌入式、支撐式和補(bǔ)充式的“三環(huán)三式”的課程思政教學(xué)模式，并從設(shè)計(jì)思路、融入路徑、課程考核等方面進(jìn)行探討和實(shí)踐。實(shí)踐表明，該模式能有效實(shí)現(xiàn)“理論+實(shí)踐”的雙輪驅(qū)動(dòng)，提升學(xué)生的專業(yè)能力和核心素養(yǎng)，提高教學(xué)質(zhì)量。同時(shí)，為工科同類課程的課程思政改革提供了理論和實(shí)踐借鑒。

關(guān)鍵詞： 程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)；三環(huán)三式；課程思政；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2024）05-0152-04

0 引言

課程思政作為“大思政”的創(chuàng)新理念，旨在探討如何更好地將教書(shū)育人的要求落實(shí)于課堂教學(xué)中。程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)作為計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，同時(shí)也是人工智能時(shí)代其他專業(yè)的通識(shí)編程課程。課程重在培養(yǎng)學(xué)生的信息技術(shù)應(yīng)用能力和程序設(shè)計(jì)能力，承擔(dān)著啟蒙和形塑學(xué)生計(jì)算思維、專業(yè)理念和工程倫理的重要作用。因此，如何開(kāi)展程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的課程思政教學(xué)模式改革，是計(jì)算機(jī)專業(yè)教師一直探討和研究的一個(gè)重要課題。

近年來(lái)，不少學(xué)者從不同角度提出了自己的思路與方法。例如，那俊等人[1]在計(jì)算機(jī)類課程中探討了開(kāi)展課程思政的基本思路和教學(xué)方法，分享了將思政元素融入程序設(shè)計(jì)課程的具體經(jīng)驗(yàn)。馮丹等人[2]則針對(duì)在程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)中開(kāi)展課程思政的難點(diǎn)問(wèn)題，提出融入思政教育的教學(xué)路徑模型。這些研究為程序設(shè)計(jì)課程思政改革提供了有益的參考和借鑒。

為進(jìn)一步推動(dòng)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程思政改革，增強(qiáng)學(xué)生的責(zé)任意識(shí)和創(chuàng)新精神，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)和專業(yè)能力，并為最終培養(yǎng)新時(shí)代所需的高素質(zhì)技術(shù)人才夯實(shí)基礎(chǔ)，基于該課程特點(diǎn)和多年的教學(xué)實(shí)踐，現(xiàn)提出在理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)和綜合拓展三個(gè)環(huán)節(jié)探索嵌入式、支撐式和補(bǔ)充式的“三環(huán)三式”的課程思政教學(xué)模式。實(shí)踐表明，該模式能有效實(shí)現(xiàn)“理論+實(shí)踐”的雙輪驅(qū)動(dòng)，發(fā)揮立德樹(shù)人效能，高效實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，提升課程教學(xué)質(zhì)量。

1 整體設(shè)計(jì)思路

程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)作為學(xué)生學(xué)習(xí)編程的入門(mén)課程，其教學(xué)效果直接影響到學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。鑒于該課程的重要地位，結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和課程教學(xué)目標(biāo)，本次課程思政教學(xué)改革擬定六大核心思政目標(biāo)：堅(jiān)定理想信念、加強(qiáng)品德修養(yǎng)、厚植家國(guó)情懷、培育使命擔(dān)當(dāng)、樹(shù)立協(xié)作理念和鑄造工匠精神。

此外，由于本課程是一門(mén)理論與實(shí)踐相結(jié)合的課程，本次改革遵循理論與實(shí)踐互融互進(jìn)的設(shè)計(jì)原則，將教學(xué)過(guò)程劃分為理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)和綜合拓展三個(gè)環(huán)節(jié)。同時(shí)，在這三個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中探索嵌入式、支撐式、補(bǔ)充式的課程思政教學(xué)模式。其中，嵌入式課程思政教學(xué)模式是指把價(jià)值觀的培育和塑造“嵌入”課程教學(xué)的一種教學(xué)模式，支撐式課程思政教學(xué)模式是指依托學(xué)科實(shí)踐基地開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)的一種教學(xué)模式，補(bǔ)充式課程思政教學(xué)模式是指邀請(qǐng)行業(yè)專家進(jìn)課堂的一種教學(xué)模式。三種教學(xué)模式在三個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中共同聚焦思政目標(biāo)，顯隱結(jié)合、齊驅(qū)并進(jìn)，形成“三環(huán)三式”課程思政教學(xué)模式。其整體設(shè)計(jì)思路如圖1所示。

由圖1可知，本模式設(shè)計(jì)以“學(xué)以立德、碼以踐行”為設(shè)計(jì)理念，注重教學(xué)過(guò)程中“學(xué)”與“行”的并重。在理論教學(xué)環(huán)節(jié)強(qiáng)調(diào)“學(xué)”的過(guò)程，在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)和綜合拓展環(huán)節(jié)則突出“行”的實(shí)踐性?！皩W(xué)”與“行”緊密結(jié)合，互促互進(jìn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的行為認(rèn)知和價(jià)值取向的不斷引導(dǎo)、塑造和優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)教書(shū)育人的目的。

2 課程思政教學(xué)設(shè)計(jì)

2.1 教學(xué)內(nèi)容及思政元素融入路徑設(shè)計(jì)

2.1.1 理論教學(xué)環(huán)節(jié)

理論教學(xué)環(huán)節(jié)的內(nèi)容包括課內(nèi)知識(shí)和課外知識(shí)。課內(nèi)知識(shí)主要指課程教學(xué)計(jì)劃所涵蓋的必修知識(shí)，課外知識(shí)主要指由課外專家引入的拓展知識(shí)，包括行業(yè)信息和前沿技術(shù)等。其思政元素的融入路徑設(shè)計(jì)如表1所示。

由表1可知，課內(nèi)知識(shí)的課程思政融入主要從兩方面進(jìn)行。一是通過(guò)知識(shí)點(diǎn)的歷史背景和專業(yè)原理進(jìn)行設(shè)計(jì)和融入。比如，從程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的發(fā)展歷程分析我國(guó)在人工智能、大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域取得的先進(jìn)成果，融入愛(ài)國(guó)主義教育，堅(jiān)定學(xué)生的理想信念。二是緊密聯(lián)系生活實(shí)際設(shè)計(jì)教學(xué)案例進(jìn)行融入。比如，在講解和分析循環(huán)控制結(jié)構(gòu)時(shí)，設(shè)計(jì)“積少成多，水滴石穿”的教學(xué)案例，融入努力進(jìn)取的思政元素，鼓勵(lì)學(xué)生每天堅(jiān)持進(jìn)步。

課外知識(shí)指教學(xué)計(jì)劃外的知識(shí)部分，是為了幫助學(xué)生了解行業(yè)發(fā)展和未來(lái)的編程技術(shù)需求，補(bǔ)充知識(shí)短板，拓寬專業(yè)視野，提升核心競(jìng)爭(zhēng)力。課外知識(shí)中融入思政元素，主要是通過(guò)各種課外教學(xué)活動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。比如，在邀請(qǐng)行業(yè)專家進(jìn)行專題講座活動(dòng)時(shí)，融入民族自豪感和理想信念，在組織學(xué)生參觀合作企業(yè)進(jìn)行學(xué)習(xí)和調(diào)研時(shí)，融入職業(yè)道德和責(zé)任使命等思政元素。

2.1.2 實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)包括課內(nèi)實(shí)踐和課外實(shí)踐兩部分，主要是為了配合理論教學(xué)環(huán)節(jié)而開(kāi)展的教學(xué)活動(dòng)。其思政元素的融入路徑設(shè)計(jì)如表2所示。

課內(nèi)實(shí)踐指教師在課堂上傳授新知識(shí)時(shí)，要求學(xué)生通過(guò)上機(jī)編程驗(yàn)證知識(shí)原理并完成指定任務(wù)的過(guò)程。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容來(lái)自教材指定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以及教師設(shè)計(jì)的教學(xué)案例。由于學(xué)生在此階段還沒(méi)有完全掌握新知識(shí)，因此需要通過(guò)實(shí)踐不斷地嘗試和糾錯(cuò)，這個(gè)過(guò)程有助于學(xué)生深入理解程序邏輯的嚴(yán)謹(jǐn)性，培養(yǎng)學(xué)生精益求精、追求卓越的工匠精神。

課外實(shí)踐包括課后作業(yè)小任務(wù)和綜合知識(shí)的應(yīng)用實(shí)踐。其中課后作業(yè)小任務(wù)可以針對(duì)社會(huì)某一主題進(jìn)行設(shè)計(jì)，以加強(qiáng)學(xué)生關(guān)注時(shí)事新聞的意識(shí)，培養(yǎng)愛(ài)國(guó)主義情懷。綜合知識(shí)的應(yīng)用實(shí)踐則是根據(jù)行業(yè)需求，模擬設(shè)計(jì)一個(gè)相對(duì)完整的程序項(xiàng)目，或者參與教師的科研項(xiàng)目設(shè)計(jì)。由于應(yīng)用實(shí)踐是基于現(xiàn)實(shí)需求而設(shè)計(jì)的教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，而需求是不斷變化的，因此，學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中可能會(huì)遇到各種問(wèn)題和困難，這有助于培養(yǎng)學(xué)生開(kāi)拓進(jìn)取的創(chuàng)新精神，培養(yǎng)學(xué)生良好的溝通能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，提高社會(huì)適應(yīng)能力。

2.1.3 綜合拓展環(huán)節(jié)

綜合拓展環(huán)節(jié)包括專業(yè)考證以及編程競(jìng)賽，具有一定的難度和挑戰(zhàn)性。其思政元素的融入路徑設(shè)計(jì)如表3所示。

專業(yè)考證包括計(jì)算機(jī)技術(shù)與軟件專業(yè)資格考試、全國(guó)計(jì)算機(jī)等級(jí)考證等。鼓勵(lì)學(xué)生參加專業(yè)考證，有助于促進(jìn)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的扎實(shí)掌握，促進(jìn)學(xué)生的成長(zhǎng)和發(fā)展。

編程競(jìng)賽是指通過(guò)編程解決某一系列專題問(wèn)題的專業(yè)實(shí)踐活動(dòng)，包括校內(nèi)競(jìng)賽和校外競(jìng)賽。其中，校內(nèi)競(jìng)賽是指校內(nèi)教師組織的專項(xiàng)競(jìng)賽，如編程積分賽或攻克某一編程難題等。校外競(jìng)賽則指各類程序設(shè)計(jì)比賽，如藍(lán)橋杯、PAT，以及當(dāng)?shù)厣霞?jí)部門(mén)組織的相關(guān)比賽等。編程競(jìng)賽考察的是學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力，競(jìng)賽結(jié)果同時(shí)將作為評(píng)選學(xué)習(xí)標(biāo)兵等榮譽(yù)稱號(hào)的重要依據(jù)。

專業(yè)考證和編程競(jìng)賽活動(dòng)能有效調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，培養(yǎng)學(xué)生勇攀高峰的奮斗精神和探索精神，提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，為未來(lái)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.2 教學(xué)環(huán)境設(shè)計(jì)

良好的教學(xué)環(huán)境有助于在教學(xué)活動(dòng)中更好地融合思政元素，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)更出色的思政育人效果。本次教學(xué)環(huán)境的設(shè)計(jì)采用了線上和線下混合式方式，具體設(shè)計(jì)如圖2所示。

線上環(huán)境是指基于互聯(lián)網(wǎng)的教學(xué)平臺(tái)，包括MOOC學(xué)習(xí)平臺(tái)、超星學(xué)習(xí)通、微信群等。這些平臺(tái)主要用于發(fā)布課程學(xué)習(xí)資源，包括電子課件、微課視頻、案例分析、拓展閱讀和編程作業(yè)，同時(shí)也用于線上討論和答疑活動(dòng)。線下環(huán)境則指校內(nèi)機(jī)房實(shí)訓(xùn)室、校外合作企業(yè)的實(shí)訓(xùn)基地等，主要用于課堂教學(xué)、課堂實(shí)驗(yàn)、信息調(diào)研和項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)。在實(shí)際教學(xué)中，線上教學(xué)和線下教學(xué)融合進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)教學(xué)互補(bǔ)，以激發(fā)課堂活力，提高教學(xué)質(zhì)量。

2.3 教學(xué)實(shí)踐案例

現(xiàn)以知識(shí)點(diǎn)“算術(shù)運(yùn)算符”的日常教學(xué)為例，詳述本次改革的課程思政教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐過(guò)程。涉及的教學(xué)環(huán)節(jié)主要為理論教學(xué)環(huán)節(jié)和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，主要思政教學(xué)模式為嵌入式教學(xué)模式。

2.3.1 案例設(shè)計(jì)思路

在本節(jié)教學(xué)中，通過(guò)有關(guān)水仙花的中外美麗傳說(shuō)引入數(shù)學(xué)上的水仙花數(shù)，并追溯到1700年中國(guó)數(shù)學(xué)家張丹溪，旨在強(qiáng)化民族自豪感，培養(yǎng)愛(ài)國(guó)主義情懷。同時(shí)，以如何計(jì)算水仙花數(shù)導(dǎo)入本節(jié)知識(shí)點(diǎn)“算術(shù)運(yùn)算符”，通過(guò)課程實(shí)踐讓學(xué)生理解程序設(shè)計(jì)中算術(shù)運(yùn)算的運(yùn)算規(guī)則，融入“講規(guī)矩、守紀(jì)律”的思政元素。

2.3.2 教學(xué)實(shí)施過(guò)程

理論教學(xué)：詳細(xì)解釋算術(shù)運(yùn)算符的運(yùn)算規(guī)則和使用方法，涵蓋加（+） 、減（-） 、乘（×） 、除（/） 、取余（%） 、增量（++） 和減量（--） 運(yùn)算符。

實(shí)踐教學(xué)：本節(jié)實(shí)踐教學(xué)包括知識(shí)點(diǎn)實(shí)踐、案例實(shí)踐和綜合實(shí)踐三個(gè)實(shí)踐任務(wù)。

知識(shí)點(diǎn)實(shí)踐：引導(dǎo)學(xué)生對(duì)每個(gè)運(yùn)算符設(shè)計(jì)運(yùn)算表達(dá)式，同時(shí)更改不同的測(cè)試數(shù)據(jù)，通過(guò)上機(jī)實(shí)踐輸出結(jié)果并做好記錄。部分測(cè)試數(shù)據(jù)及輸出結(jié)果如表4 所示：

分析測(cè)試表達(dá)式和輸出結(jié)果可得，程序設(shè)計(jì)表達(dá)式與數(shù)學(xué)表達(dá)式的運(yùn)算規(guī)則是有區(qū)別的。例如，在數(shù)學(xué)運(yùn)算中，“5/2”和“5.0/2”的結(jié)果都為2.5，但在程序設(shè)計(jì)中由于運(yùn)算規(guī)則不同，結(jié)果卻存在差異。此時(shí)，將這一概念擴(kuò)展到其他生活和工作領(lǐng)域，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到在不同的環(huán)境下，每個(gè)人的身份不同，需遵循的行為準(zhǔn)則也不同，融入紀(jì)律意識(shí)和規(guī)矩意識(shí)。

案例實(shí)踐：水仙花數(shù)是指一個(gè)3位數(shù)，其各位數(shù)字的3次冪之和等于該數(shù)本身。以水仙花數(shù)為案例，要求學(xué)生思考如何合理利用運(yùn)算符計(jì)算水仙花數(shù)，并通過(guò)上機(jī)實(shí)踐進(jìn)行驗(yàn)證。

綜合實(shí)踐：布置偏移量為3的凱撒加密算法的綜合實(shí)踐任務(wù)，要求學(xué)生輸入一個(gè)字符，輸出加密后的字符。同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生查閱相關(guān)加密算法資料，擴(kuò)展知識(shí)面，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和方法，融入科技報(bào)國(guó)的責(zé)任感和使命感。

2.4 課程考核設(shè)計(jì)

為了客觀公正地評(píng)價(jià)學(xué)生在知識(shí)和技能方面的掌握程度，以及評(píng)價(jià)學(xué)生的思想政治素質(zhì)和品德表現(xiàn)，根據(jù)“三環(huán)三式”課程思政教學(xué)改革思路，在總結(jié)過(guò)去考核方式的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)充分研討，對(duì)本課程的考核進(jìn)行了全面調(diào)整和修訂，實(shí)行了多形式、多階段的貫穿全過(guò)程的考核方式。在原有的課程考試基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)了學(xué)生學(xué)習(xí)行為和學(xué)習(xí)成果的考核，突出了對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力、專業(yè)素養(yǎng)和價(jià)值取向的檢驗(yàn)。方案的設(shè)計(jì)如表5所示。

由表5可知，考核方案分為知識(shí)與能力考核以及素養(yǎng)考核兩個(gè)模塊。知識(shí)與能力考核的內(nèi)容根據(jù)教學(xué)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，側(cè)重客觀性的考核。素養(yǎng)考核則根據(jù)學(xué)生在學(xué)習(xí)、實(shí)踐和人際交往等方面的行為表現(xiàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，側(cè)重主觀性的考核。其中，素養(yǎng)考核是課程考核的首要指標(biāo)和重要指標(biāo)，一般情況下，素養(yǎng)考核不合格的學(xué)生，綜合考核成績(jī)也將會(huì)不合格。

3 改革成效

本課程改革方案已在臺(tái)州開(kāi)放大學(xué)的21級(jí)計(jì)算機(jī)和22級(jí)計(jì)算機(jī)專業(yè)進(jìn)行了教學(xué)實(shí)踐，并進(jìn)行了成果評(píng)價(jià)和滿意度評(píng)價(jià)。

成果評(píng)價(jià)主要從學(xué)習(xí)成績(jī)、專業(yè)考證和獲獎(jiǎng)情況等方面進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)。數(shù)據(jù)顯示，在學(xué)習(xí)成績(jī)方面，改革后的課程優(yōu)秀率和良好率均有顯著提升。其中，21級(jí)的優(yōu)秀率較20級(jí)提升了約8%，而22級(jí)的優(yōu)秀率較21級(jí)又提升了約3%。在學(xué)生參賽方面，21級(jí)計(jì)算機(jī)4位學(xué)生首次參加2022年全國(guó)大學(xué)生數(shù)字素養(yǎng)與技能比賽，獲得了4項(xiàng)二等獎(jiǎng)的好成績(jī)，實(shí)現(xiàn)了臺(tái)州開(kāi)放大學(xué)大一學(xué)生全國(guó)賽項(xiàng)目獲獎(jiǎng)數(shù)零的突破。在專業(yè)考證方面，組織了21級(jí)學(xué)生了參加全國(guó)計(jì)算機(jī)二級(jí)考證，通過(guò)率超過(guò)50%，創(chuàng)歷史新高。

滿意度評(píng)價(jià)則是采用個(gè)別訪談和調(diào)查問(wèn)卷等形式進(jìn)行評(píng)價(jià)和跟蹤。數(shù)據(jù)顯示，本課程教學(xué)滿意度在學(xué)院名列前茅。其中，約95%的學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)本課程非常有意義，收獲較大；約90%的學(xué)生認(rèn)為自身的專業(yè)能力和學(xué)習(xí)能力得到了很好的拓展，將來(lái)會(huì)繼續(xù)深入學(xué)習(xí)；約88%的學(xué)生認(rèn)為自身的為人處事等能力得到了提升，對(duì)未來(lái)發(fā)展充滿了信心。

可見(jiàn)，本改革方案受到了學(xué)生的高度認(rèn)可，有效激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，提升了課程教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的綜合素質(zhì)，為學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定了寬厚的基礎(chǔ)。另外，本課程已被立為省級(jí)課程思政示范課程，推動(dòng)了本課程的課程思政改革向更深一層發(fā)展。

4 結(jié)束語(yǔ)

程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是一門(mén)理論與實(shí)踐相結(jié)合的課程，處理好課程教學(xué)中理論和實(shí)踐的辯證關(guān)系，有助于深化教書(shū)育人內(nèi)涵，有效推動(dòng)課程思政教學(xué)改革。本次改革堅(jiān)持課程教學(xué)的思想性、理論性和實(shí)踐性，以“學(xué)以立德、碼以踐行”為設(shè)計(jì)理念，在理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)和綜合拓展三個(gè)環(huán)節(jié)探索實(shí)踐嵌入式、補(bǔ)充式和支撐式的教學(xué)模式和實(shí)現(xiàn)路徑，形成了“三環(huán)三式”的課程思政教學(xué)模式。教學(xué)實(shí)踐表明，本方案實(shí)現(xiàn)了課程教學(xué)與課程思政的深度融合，很大程度地提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)獲得感，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)潛能，潛移默化地發(fā)揮著思政育人的積極作用，提高了課程教學(xué)質(zhì)量。同時(shí)，為工科同類課程的課程思政的改革創(chuàng)新提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐樣板。

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【通聯(lián)編輯：王 力】