課程思政在計算機類課程中的探索與實踐

那俊?李丹程

摘 要：理工科實施課程思政需要特別關注思政元素融入與專業知識傳授的有機結合。以計算機類課程為例，通過分析計算機專業師生的特點以及中國計算機行業的發展需求，提出以“勇于創新、追求卓越”為切入點，在計算機類課程中開展課程思政。圍繞這一切入點，文章梳理了在計算機類課程中開展課程思政的基本思路和教學方法，并以“程序設計基礎”課程為例，分享了具體的思政元素挖掘與融入經驗。

關鍵詞：課程思政;程序設計;思政元素;教學方法

在各類課程教學中有效融入思想政治教育，需要從“培養什么人、怎樣培養人、為誰培養人”的高度思考。考慮到不同專業的學科特點不同、師生特點不同，如何在高校各類專業學科中特別是在理工科類專業課程中，有效融入思政元素，在專業教學中潛移默化地升華思想和精神，自然而然地承載思想政治教育功能，已經成為當前高等教育教學關注的熱點問題之一[1-7]。

計算機的應用早已滲透社會的各行各業，改變著傳統的工作、學習和生活方式，推動了人類文明的進步。計算機類專業也隨之成為理工科類別中的一個熱門方向。然而，盡管我國的科技水平越來越高，在操作系統、芯片等核心技術的自主研發上仍然和世界頂尖水平存在一定差距。自主自立是數代科研人員的夢想，也是計算機類專業學生肩負的歷史使命。計算機類專業學生是建設科技強國的主力軍，對計算機類專業學生的思想引領和價值引導至關重要。

一、在計算機類課程中引入思政元素的切入點

“技術的快速更新迭代”是計算機行業的重要特點之一。縱觀我國計算機行業的發展現狀，盡管中國的計算機研發與制造實現了從無到有乃至達到領先世界的水平，但是，面對國外巨頭公司在基礎科研上的巨大投入，在硬科技上的長遠布局，中國計算機行業仍然面臨著很多亟待解決的卡脖子問題。計算機領域的“自力更生、自主創新、自主可控”已經成為學術界和工業界關注的焦點。

中科院張鈸院士指出，最難突破的問題不在某項具體技術突破點，而在于改變思路。科學在于原始創新和發現，應該靠大學和研究機構來主導。然而，目前高校中的計算機專業師生主要關注的仍然是行業高速發展帶來的“生存壓力”。一方面，信息技術的高速發展加大了教師在科研和教學上的雙重壓力;另一方面，日益激烈的競爭環境使更多的學生期望通過提高學歷從而提升自身競爭力。例如，我們在近兩年面向軟件學院一年級本科生發放的調查問卷中，均發現有70%～80%的學生認為自己會在畢業后繼續攻讀碩士學位。“專業能力等于一切”的價值觀和理想信念的缺失成為高校計算機人才培養亟待解決的核心問題。

創新是引領發展的第一動力。在各類創新領域中，作為第一生產力的科技創新處于最重要的地位，要搶抓科技創新的制高點，依靠科技創新走上世界科技強國之路。因此，我們認為在知識傳授的同時，提升學生的創新意識，錘煉學生刻苦鉆研、精益求精的品格，不斷提升學生的自主創新能力，是在計算機類課程中引入思政元素的重要切入點。

二、計算機類專業開展課程思政的基本思路

課程思政的開展需要結合專業特點，既要保持與思想政治理論課同向同行，又要達到潛移默化、潤物無聲的效果[8-9]。這不僅需要專業教師提升自身政治理論水平和對課程思政重要性的認識，更需要專業教師提升課程思政教學能力，能夠合理而有效地結合專業特點和課程特點梳理思政目標、挖掘思政案例、挑選思政手段、設計思政方案。

1.以創新能力培養為核心確立思政目標

以創新能力培養為核心，結合理工科專業的特點，確定在計算機類課程中開展課程思政的目標。

（1）堅定信念，樹立信心。要實現創新能力的培養，首先就要堅定學生的理想信念，樹立能夠實現自主創新的信心，形成追求自主創新的原動力。

（2）創新思維，挖掘潛力。鼓勵學生打破思維定式，敢于提出創新的想法，不斷挖掘自身潛力，注重創新意識的培養和創新能力的提升。

（3）錘煉品格，追求卓越。創新并不是一蹴而就的，更不可能一蹴而就。因此，需要磨煉學生的耐心，打磨追求卓越的“匠人”品格。

（4）重視合作，發揮合力。創新很難依靠一己之力完成，而需要群策群力，發揮集體智慧和集體力量。因此，需要培養學生的集體榮譽感和團隊意識，提升團隊合作能力。

2.結合專業特點設計教學方案

圍繞上述思政目標，思政元素的挖掘要具有針對性和代表性，同時需要兼顧適合的教學手段，制訂相應課程思政實施方案。一方面，可以通過講故事或者布置調研型作業的形式，引入計算機發展歷程中的代表性人物或里程碑事件的介紹，在提升學生學習興趣的同時，潛移默化地使學生從故事中升華思想和精神。另一方面，也可以以實操型作業或者團隊大作業的形式，鼓勵學生在解決問題的過程中嘗試創新、耐心打磨精品，在挑戰中逐漸塑造“匠人”品格，提升團隊協作能力。

三、在“程序設計基礎”課程中挖掘與融入思政元素的教學實踐

程序設計基礎是計算機專業的基礎必修課，也是很多理工科的通選課程，受眾面廣。特別是作為計算機類專業學生學習的第一門專業課，對于學生的思想引導、價值引領起到了關鍵性的作用。下面以“程序設計基礎”課程為例，介紹圍繞“勇于創新、追求卓越”挖掘與融入思政元素的一些探索。

1.聚焦中國發展，堅定理想信念

在引入對程序設計基本概念介紹之前，大部分相關書籍或者課程都會首先從介紹計算機的發展史說起。在大部分資料中，介紹計算機發展史通常都是以電子管計算機、晶體管計算機、集成電路計算機和大規模集成電路計算機的發展脈絡逐一介紹。在這個脈絡中，從來沒有出現過中國計算機發展的歷程，這難免會使學生忽視中國計算機行業的發展與進步。

世界上第一臺電子計算機ENIAC的問世標志著計算機時代的到來。這是我們以往介紹計算機發展史時必須要介紹的里程碑事件。然而，在世界第一臺計算機誕生10年后，1956年4月在周恩來總理的親自領導下，中國就制定了12年科技發展遠景綱要，成立了中科院計算技術研究所，完成了第一臺小型計算機103機的設計，并在8個月后由國營738廠完成了103機的制造。此后，中國計算機實現了從無到有、躋身世界前列的穩步發展。2013年，“天河二號”摘奪世界超算500強桂冠，標志著中國超級計算機研制達到了世界領先水平;2016年，世界首臺峰值運算能力超過每秒10億億次的超級計算機“神威·太湖之光”連續四次雄踞“全國超級計算機500強”榜首;2019年，全球超算TOP 500強名單中，“神威·太湖之光”和“天河二號”位列第三、四名。

在中國計算機發展史中，著名數學家華羅庚起到了不可忽視的作用。早在1947—1948年華羅庚在美國普林斯頓大學高級研究院任訪問研究員時，“計算機之父”馮·諾依曼就非常賞識華羅庚在數學上的造詣和成就，并帶華羅庚參觀過自己的實驗室，和華羅庚討論相關學術問題。也正是在那時，華羅庚就已經開始盤算回國開展電子計算機工作。1950年，已經是美國伊利諾伊大學教授的華羅庚，不但毅然放棄待遇優厚的職位，還動員了很多留學生回國。他在回國途中發表了《致中國全體留美學生的公開信》，提倡“為了選擇真理，我們應當回去，為了國家民族，我們應當回去，為了為人民服務，我們也應當回去”，增強了留學生回國的決心。

通過對中國計算機發展史的挖掘，我們以講故事的形式引入中國計算機發展里程中的重要事件和關鍵人物，使學生從中看到中國科學家的愛國情懷和潛心鉆研的優秀品質，認識到中國計算機行業已經處于國際領先水平，激發學生的民族自豪感，激勵學生對所學專業的熱愛和立志參與中國科技強國建設的決心。

2.引導思維突破，激勵自主創新

面對日趨激烈的學業競爭，面對計算機產業的高速發展，學生們難免比較浮躁，更看重短期利益或者追求捷徑。正確的價值引導變得尤為重要。程序設計基礎課程通常要依托一種程序設計語言進行實踐。計算機編程語言是程序員與計算機交流的重要工具，從C語言、Pascal語言、Fortran語言到現在的C++、Java和Python等，編程語言經歷了早期語言到結構化程序設計語言、從面向過程到面向對象的發展歷程。盡管編程語言層出不窮，要研發出一種新的語言也并不是特別復雜，但是到目前為止，還沒有一種中國研發的主流編程語言。這背后的原因值得每一個計算機類專業學生探究與思考。

為了引導學生深入思考，我們以課后作業的形式為學生布置了一個任務，即調研一種主流編程語言的研發過程，并通過總結分析調研結果，引導學生突破傳統思維，激勵自主創新。通過調研和總結幾大主流編程語言的研發過程可以發現，這些編程語言的開發者在研發新語言時面對著相似的情況，即解決一個現實應用問題。例如，C語言的開發最初是為了能夠支持玩游戲而需要編寫一個新的操作系統;Java語言是在簡化C++語言以適應嵌入式系統開發時出現的;Python語言的研發是為了為非專業程序員提供更方便的編程工具;有“21世紀的C語言”之稱的Go語言也是為了支持系統級軟件的開發而產生的。顯然，上述主流編程語言的提出都是為了更好地解決實際應用問題，也在研發新語言之后推動了相應領域的快速發展。

在總結中我們可以繼續升華出這樣的道理：

研發出一種新的編程語言并不難，但是能夠說清楚為什么設計并研發達到指定目標的語言是很難的。這就需要我們從思維方式上進行轉變，突破思維定式，大膽創新，勇于嘗試。同時，依托C語言和Java語言的出現及不斷改進的過程，鼓勵學生不要急于求成，不要輕易放棄，在產生創新性想法之后，一定要堅持不懈地努力，立志實現自主創新。

3.弘揚工匠精神，鼓勵追求卓越

創新是推動科技進步的重要動力。改革開放以來，“漢字激光照排系統之父”王選、“中國第一、全球第二的充電電池制造商”王傳福、從事高鐵研制生產的鐵路工人和從事特高壓、智能電網研究運行的電力工人等都是“工匠精神”的優秀傳承者，他們讓中國創新重新影響了世界。培養學生的“工匠精神”，需要樹立在專業領域上追求完美和極致的決心，形成對打造精品的堅持和追求。

在介紹程序設計的基礎概念時，經常是從算法和數據結構兩個方面展開的。不同的數據結構又決定了能夠采用的算法。為此，在以C語言為基礎的程序設計基礎課程中，我們依托一個具體的業務問題（如學生成績管理），要求學生跟隨課程進展分別使用并行數組、結構體數組和鏈表設計并編寫三個不同版本的程序實現。一方面，通過依托同一個業務問題設計不同的求解算法，保證了學生能夠專注于問題解決方案的耐心打磨，培養學生的耐性和持續優化意識;另一方面，隨著專業知識的學習，在不斷提高專業能力的同時，引導學生看到同一個問題的求解方式可能有很多種，隨著自身專業能力的提升，解決方案可以不斷優化，塑造精益求精、追求卓越的匠心。

工程領域的問題求解通常不限于唯一答案。通過依托同一個業務問題研討不同的解決方案，不但減少了學生在理解業務問題上的精力外流，而且能夠更加專注于自身能力的提升與解決方案的優化。而實際上，能力的提升和產品的優化本身也是相互促進、相輔相成的。在學生專業能力提升的過程中，也潛移默化地實現了對學生精益求解、打造精品的品格塑造。

4.營造合作氛圍，增強團隊意識

團隊協作強調團隊成員之間的資源共享、協同合作精神，從而形成更強大而持久的生產力和創造力。這可以類比為結構化程序設計中的模塊化編程理念。模塊化設計認為任何一個復雜問題都是由若干稍微簡單的問題構成的。所以，一個復雜問題的求解可以被劃分為一個個簡單問題的求解。換言之，先確定總體目標，再進一步分解為具體的小目標。從這個角度，可以升華出團隊協作的重要性。

此外，結合程序設計類課程實踐性強的特點，可以在實踐環節鍛煉學生的團隊協作能力。在學生個體具備了一定編程能力之后，我們設置了一個團隊大作業，要求學生分工協作完成一個小型應用系統的開發。在此過程中，需要記錄每個成員的分工，評估每個成員在項目研發過程中的貢獻度，作為大作業最終成績的評定依據。教師在作業成績評定的過程中，根據作業質量進行評定，并依據成員貢獻度核算出每個成員的最終作業分數。這一機制的引入，不僅使學生更加重視團隊整體的程序質量，而且提升了參與團隊協作的積極性和主動性。

結構化程序設計自頂向下、逐步求精的設計理念剛好與團隊協作意識的提升、團隊協作能力的培養相契合。在學習專業知識和提升專業能力的同時，自然而然地升華出了大局意識與合作精神。

思政元素的有機融入需要對專業課教學內容、教學方法和教學組織形式進行全面的改革和梳理。這對專業課教師提出了更高的要求，不僅需要提高自身認識和能力水平，更要重視“言傳身教”，實現對學生正確價值觀的引領。

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[責任編輯：余大品]