全鏈程多維度程序設計類課程思政教學矩陣研究與實踐

徐國明 張孟資 李 毅

(1.安徽大學 互聯網學院，安徽 合肥 230039；2.安徽文達信息工程學院 計算機工程學院，安徽 合肥 231201)

程序設計類課程在計算機及其相關新工科專業的課程建設中具有重要地位，該類課程對培養學生計算思維能力、程序設計能力、工程實踐能力、創新思維能力等方面有明顯的優勢[1]。該類課程在貫徹習近平總書記提出的“各門課程都要守好一段渠、種好責任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應”[2]的課程思政教書育人的深度融合必須發揮重要作用。為此，各程序設計課程結合課程內容及專業培養目標等開展了不同的課程思政研究與實踐探索[3]，這些有益探索對促進專業課教學的課程思政建設具有重要參考價值。

目前，我國高等院校程序設計類課程普遍開設有程序設計基礎、Python程序、Java面向對象程序設計、JavaWeb 開發技術、C#程序設計、JavaEE 架構與程序設計等多門程序設計類課程。在課程思政實踐探索中，將課程思政與程序設計類課程群相結合，一方面，考慮群內各課程之間的遞進制約關系、分解各課程知識體系的層次結構；另一方面，探索構建具有普適性和可操作性的專業課教學課程思政實施途徑，是當前課程思政與專業課教學深度融合的重要內容。為此，以程序設計類課程群思政教學為目標，挖掘群內各課程的內在思政通用需求，研究課堂教學、實驗實訓和綜合實踐三個教學實施過程鏈，按知識素養思政、能力思維思政、服務社會思政等三個維度，采用課程思政教學矩陣方法[4]，構建立體化課程思政教學體系，并設計相應的矩陣元素，為探索和實踐程序設計類課程群思政教學實施提供新思路。

一、立體化課程思政需求

程序設計類課程群門類較多，在群內各課程的內在思政通用需求方面，其統一目標是與專業人才培養目標相適應。拋開知識體系結構，其思政教學的統一要求是課程思政不是點綴，而是培養適應社會主義經濟社會發展、具有家國情懷的人才的必不可少的重要部分。典型的程序設計類課程教學主要分課堂教學、實驗教學和綜合實踐三個教學實施過程鏈，而且這三個過程是層層遞進，在課程思政設計上應覆蓋全鏈程進行總體設計，綜合考慮三個鏈程的界限和內在聯系，使得思政元素設計反映這種遞進關系并形成合力，達到課程思政育人效果。另一方面，在課程思政實施過程中，不同課程尤其是專業課程其知識結構千差萬別，但是，從課程思政多維度育人層次上來說，無論是韓語《師說》的“師者，所以傳道受業解惑也”，還是新時代下的社會主義核心價值觀，都可以把對人才培養的思政需求分為解惑層級的知識素養思政、授業層級的能力思維思政、傳道層級的家國情懷思政等多個維度層次[5]，而這三個維度也對應著課程教學培養人才的知識傳授、個人發展以及服務社會三個層面。

為此，在程序設計課程教學的全鏈程上，將思政教育與專業教學深度融合，將三個層次融入到三個鏈程中，根據課程思政層次需求和專業知識點分層次設計思政教學的目標設計、教學內容設計和教師能力等內容，構建立體化課程思政教學實施體系，以全面提高人才培養質量，該立體化課程思政體系如圖1所示。

圖1 立體化課程思政路徑

二、教學矩陣設計

課程思政教學的根本任務將程序設計類課程的專業教學課程內容與思政元素深度融合，思政元素包括德育元素、思政原理、思政教育和教化等。在構建形式上，借鑒教學矩陣[4]思想，全新設計教學矩陣形式，該形式是為根本任務服務，在設計上主要考慮三個方面。一是具備可操作性，教學矩陣簡單明了，課程實施過程中可以直接進行教學設計準備。二是全方位，包括了立體化思政路徑的全過程和多維度。三是可復用，單門課程教學矩陣及其思政元素設計完成后，可以在類似的課程群的其他課程教學實踐中不斷運用和更新補充，容易形成課程思政資源庫建設。

設計思政教學矩陣如表1所示，該思政教學矩陣包括5個維度，各維度內容如表中所示。其中，思政元素和課程內容是融合的原驅動力，而支撐該思政的輔助教學設計主要包括目標成效和方法手段兩個維度。在具體實施過程中，輔助教學矩陣還可以根據需要增加或者修改維度內容。

表1 教學矩陣設計

三、全鏈程矩陣元素設計

根據以上課程思政教學矩陣設計，在教學實施前，首先完成各課程的矩陣元素設計。典型的程序設計類課程教學主要分課堂教學、實驗實訓和課程設計三個過程鏈，為此，以具體課程為案例，將上述矩陣內容按照層次與鏈程相融合的關系設計課程思政矩陣元素。

(一)課堂教學鏈程解惑層次思政元素

在課堂教學鏈程的思政教學矩陣元素設計時，以普遍的C語言程序設計課程為例進行。在該課程的邏輯運算內容中，邏輯運算的優先級及其短路現象既是重點內容也是容易出錯的地方。在課程思政元素設計上與“抓住主要矛盾和矛盾的主要方面”進行類比，輔助記憶與現實思考相融合，主要矛盾是邏輯運算&&和||，具有邏輯短路特性，矛盾的主要方面進一步聯想位運算&和|，并與主要矛盾進行區分，矩陣元素設計，如表2所示。

表2 邏輯運算與矛盾關系思政元素

將思政元素通過教學矩陣的設計融合運用到促進知識點內容的學習、理解和記憶上來，屬于解惑層次的知識素養思政[6]。

(二)實驗實訓鏈程授業層次矩陣元素

授業層級的思政重點關注能力素質培養，以面向對象程序設計實驗課程的算法(或功能)設計型實驗內容為例，實驗題目為設計并實現一個銀行貸款利率計算程序。在銀行貸款系統中，可以根據銀行業務需求進行算法選擇并實現，也可以以目前種類豐富的金融科技產品項目為例實施實驗教學驗證。以“日息+定額本金+優惠條件”計算為例，在此過程中，以日復利計算，引入校園網貸(或套路貸)等現象，展開遠離網貸、理性消費的價值觀培養，其思政矩陣元素設計，如表3所示。

表3 銀行貸款與遠離網貸理性消費

(三)課程設計鏈程傳道層次矩陣元素

課程設計綜合實踐要求能夠靈活運用所學知識完成完整項目的設計開發。以Python程序設計的課程設計綜合實踐為例，題目內容為城市公廁大數據智慧平臺數據建模。布置課題任務的同時，引入求伯君早期抱著科技報國的情懷憑一己之力完成WPS開發和面世的故事，該軟件立足國情，對軟件國產化和計算機普及具有重大推動和影響，求伯君在新世紀之初曾獲得“2000CCTV中國十大經濟年度人物、2001年度中國IT十大風云人物”等榮譽。結合當前中美貿易摩擦及知識產權之爭背景下的軟件領域卡脖子技術突破的緊迫性[7]，實施課程思政以激發吾輩以先輩為榜樣，心懷家國情懷、奮勇爭先，起到拓展思維、提升自信、樹立情懷使命的效果，矩陣元素設計，如表4所示。

表4 國產化軟件WPS與家國情懷思政元素

四、實施過程與實踐

(一)實施過程

課程教學任務和專業人才培養目標的完成是一系列環節實現的，每個環節都屬于課程細節，都可以進行課程思政的設計和實施。課程思政矩陣元素設計是實施課程思政的操作形式，具體實施過程還需要進行整體路徑設計。以C語言程序設計課程為例，其具體環節包括：課程思政大綱修訂、教案思政內容編寫、授課課件準備、課堂教學實施、教學效果評價和反饋完善等系列過程。

其中，與本矩陣元素設計密切相關的授課課件準備，既需要花費大量時間精力、又需要將專業知識與思政元素深度融合，減少生搬硬套、為思政而思政的生硬感，使思政教學在潤物細無聲中完成，這是對教師教學水平的更高要求。

(二)實踐效果與反思

1.取得的效果

目前，在程序設計類課程中共積累了53個思政矩陣元素，由于程序設計類課程的相通性特征，這些矩陣元素素材共幫助完成了四門課程的教學大綱修訂，主要有：C程序設計基礎、Java面向對象程序設計、C#程序設計以及軟件質量保證與測試等課程，以及相關課程的實驗實訓、課程設計綜合實踐等任務。同時，該矩陣元素可以方便的進行取舍和組合，以完成相關課程思政教學準備。

同時，從具體實施中，根據學生評價及課程組成員的反饋，對教學矩陣元素進行迭代升級和補充改善常用常新。通過三個學期在多門程序設計類課程中實施多維度課程思政教學實踐，取得了一定的實踐效果。一方面，在授課過程中，可以直觀感受到課堂氣氛和學生聽課的精力集中時間延長；另一方面，在教學評價方面采用該矩陣素材的教學團隊都有較為明顯的提升。課程組教師多次參加校級“課程思政”教學案例比賽，獲得一等獎和三等獎各一次。

2.存在的問題及改進思路

在具體實施過程中，也遇到一些問題需要改進。首先，限于精力和時間，目前的矩陣元素積累還不夠豐富。本來設計之初是考慮課程之間的通用性，方便備課準備，但是，具體實施中造成了部分矩陣元素實例在同一班級的不同課程之間存在重復使用的情況，這會給學生留下備課準備不精煉的直觀感受，影響教學效果。其次，部分需要學生參與完成的思政項目，如課后閱讀、小組討論以及課堂演示等內容，由于人數眾多、課時緊張等原因，教師的批閱結果反饋、學生討論的深入程度等無法完全達到預期效果。

針對以上問題，在后期的教學實施過程中，擬從以下方面進行改進。

一是建立常態化課程組共享反饋機制，避免矩陣元素的反復使用，如果是一起使用，要加以改進，或者從引入方式上，或者從達成目標上，或者從方法手段上等多方面進行改進。二是持續對思政教學矩陣元素進行優化，不管是矩陣結構還是矩陣元素數目都需要進一步完善和補充，開發思政矩陣元素數據庫，進一步擴大共享范圍和交流渠道。三是跟蹤完善評價效果并反饋到思政教學中，目前的教學評價機制是學生在網上進行的整體教學評價，一方面，完全統一的評價項目使得學生在評價的時候難免疲憊；另一方面，沒有專門的針對課程思政的評價內容，可以以學生代表座談會、布置心得體會課后作業的方式，針對課程思政教學情況收集整理真實的評價效果，并反饋到課程組，以此改進思政元素設計和教學實施。

五、結語

課程思政不是錦上添花而是比知識能力更加核心和重要的內容。如何開展，各專業課結合課程特點、授課對象、隊伍資源以及教師個人授課風格等因素，有針對性的展開形式多樣、內容豐富的思政教學。實踐表明，全鏈程多維度程序設計類課程思政教學矩陣形式對于促進課程思政教學素材積累、思政教學實施具有積極作用，也取得了一定的教學效果。對于實施過程中存在的問題和不足，將繼續改進、完善、共享和交流，目的是打破傳統的教學常規，轉變教學理念，創新教學方法，構建形式多樣的思政教學新方法和新途徑，為培養知識素養堅實、能力思維突出、具有家國情懷的新工科人才而不懈努力。