立體化軟件工程專業課思政教育案例設計與實施

秦 靜，周東生，趙宏偉，李長濤

（大連大學 軟件工程學院，遼寧 大連 116622）

習近平總書記在教育文化衛生體育領域專家代表座談會上指出：“要堅持社會主義辦學方向，把立德樹人作為教育的根本任務，發揮教育在培育和踐行社會主義核心價值觀中的重要作用，深化學校思想政治理論課改革創新，加強和改進學校體育美育，廣泛開展勞動教育，發展素質教育，推進教育公平，促進學生德智體美勞全面發展，培養學生愛國情懷、社會責任感、創新精神、實踐能力。”[1]為了深入踐行思政教育，應當主動將思政教育融入專業課程當中。設計和建設一批具有代表性，且能夠激發學生學習興趣，全方位貫穿本科生培養多個環節的教學案例，是專業課教師的重要使命。本文立足軟件工程專業教學實踐，設計了一個“立體化”實施的教學案例，為專業課思政教學提供有益的參考與借鑒。

一、思政案例設計

（一）思政元素

1.家國情懷

所謂的“家國情懷”，是主體對共同體的一種認同，并促使其發展的思想和理念。其基本內涵包括家國同構、共同體意識和仁愛之情；其實現路徑強調個人修身、重視親情、心懷天下[2]。

2.職業理想

職業理想是指人們對未來職業表現出來的一種強烈的追求和向往，是人們對未來職業生活的構想和規劃。任何人的職業理想必然要受到社會環境、社會現實的制約。大學生的職業理想更應把個人志向與國家利益和社會需要有機地結合起來[3]。職業理想形成后，每個人都會確立明確的職業目標。

3.創新精神

創新精神是指要具有能夠綜合運用已有的知識、信息、技能和方法，提出新方法、新觀點的思維能力和進行發明創造、改革、革新的意志、信心、勇氣和智慧[4]。

（二）案例設計

案例教學法是計算機類專業課程教學的重要方法，也是能夠生動進行思政教育的手段，在計算機核心課程如圖像處理[5]、數據庫[6]、程序設計[7]等領域都已有相關工作。因此，本文也采用案例教學法設計并實施了思政教育的基本要素。

1.課程分析

數據結構是軟件工程專業本科專業基礎課，該課程的學習為其他基礎課的學習奠定了理論基礎，主要任務是討論各種數據組織中的數據邏輯結構、存儲結構以及有關操作的算法，并初步了解算法的時間分析和空間分析技術。

通過本課程的學習，要求學生掌握各種數據結構的特點、存儲表示、運算方法以及在計算機科學中最基本的應用。本課程培養學生學會分析研究計算機加工的數據結構的特性，以便為應用涉及的數據選擇適當的邏輯結構、存儲結構及相應的算法；培養學生初步具備分析問題、解決問題的能力，養成良好的程序設計風格；為學生在此領域中繼續學習和研究打下堅實的基礎。

鑒于課程在本專業的核心地位，將其作為思政課的基礎具有深遠意義，能夠幫助學生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，引導學生立足本專業，努力成為社會主義合格的建設者和接班人。

2.學情分析

本課程教學對象為本科二年級學生，經過一年級計算思維導論、高級語言程序設計等課程的學習，學生對軟件工程專業研究的主要內容和對象有了入門級認識，具備了一定的抽象思維、計算思維和程序設計思維。他們熟悉了大學生活環境，基本適應了大學學習節奏，具備了基本自學能力。

步入專業基礎課學習，理論課抽象性提高，學生理解困難，容易造成畏難情緒，挫傷學習積極性和自信心，進而懷疑專業選擇是否正確，懷疑所學知識是否“有用”，對大學生活產生迷茫，容易在電子產品和網絡游戲中消磨時間，躲避學習壓力。

3.教學目標

①知識目標：掌握隊列的數據類型抽象定義；熟練掌握隊列的表示和實現；了解隊列結構的應用。

②思政目標：通過結合新冠疫情中對軟件系統的實際需求，詮釋家國情懷，引導學生志存高遠，立足學業，做對社會有用的人；通過對核酸檢測過程中排隊問題的應用實例，讓學生懂得透過現象看本質，抽象出實際問題的數據模型，并用代碼實現解決方案，對學生展開職業理想和人生價值教育；通過對隊列模型的應用拓展，培養創新精神，教育學生在點滴小事中能夠積極主動地運用所學知識，懂得學以致用的道理。

4.案例內容

自2020年全球新型冠狀病毒肺炎疫情暴發以來，我國在保護國民生命健康安全，維護人類肺炎疫情世界穩定上作了許多重要貢獻。自用于新冠病毒的核酸檢測辦法發布以來，核酸檢測成為以社區、學校為單位網格化的常規檢測手段。但是由于核酸檢測普查的人數眾多，在定點核酸檢測時容易出現人員聚集的情況，這將容易造成檢測時感染，流量峰值不易控制，被檢測人員時間難以安排等問題。

為了方便社區組織核酸檢測工作，我們分析需求和設計了一款用于社區、學校等公共場所核酸檢測流量查詢和控制的信息系統，采用微信小程序實現。使用該小程序，可對排隊人員和完成檢測人員進行計數，實時顯示排隊人數，預計等待時間，方便人員動態查詢，合理安排檢測，減少聚集。

（1）系統需求分析

系統面向管理員模塊包含以下功能，功能描述如圖1（a）所示：

①系統登錄：檢測場所的管理員可以從小程序進入系統，通過系統分配給社區的賬戶登錄。

②入場人員計數：檢測場所入口的管理員可以根據入場人數，增加檢測場所的人員數量。

③出場人員計數：檢測場所出口的管理員可以根據做完核酸離場的人員進行計數，減少檢測場所的人員數量。

系統面向用戶模塊包含以下功能，功能描述如圖1（b）所示：

圖1 系統用例圖

①用戶登錄：需要做核酸檢測的用戶掃描小程序二維碼進入系統。

②檢測場所人數查詢：用戶選擇核酸檢測場所查詢對應的人數。

除了功能需求外，系統的非功能需求也是系統需求中的一個重要內容，它包含的方面很廣，本系統的非功能需求如表1所示。

表1 系統的非功能需求

（2）系統設計

本系統的控制流主要包括用戶管理員登錄，用戶查詢對應核檢場所的人數，進入核檢場所，管理員增刪人員數量等流程，如圖2所示。

圖2 系統流程圖

（3）系統數據結構設計

系統采用隊列對核酸檢測人員進行管理，本系統隊列結構圖如圖3所示。

圖3 隊列結構圖

二、思政案例立體化實施

本文提出了一個思政案例的立體化實施方案，打破傳統思政教育僅限于課堂的壁壘，將案例的實施貫穿于課堂內外，能夠跨年級、多角度、全方位進行。方案組成如圖4所示，該實施方案包括：課內教學、課后實現、調查問卷、志愿者服務、創新創業項目申請和著作權申請六個方面，并通過大學生課外工作室的形式，使不同年級學生從中獲益。

圖4 立體化實施方案結構圖

（一）課內教學

任課教師在課內中提出案例需求，對該案例進行基本分析，得出案例隊列模型。任課教師認真將思政元素與課程內容深度融合，制作課程講義，理論聯系實際，深入淺出地講授課程，從而引起學生對思政元素的思考，提高學生學習理論解決問題的興趣。

（二）課后實現

課后實現該教學案例的方式有兩種：一是針對大二初學數據結構的學生，程序設計開發能力較弱，采用綜合課程設計模式，只要求實現算法原型，不要求開發整個系統；二是針對創新工作室學生。工作室是由各個年級學生混合組成，成立項目開發小組，按照軟件工程小型項目開發模式，由不同年級同學組織項目團隊，分工合作，完成項目整體詳細設計及開發。

（三）志愿服務

核酸檢測排隊系統開發完畢后，組織學生在核酸檢測現場測試該軟件系統性能。當學生看到系統上線并應用于實際，用戶通過微信小程序實時可查詢排隊情況，從而節省排隊等待時間方便他人時，成就感油然而生。這種體驗驗證了只要善于觀察社會，就可以在生活中運用所學知識，開發新的產品，改善人民生活。同時，也能讓學生深刻地感受到家國與個人之間的密切聯系，思考國家、社會、醫護人員及學校教職工，以及我們每一個人為了克服疫情都做了哪些工作，理解他人的貢獻，更加積極地遵守抗擊疫情的各項規章制度及社會規則。

（四）項目申請

在實踐過程中總結新的需求，發現新的問題，進一步調研和分析待解決的科學問題，提出新的項目設想，主動申請校內外各項創新創業項目及競賽。通過申請獲得項目開發所需要的資金支持或者競賽指導，使實踐項目有機會轉化成創新產品。

（五）軟件著作權申請

總結系統開發成果，指導學生主動申請軟件著作權，理解保護著作權就是保護社會創新能力，樹立法律意識，積極主動地關注職業道德約束。

（六）問卷調查

為了總結教學案例思政元素，加深學生對關鍵元素的理解及記憶，升華教育思想，教學案例中設計了調查問卷，問卷內容如下：

問題1給出了家國情懷的定義及內涵，問題2、3分別引用艾青的代表作，從更加感性和直觀的角度升華家國情懷的思想。問題3闡述了家國情懷與職業理想是息息相關的，幫助學生樹立正確的人生觀、價值觀。問題4進一步得出結論大學生的職業理想應當與國家和社會聯系起來，結合案例中對國家現階段面臨的困難，能夠使學生更加深刻樹立主人翁意識。

問題5告訴學生樹立職業理想之后，就要建立更加明確的軟件工程從業人員職業目標，進而制定合理的學習目標，當有了目標之后，才能夠更加積極主動地完成學業任務。問題6引用習近平總書記對社會主義“建設者”和“接班人”的論述，鼓勵學生樹立信心，學好技術做好“建設者”和“接班人”。

問題7明確了創新精神的定義，并在問題8中強調創新精神是新時代青年必備的精神品質。在問題9中，進一步指出對大學生而言，參加創新創業計劃及競賽是鍛煉創新精神的有效手段。

問題10總結了全案例的設計意義就在于，面對家國困難，大學生應當視危機為機遇和挑戰，調整心態積極學習、主動創新，將自己塑造成為對國家和社會有用之才。

三、效果反饋

經過全方位的設計和立體化的實施過程，本專業學生從該案例中能夠有所收獲。下面從專業和思政兩個角度分析學生參與該案例后的教學效果。

（一）技術實踐效果

從軟件開發技術角度分析，本案例要求學生綜合應用專業課知識，完成應用程序設計和開發的全過程，在這個過程中鍛煉了學生以下三個方面的技術：一是數據結構與算法設計，該案例的核心源自數據結構課程中，最基礎的隊列結構。通過對該算法的設計，學生能夠體會到“千里之行始于足下”，課本中學習到的點滴知識都會在實踐中發揮巨大的作用。二是Java程序開發技術。程序開發是軟件工程專業的基本功，要想完成實際系統，必須先學好使用開發工具。三是微信小程序開發技術，該技術屬于課外自學技術模塊。對于小程序開發工具，微信提供的微信開發者工具可以模擬任意場景值、設置頁面參數、模擬更新等，基本滿足了所有的調試。但當真正開始實際應用開發時，會遇到諸多開發問題，在整個開發過程中，學生必須鍛煉自己分析問題和通過自學拓展知識、解決問題的能力。

項目開發小組成員由大一至大三學生混合組隊完成，鍛煉了學生的團隊合作意識和共同開發能力。大三學生作為團隊領導設計軟件整體邏輯，分配完成整個軟件的頁面設計、后端數據庫、后端程序開發、頁面整體風格選擇等；大二學生負責開發軟件的頁面、實現部分后端代碼；大一學生負責軟件測試，還有部分美術及其他相關專業學生加入開發團隊當中。整個項目教師起拋磚引玉的作用，學生充分發揮主觀能動性，良好完成了開發任務。

此外，在總結開發實踐時，學生會遇到一系列的問題，例如，如何開發自己第一個小程序，如何發布。小程序是個更新很快的工具，需要經常看文檔，不斷溫故知新。在測試代碼時，體會到測試的不易：開發完程序還是好用的，到了現場才會發現有一系列的問題。通過親身體會實際應用開發，使得學生深刻理解了軟件工程是怎樣完成系統分析、設計、開發、測試和實施的整個程序的。

（二）思政教育效果

思政教育的成果首先體現在調查問卷結果上。通過數據結構課程思政教學案例《核酸檢測排隊系統》，對于設計的十個問題，提問學生對家國情懷、職業理想和創新精神是否有更加深刻的理解。

結果分析可知，參與問卷的學生共有84人，其中97%以上的人數給出了肯定的答案，說明對三個思政元素，學生能夠有更加清晰和深刻的認識。

我們對參與案例開發的學生做了調研，同學們總結了自身體會。有同學說：“剛開始去的時候還是會有些緊張的，也不知道具體要做什么，又怕自己做不好，與人溝通不到位，表達不清晰。做志愿者的時候都在下雨，全程都是需要帶著雨傘進行的，所以是冒雨進行志愿者工作，即使打著雨傘，衣服褲子鞋子還是會有濕的地方。在此期間我也了解到在那兒值班的工作人員是12個小時一值班的，他們的時間更長，而且晚上早上的氣溫更低，一想到這兒，就覺得他們很辛苦，也更加激勵了自己。但在疫情防控期間我們還是要重視配合防控監測點的工作人員，配合往往是相互的，方便自己，也方便他人。身為中華人民共和國的一分子，我們應團結一致共同抗擊疫情。”還有同學說：“身為當代青年，我們深入踐行社會主義核心價值觀，在國家面臨困難之時，需要積極貢獻自身的力量，無私奉獻，為打贏疫情防控阻擊戰貢獻綿薄之力。志愿者活動是微小的，因為它涉及的范圍太有限；它又是偉大的，因為它在有限的范圍內傳遞愛心、傳遞正能量，讓群眾感受到社會的溫暖和關懷，提高了群體的道德水平，培養了群體樂于助人、團結互助的高尚品德。”

學生通過課內外對案例實踐的參與，能夠更加切實體會到案例中所表達的思政教育理念，理解專業和個人對社會和國家的作用。

四、結語

案例教學法是工科類課程的常見教學手段。我們在案例教學過程中深入融合了家國情懷、職業理想和創新精神等思政元素，設計并在本科教學過程中采用立體化實施方案，使學生加深對思政元素的理解，有助于持續培養和影響學生世界觀、人生觀、價值觀的形成和發展。案例教學法與思政教育的結合，是培養工科學生的一種新的思路和有效手段。在今后的教學工作中，我們將開發更多思政教學案例，為落實立德樹人的思政教學理念作出應有的貢獻。