計算與人工智能概論課程思政探索與實踐

李小英，谷長龍，羅 娟

（湖南大學 信息科學與工程學院，湖南 長沙 410012）

0 引言

我國的教育方針是培養德智體美勞全面發展的社會主義合格建設者和可靠接班人。習近平總書記在學校思想政治理論課教師座談會上強調，用新時代中國特色社會主義思想鑄魂育人，貫徹黨的教育方針，落實立德樹人根本任務［1］。根據教育部《高等學校課程思政建設指導綱要》，高等學校人才培養是育人與育才相統一的過程。所有高校、教師與所有課程都需承擔好育人責任，守好一段渠、種好責任田。

計算機基礎課程是高校面向低年級學生開設的一門信息技術類課程，既具有專業課知識點多、對學生動手能力要求高的特點，又具有公共基礎課面向學生多、影響面廣等特點。大學低年級學生處于從高中到社會的人生關鍵“拔節孕穗期”，最需要進行精心引導和栽培。在大學計算機基礎課程中進行課程思政研究與實踐，對于發揮通識課育人作用、提高人才培養質量具有重要意義，也是構建全員全程全方位育人大格局的需要。

1 相關研究

課程思政是高校在“三全育人”要求下的重要抓手［2］，目前高校各專業［3-6］針對課程思政的研究已取得積極成果。計算機類課程具有內容更新快、對實踐要求高等特點。對于計算機類專業的課程思政，不少學者進行了探索與實踐。如吳強等［7］在計算機組成課程、李志華等［8］在數據結構課程、蔡麗［9］在計算機網絡課程、趙波等［10］在高級程序設計課程中都開展了課程思政建設。

對于非計算機專業的計算機基礎課程思政，也有一些學者進行了研究與實踐，如李培等［11］在大學計算機基礎課程中結合課程內容，在線上線下及課程競賽各環節中融入思政元素，構建課程立體思政體系；王健等［12］研究了國內外Python課程現狀，分析了課程教學要素，采用行動導向教學法，設計與社會主義核心價值觀相對應的個人、社會、國家層面的思政案例庫；王克麗等［13］采用以學生為中心的BOPPPS教學模式，并嘗試在其中融入思政元素。

但總體而言，針對高校非計算機專業的計算機基礎課程思政研究成果不多，尤其是人工智能基礎相關課程的思政研究成果不多。而且，計算機基礎課程思政研究主要集中在課堂學習內容中，對實踐環節的思政研究不足，對課程整體的設計也不足。

本文針對人工智能基礎課程——計算與人工智能概論，提出以成果導向教育（Outcome Based Education，OBE）理念倒推課程教學體系和課程思政設計，采用改進的BOPPPS教學模式，在各個教學環節、各項教學內容中進行全方位、沉浸式的能力培養和價值塑造，實現顯性與隱性教育融合，增強學生的參與感和獲得感。

2 課程思政體系構建

計算與人工智能概論課程是學校面向非計算機專業大一新生開設的公共通識必修課，旨在對計算機基礎課程進行新一輪改革，該課程的教學實施始于2020年。

2.1 課程目標

計算與人工智能概論課程的專業目標是結合教育部《高等學校人工智能創新行動計劃》，從計算思維的角度出發，以人工智能相關問題為引導，培養學生形成由問題到算法再到程序利用計算系統求解的基本思維模式，用于解決專業問題，掌握利用典型計算思維進行計算系統構造的初步能力。課程促進學生的計算思維與各專業思維交叉融合，培養復合型創新型人才。課程采用線上線下混合教學模式，主要內容包括計算與計算思維概述、計算系統、編程基礎、算法思維、人工智能、網絡思維和數據思維。

本課程思政目標是圍繞立德樹人根本任務，貫徹落實“顯性教育和隱性教育相統一”的要求，實現價值塑造、能力培養、知識傳授三位一體，重點從“歷史文化、科學素養、社會責任、社會發展、合作創新”5個方面著手，傳播愛黨、愛國、積極向上的正能量，宣傳社會主義核心價值觀，培養精益求精的工匠精神、科技興國的民族使命感和理論聯系實際的能力。

2.2 課程思政全過程教學體系構建

2.2.1 融入思政的課程教學設計

根據計算與人工智能概論課程具有基礎性、實踐性和應用性的特點，結合內容的先進性、專業需求的多樣性以及對教學成果的要求，本文提出基于OBE理念進行教學設計。深入教學內容進行案例選擇、設計與制作，并在案例中融入思政元素。

OBE理念以學生為主體，調研社會需求并設計人才培養方案（課程教學目標），以此來預期產出成果，并以預期產出成果為導向反向設計教學內容。圍繞人才培養方案、預期產出成果，嚴格按照教學內容組織教學過程，然后通過評估方案對產出成果進行成效評估，最后完善教學內容和評價方式，以達到持續改進的效果。

計算與人工智能概論課程采用OBE理念，以課程需要達到的能力和知識、素質要求為目標，倒推課程各章教學目的和教學要求。每章目標和要求的實現以問題為導向，通過案例進行問題求解，在案例中植入知識，鍛煉學生的應用能力，并以案例作為課程思政的重要載體，將課程蘊含的思想政治教育資源整合至案例中，從而外化課程中隱含的育人功能。

2.2.2 課程思政元素挖掘路徑

課程組經過討論，確定了挖掘課程思政元素的主要路徑：

（1）從計算發展歷程、學科前沿重要人物的重要貢獻、重大事件、典型學科案例中挖掘思政元素，以激發學生的愛國精神，積極投身國家的科技事業，并培養學生合作創新的精神。

（2）從優秀的歷史文化中挖掘思政元素，傳承優秀歷史文化，樹立道路自信、理論自信與文化自信。

（3）從社會熱點、實時話題、時政要聞、身邊事件中挖掘思政元素，樹立社會主義核心價值觀，培養社會責任感。

（4）從課程內容、學科專業特點挖掘必備的科學素養相關案例，培養工匠精神、探究精神、實事求是的精神以及職業道德和法律意識。

2.2.3 課程思政教學案例構建

對挖掘的思政素材進行分類，根據不同類型確定與之契合的知識點和能力要求，歸到不同章節，然后構建案例，設計探究問題或啟發式問題。或根據每章的知識點及能力要求，選取合適的思政素材設計教學案例。建立各章節知識點對應的含思政課堂教學案例、挖掘的思政元素與思政結合方法清單，如表1所示。對于這些案例，在課程教學采用“做中學”方式，采用不同的結合方法進行思政引導 及升華，使學生沉浸其中，在潛移默化中塑造其價值觀。

各章共有含思政的教學案例48個，對這些案例的授課形式、教學方法和預期達到效果進行設計。在設計了教學內容和教學案例后，進行了課件制作和教案編寫。例如，受到我國發射天問一號火星探測器啟發，在第4章Python編程進階中，為教學內容字典設計了火星及火星探測器統計的案例。人類探索火星的奧秘從對火星的了解開始，對應的知識是建立Mars字典，以鍵值對形式存放火星相關信息。代碼如下：

然后對Mars字典進行增加、刪除、修改等操作。接下來從網上搜集資料，建立mission字典，其中含有20多個真實的已發射成功的火星探測器名字及制造該探測器的國家名（或地區名）。請學生們把2020年發射的3顆火星探測器信息添加到mission字典中，再根據mission字典統計有多少個國家或地區發射了火星探測器？最后提出問題：發射火星探測器最多的國家或地區是哪個？如何看待我國在該領域的進展以及與先進國家的差距？該案例以講故事方式引入對火星的介紹，以問題啟發學生們進行思考。案例中的思政元素包含創新精神、科學家精神與科技強國精神，通過各國發射火星探測器數量的對比，鼓勵學生們努力學習，科技強國。

2.2.4 融入思政的實踐課程

依托頭歌網絡教學平臺（http：//www.educoder.net）設置了實踐課程（https：//www.educoder.net/paths/jfu48qgk），課程實踐部分設計了22個實訓，每個實訓包含3～8個案例，共116個案例，其中融入思政元素的實踐案例41個。如設計了“三國演義人物出場次數統計—詞頻統計”“十九大報告熱詞統計”“生成十九大報告詞云”以及影評情感分析等實訓案例。在實訓案例左側文檔部分最后加入勵志的古詩詞或名人名言，或摘錄的十九大報告內容等，使學生在做題過程中不經意間接受熏陶，從而潛移默化地思政育人。部分思政實踐案例如圖1所示。

Fig.1 Practical cases of ideological and political education圖1 思政實踐案例

2.2.5 課程、題庫制作及大作業設計

除課程前期錄制的38個慕課資源外，課程組還錄制了輔助學生學習的53個微課。其中，含思政的微課25個。為提高學生的動手實踐能力，構建了課程練習題庫和考試題庫，并在部分練習題中融入思政元素，課程考試題中也有含思政元素的試題。

本課程的大作業是團隊合作綜合案例，如求是網新聞爬取與分析、全球疫情數據爬取、成語接龍游戲、古詩詞數據集分析等。這些綜合案例或結合科技發展，或體現優秀傳統文化，或反映當前國際國內形勢與社會主義核心價值觀等。要求學生以小組形式（2～5人一組）合作完成，并撰寫報告。該方式既對學生進行計算思維能力的培養訓練，鼓勵學生在搜集、整理素材過程中，從內容入手探究式地進行案例的合作創作，又加深學生對社會主義核心價值觀的理解。

2.2.6 課程評價方案

采用過程化評價方式，將思政教育有機融入課程案例、實驗、習題和測試中，并算入課程總成績。網絡課程平臺可記錄學生對含思政元素教學資源的點擊量和觀看時長。實踐環節還布置蘊含思政元素的主觀題，并通過生生互評、小組評價等方式進行打分，作為平時成績的一部分。除主觀題需要手工打分外，其他數據全部由頭歌平臺自動生成。期末考核時，全部數據都可以從頭歌平臺一次性導出。該方式可實現課程評價既有專業知識評價，又體現德育評價，兩者之間融會貫通。

3 課程實踐

計算與人工智能概論課程在教學實踐中，采用線上線下混合的改進BOPPPS教學模式，如圖2所示。BOPPPS模式將課堂教學過程分為6個階段：導入（Bridge-in）、目標（Objective）、前測（Pre-assessment）、參與式學習（Participatory Learning）、后測（Post-assessment）和總結（Summary），取各階段英文首字母縮寫為BOPPPS。該模式強調以學生為中心，學生主動建構知識。

Fig.2 Course teaching method圖2 課程教學方法

本文根據很多學生缺乏主動學習的習慣、一些學生部分階段的課業壓力大等情況，改進了該模式。改進后的BOPPPS要求學生在課前預習，并將預習任務布置在網絡教學平臺上，要求學生觀看相應的慕課、微課視頻。在課堂學習中，先進行案例導入，引出問題，激發學生興趣，建立問題與學生已有知識之間的聯系；接著提出問題所要達到的目標，并引導學生對問題進行分解，引出達到目標所需的技能或新知識；之后，學生進行參與式學習，對關鍵技能或知識進行學習，學生間可以討論或提出問題，教師對共性問題進行講解，同時要求學生自主編程實現問題/案例的求解；接下來進行測試，檢驗學習成效；在課堂結束前5～10min進行總結歸納，并引導學生思考案例中的思政元素，進行升華；在課后階段，要求學生進行復習鞏固（含提交課堂案例的程序及回答針對思政元素思考的探究性問題到網絡平臺）與知識擴展，或完成合作探究的大作業。

在計算與人工智能概論課程的教學實踐中，理論和實踐都采用融入思政的案例，學生自主探究與教師引導同時進行，運用慕課、微課視頻、案例講解、情境教學、課堂討論多種教學方法。學生在接受知識、提升能力的同時，受到潛移默化的思政教育，并在實施過程中收集學生反饋，通過反饋優化教學設計、案例設計，實現課程思政貫穿教學全過程。

課程教學實踐結果表明，學生的參與感與獲得感增強，課程得到師生好評，獲評學校課程思政示范課程和湖南省一流課程。在2021年春季期末，隨機選擇一個教學班進行問卷調查，列出了6個較為典型的思政案例，請大家選出印象深刻的案例（多選題），調查結果如圖3所示。從圖中可以看到，學生們對所學內容比較熟悉，并能接受其中的思政融入點。

Fig.3 Investigation on the effect of ideological and political cases圖3 思政案例效果調查

4 存在問題

（1）在課程思政案例數量和部分案例設計的“引”和“導”方面仍存在不足，實踐案例數量比課堂案例數量少，有些案例思政教育顯得生硬。以案例作為課程教學內容和思政教育的載體，需要有機融合教學內容與思政教育，具備價值塑造、知識傳授和能力培養的復合功能，真正做到潛移默化地影響學生。以案例進行教學，既是本課程“問題求解、知識植入、以練促教”教學方法的體現，也是思政融入的切入點。要體現用“小故事”講好“大道理”的思路，挖掘思政元素的途徑和構建課程案例的思路需要更加寬廣。

（2）現有的計算與人工智能概論課程思政與其他課程，尤其是思政課之間的聯系及結合仍顯不足，沒有很好地與其他課程教師進行教學內容與案例溝通。一些案例中的精神信仰和價值觀講解感染力不足。

（3）融入思政的教學資源數量雖然不少，但還未能滿足各個學科專業的需要。思政案例視頻與題庫等仍需加強建設。

（4）部分教師課程思政建設的意識和能力不足。教師與學生互動不足，對案例中的價值塑造引導不夠，導致課程思政效果受到一定程度的影響。

（5）思政效果評價模型的構建需要更全面。課程思政評價是課程思想政治教育成效的重要組成部分。課程思政評價的可測量化研究及測評工具的開發應用缺乏。現有評價方式多采用問卷調查、自我主觀評價和調研訪談方式，但缺乏可操作的客觀評價方式。計算與人工智能概論作為公共基礎課程，也屬于專業教育課程，因此對課程思政的評價需要側重于對專業精神的評價，并且需要考慮不同類別專業的側重點。此外，期中和期末的評價內容也應該有所不同，以更好地反映學生在不同階段的學習成果。

5 結語

計算與人工智能概論課程深入落實課程思政建設，發揮通識必修課程受眾多、影響面廣的特點，將價值塑造、知識傳授與能力培養融為一體，將思政元素融入案例中，達到潤物無聲的育人效果。下一步工作將深入挖掘更多思政元素，綜合參考各個不同學科專業的課程思政落腳點，善用各種素材，盡可能分學科進行專業設計和制作更多含思政元素的課堂案例、實驗案例、慕課或微課資源，擴充題庫，真正落實基于計算機基礎教學、與思政課和專業課同向同行的課程思政。同時，不斷提升教師學術水平、教學水平和育人水平，不斷探索學生樂于接受的話語方式，在緊扣時代主題、回應學生需求的過程中實現教學相長，在課程思政教育教學實踐中充分詮釋“隱性思想政治教育”理念，落實立德樹人根本任務。