計算機科學與技術專業課程教學模式探索

汪瑩

“立德樹人”是現代高校教育中的重要課題。但是，大數據時代網絡信息繁雜，一些不實言論通過網絡等各種渠道非法散播，對部分青少年尤其是高校學生的思想產生了不良的影響。同時，高校教育已經不再局限于傳統教育方式，線上線下混合教學模式對高校專業課程和思想教育工作也提出了新的要求。本文從課程體系、師資建設和教學過程等三個方面分析了目前計算機科學與技術專業教學工作開展的難點，并以計算機專業基礎課離散數學為例提出了切實可行的開展思路。

1 計算機科學與技術專業思想政治教育工作開展的重要性

高校政治思想教育工作一直是黨和國家重點關注的問題。在2020年12月召開的全國高校思想政治工作會議強調，要堅持把立德樹人作為中心環節，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現全程育人、全方位育人，努力開創我國高等教育事業發展新局面。

在網絡信息技術日新月異、飛速發展的今天，計算機科學技術的發展受到了全世界的重視。現如今，各大高校的熱門專業排行榜中，計算機科學與技術專業一直高居前列，培養出了一大批在計算機科學領域做出卓越貢獻的專業技術人才。專業畢業生不但廣泛遍布在IT企業從事計算機軟件系統、硬件系統的設計與開發、系統測試和維護等工作，也可以在銀行、金融、通信等計算機相關領域甚至在政府機構、國家安全部門從事計算機科學技術相關的研究工作和管理工作。因此，在計算機科學技術專業人才培養過程中，思想道德教育成為必不可少也是至關重要的一個環節。

2 計算機科學與技術專業課程開展思想政治教育的難點

目前，專業課程結合思想政治建設工作在一些高校和專業中發展良好，在高校教育中覆蓋面越來越廣，但是在深入推廣過程中依舊存在著一些難點。特別是在計算機科學與技術專業中，問題主要體現在以下幾個方面：

2.1 在課程體系中，沒有深入挖掘計算機相關知識和思想政治教育的聯系

大多數高校在專業的課程設置中，主要是針對知識傳授和能力培養。以計算機科學與技術專業為例，課程主要教授計算機科學方向的基本理論知識和計算機工程方向的實用技術，同時開設實驗課程培養學生的動手實踐能力，涉及的計算機專業基礎知識、算法設計、系統設計與開發等課程理論性較強，又相對抽象晦澀。想要將思想政治教育內容成功融入計算機科學與技術專業課程的教學過程，首先需要分析和理解計算機科學與技術專業課程知識內容和體系，其次在課程內容中挖掘潛藏在專業知識內部的思想政治教育因素，讓二者能夠有機融合到一起，從而在教授專業理論知識、提高學生創新精神、實踐能力的同時，增強他們的理想信念、社會責任感。因此，不管是在課程體系的建立中，還是在專業課程的教授過程中，如何能夠更好地挖掘并引入思想教育元素，是能否在計算機科學與技術專業中順利開展思想政治課程最大的重點和難點。

2.2 在師資隊伍建設中，教師的思想政治能力和意識還需要進一步培養

在教學過程中，教師的“教”是核心。對于廣大教師而言，立德樹人是關鍵，牢記為黨、為國育人是根本，要把思想政治工作貫穿到教育教學全過程。教師課堂思想政治工作不到位，其主要原因有以下兩點：

（1）教師從思想上對思想政治教育工作不夠重視，對這項工作開展的必要性理解不足，對課程思想政治教育的認同度不夠。因為思想政治意識淡薄，部分教師在教學過程中只注重專業知識的講授，忽視思想品德教育。即便有涉及，也只是點到即止，做做表面工作而已。

（2）教師自身政治理論素養不足。政治理論知識缺乏，理論高度不夠，會直接導致教師思想政治能力不足，無法在教學過程中將思想政治元素與專業知識完美結合，融會貫通，最終嚴重影響教學效果。

3 計算機科學與技術專業思想政治教育的開展思路

高校教育是專業人才教育最重要的環節，因此一定要堅持理想信念教育、道德教育和社會責任教育；構建以社會主義核心價值觀為引領的課程體系，把社會主義核心價值觀教育融入教學全過程各環節，全面落實到課堂教學、實踐活動和文化育人中。計算機科學與技術專業的思想政治教育工作可以關注以下幾個方面：

3.1 提升專業教師的思想政治素養，激發課程思想政治主動性

高校教師隊伍的建設和管理是教育的立教之本、興教之源，為此需要加強相應工作。提升教師的素質和水平對于保障學生培養質量具有重要意義。

首先，必須加強專業教師的思想道德素質培養，進一步提升思想政治教學意識和能力。學院或課程組定期組織召開政治理論學習活動和專題教學研討會，幫助教師提升政治理論水平。通過對一些優秀教師榜樣的學習開展豐富多彩的師德師風教育，提高教師的道德品質和職業操守。還可以定期舉辦教學沙龍，邀請教學專家分享教學經驗，組織課程建設交流會，在集體討論的基礎上挖掘思想政治教育的關鍵環節和核心理念，以正確的價值觀為學生樹立學習的榜樣。教師只有在充實的思想政治理論知識和出色的思想政治能力的基礎上，通過深入挖掘與專業課程相關的前沿熱點問題，才能有效地融入思想政治教育因素，有效引導學生樹立正確的價值觀。因此，對于教師而言，政治理論學習的開展是必不可少的環節。

其次，教師自身主動性的發揮，從某種程度上更有利于教學效果的提升。經過上述學習和交流，教師可以理解思想政治教育的重要性和必要性。讓他們認識到，課程中加入思想政治教育內容不但不會影響正常的專業知識的教授，反而可以體現更高層次的教育內涵，增強學生的理想信念、社會責任感，培養他們的愛國情操。另一方面，教師自身思想政治意識的加強，可以促進思想政治能力的提高，更可以充分調動教師的教學熱情，增加思想政治教育的可信度、可靠性和感染力，從而更加激發學生學習的興趣和積極性。因此，正如下圖1所示，教師思想政治能力的培養可以更好地促進教學能力的提升。

3.2 充分挖掘計算機科學與技術專業課程中的思想政治因素，調動學生主動學習的積極性

國家信息化產業的快速發展離不開計算機專業人才的培養。在信息技術高速發展的今天，高素質、高覺悟的計算機專業人才也越來越受到重視，思想政治教育也顯得更加重要。如何建立計算機科學與技術專業課程教育和思想政治教育的聯系，下面以專業基礎課離散數學為例，提出幾點建議：

（1）以熱愛國家和民族為核心，培養學生民族自豪感和愛國情操

1958年，中國迎來了具有重要意義的里程碑——小型電子管通用計算機103機的問世。我國計算機技術和信息技術雖然較發達國家起步較晚，但是發展勢頭十分迅猛，真可謂是“大鵬一日同風起，扶搖直上九萬里”。這歸功于近年來黨和國家對信息產業的大力扶持，還有許許多多優秀的科學家、研究工作人員數十年如一日的付出。

“落后就要挨打。”新中國成立前的中國，由于信息技術嚴重落后，導致國家重要的戰略信息、政治信息、經濟信息被侵略者截獲，國家命脈被列強操控。當今時代，我們的國家站在世界民族的行列中，科技的飛速發展始終引領著國際潮流。1983年，國防科技大學成功研制出了每秒運算速度超過億次的銀河-I巨型機，這標志著我國高速計算機研制邁出了重要的一步。近年來，中國自主研制的高性能電子計算機屢屢登頂全球超級計算機榜單。我們還有國家自主研發的芯片、世界領先的算法和科技、還擁有無數世界頂尖水平的專家學者，例如曾經獲得“圖靈獎”的頂級科學家姚期智、屢次破譯世界頂級密碼的清華大學王小云教授、突破重圍摘得“全球白帽黑客奧斯卡”——The Pwnie Awards “史詩級成就”桂冠的360 Alpha Lab研究員龔廣等等。

教師在講授離散數學基礎知識和算法的過程中引入這些內容，通過古今中外對比，學生們更能體會現在祖國的強大。一方面，可以使他們的民族自豪感油然而生，另一方面也讓他們燃起報效祖國的雄心壯志，鼓勵他們為了祖國更加美好的明天努力學習，刻苦鉆研。

（2）以計算機專業發展現狀為引導，激發大學生的使命感和責任感

幾十年來計算機科學與技術的蓬勃發展，對全世界的軍事、政治、經濟等各方面帶來了深遠的影響，計算機與網絡更是成為全球人民生活中不可或缺的部分。自1946年世界上首臺電子計算機ENIAC的問世起，到如今新一代計算機量子計算機的誕生，預示著計算機科技即將進入嶄新的時代。在這關鍵時刻，國內計算機科技的發展對國家能否繼續領跑具有特別重要的意義。

離散數學是計算機及相關專業的專業基礎課程，在計算機的發展和計算機科學研究中扮演著重要的角色。它是一門廣泛應用于多個領域的學科，包括計算機科學、數學、物理學、生物學、心理學等。學習離散數學課程的主要目的是解決實際問題，還涉及算法設計、數據結構、人工智能、計算機科學中的統計學、數據庫管理、網絡安全等后續課程。因此在教學過程中，要將計算機技術發展歷史中重大突破的背景與影響、信息技術領域及其相關行業發展的前沿和趨勢、離散數學研究內容與計算機科學之間的聯系融合貫穿于課程知識之中。

舉例來說，在離散數學課程的圖論部分，通過介紹樹形結構和圖形結構的概念，引導學生思考如何在計算機中存儲、表示和應用復雜的數據結構類型，從而引出專業核心課程數據結構中“二叉樹”“圖”等相關知識；通過介紹一些經典算法，如“最小代價生成樹”“每對結點間最短路徑”等算法，引出算法設計與分析課程中的貪心算法思想和動態規劃算法思想等。通過這樣的方式，一方面，讓學生明白學好離散數學課程可以為后續專業課程的學習打下良好的基礎，另一方面，也讓他們對后續重要的專業課程有了初步了解和興趣。

教師還可以在課堂中引入最近最新的熱點話題，用學生感興趣的案例作為切入點，例如以人工智能程序ChatGPT為例，對人工智能領域中機器學習、自然語言處理等重要領域的相關知識進行簡單介紹，以及其中涉及的離散數學概念，讓學生更加清楚深刻地理解離散數學課程的應用場景。同時，也可以引導學生思考人工智能的發展對社會的影響，以及如何保證人工智能的安全性和可控性。

當代大學生們要深刻理解專業的重要性，明白自己作為國家計算機領域專業隊伍的重要后備力量所肩負的責任，意識到計算機科學技術對百姓安居樂業、行業和國家順利發展的重要性，因此，教師需要在課堂教育中激發他們的使命感，引導他們更加積極主動地學習專業知識，將來積極投身于國家計算機專業領域建設中。

（3）以嚴謹的思維培養為基礎，增強大學生理論聯系實踐和創新精神

隨著計算機科學技術的不斷進步，離散數學作為現代數學的一門重要分支，涉及具體概念、模型和算法，是一門交叉課程。其主要研究離散量的結構以及各結構之間的關系。學生需要通過學習離散數學這門課程，培養出更好的抽象推理、邏輯思維和歸納構造等能力。同時，他們還能夠提升運用數學方法解決問題的技巧，為他們進一步學習計算機相關知識打下堅實的數學基礎。

數學語言是嚴謹的，它不像自然語言一樣可能存在二義性或歧義，在離散數學的學習中，學生能清晰地感受到這一點。例如在數理邏輯部分，學生要將各種自然語言描述的前提條件翻譯成形式語言，再根據已有的規則推導出合理的結論。在教學過程中，教師可以加入適當的思想政治引導，雖然現在國內外有一些不利于祖國和黨的謠言，但是作為一名大學生，要以端正嚴謹的態度和辯證思維去看待這些不實言論，從網絡世界紛雜的數據中獲取正確的信息，堅定自己愛黨愛國的信念。另外，教師還可以利用啟發式教學，通過提出問題和情境，引導學生自主探索和發現思想政治內容的意義和價值。借助啟發性問題、開放性討論和探究性學習等教學方法，學生可以更深入地理解并應用思想政治理念，培養批判性思維和創新能力。

作為計算機相關專業的基礎課程，離散數學的學習使學生們能夠初步認識到這些數學工具在計算機領域中的應用。計算機科學與技術專業的學生需要具備一定的解決復雜工程問題的能力，面對一個實際問題，從數學建模到設計和分析算法，最后利用程序設計語言實現，最終得出正確結果。因此，除了理論課程的設置，離散數學課程還安排了實驗環節，使學生運用程序設計語言實現和離散數學理論知識相關的若干問題，加深對課內所學基本理論內容的理解和掌握，并進一步提高學生的編程能力。通過實驗，教導他們理論聯系實踐的重要性，增強動手實踐能力，同時鼓勵他們不斷鉆研。教師通過實踐教育響應創新型國家建設對科技人才的要求，培養富有創新意識、科學研究能力、工程實踐能力，同時具有良好的溝通能力和團隊合作精神的計算機專業人才。

3.3 因材施教，采用現代化教學方式開展思想政治教育和專業教育

2020年，全國的教學工作幾欲停擺。教育部及時提出了“停課不停學”的方案，鼓勵學校和師生利用信息資源和網絡平臺開展線上教學。新的教學方式給廣大師生帶來了新的挑戰和機遇。在經濟和生活已經恢復正常的今天，雖然絕大多數學校都已經恢復線下傳統教學，但是特殊時期摸索出來的經驗卻依舊能夠被借鑒，并為傳統的教學方式帶來良好的改進。現在大多數高校中，仍然保持著線上線下混合教學模式。

計算機科學與技術專業核心課程相對比較復雜，如離散數學等課程需要有良好的數學功底，可能出現教學效果不佳的情況。在教學過程中，為了提高課程的質量和學生的學習效果，教師可以嘗試以下方法和策略。首先，可以通過引入實際案例、引發討論和辯論等互動方式，引導學生主動思考、提出問題，并積極參與課堂活動。此外，教師還可以運用多媒體技術和現代教學工具，創造豐富多樣的教學環境，激發學生的興趣和好奇心。通過舉辦小組討論、角色扮演、案例分析等活動，讓學生在互動中深入理解和應用專業知識和思想政治理念。

高校學生學習基礎參差不齊，心理狀況也各不相同，一視同仁則會影響教學效果。所以還需要關注學生的心理健康，多維度收集學生的學情數據信息，并利用數據挖掘等技術加以智能分析。分析學生的學習態度、課程知識熟練情況和思想狀況，再從根源出發，采用線下線上多種方式加以引導，幫助他們端正思想和態度，提高成績。

除了傳統線下課堂教學方式以外，還可以采用多種多樣的現代化教學方法，建設離散數學線上教學資源庫就是其中一種，包括課程視頻、教學課件、教學交流群、線上題庫等等。利用線上資源不但可以減輕傳統教學過程中批改作業和試卷的壓力，而且可以有更多的時間關注學情，思考更好的教學方式和方法，從而進一步提高教學效果。教學方式的多種多樣也有利于教師多維度收集學情數據。比如，統計學生線上視頻的觀看時間、回看度，線上題庫的完成度和準確率，同時結合線下課堂聽課情況和作業、測試成績，借助先進的機器學習算法和模型對學生的期末成績進行預測，對預測成績不理想的同學可以重點關注，提前進行干預和輔導，確保他們期末能夠取得較好的成績。此外，還可以分析學生對離散數學中主要知識點的掌握情況，做到有的放矢，針對一些重點難點和易錯點加強復習和鞏固，更好地提高教學效果。主要教學環節中，可以如圖2所示，多階段多方式地加強思維引導和專業知識傳授，從而達到更加良好的課堂思想政治和教學效果。

4 總結與展望

“實現中華民族偉大復興，教育的地位和作用不可忽視。我們對高等教育的需要比以往任何時候都更加迫切，對科學知識和卓越人才的渴求比以往任何時候都更加強烈。”教育，特別是高校教育不僅僅是知識的傳授和能力的培養，要讓學生明事理、辨是非，引導他們樹立正確的三觀，堅持社會主義核心價值體系。

在新的教育形式下，思想政治工作需要更加深入地開展，如何更好地貫徹“立德樹人”的思想，利用現代化教學方法將思想政治教育更加靈活且有效地融入正常的課程教授過程里，對于所有的教育工作者而言都將是長久的研究課題。

本文系南京郵電大學通達學院教學改革研究項目“離散數學課程思政探索與實踐”，項目編號：JG30621008。

（作者單位：南京郵電大學通達學院）