工程類課程思政的教學框架設計及教改實踐探索

摘要：思想政治工作要貫穿教育教學全過程，推進全員全過程全方位育人是新時代立德樹人的要求。工程類課程知識體系融入思政元素難度較大，成為高校課程思政的短板和難點。“程序設計基礎”是一門具有代表性的工程類課程，在有限授課時間內有效融合專業理論和思政元素的探索具有一定的普適價值和現實意義。因此，本文提出了面向工程類課程全過程課程思政實施框架，并以“程序設計基礎”課程為例介紹在該框架下的教學實踐改革和探索結果。

關鍵詞：工程類課程；課程思政；教學框架；設計

中圖分類號：G434" 文獻標識碼：A" 論文編號：1674-2117（2024）06-0096-04

● 引言

高校是社會各行各業人才的搖籃，推動著我國各項事業闊步向前，高校育人工作任重道遠，教師要將思政教育全面滲透到每一次教學中。而工程類課程主要是從客觀上認識自然規律，教育學生采用理論知識和實踐技術解決工程應用問題，知識點本身并不關乎思想政治立場。因此，工程類課程融入思政元素的難度較大，成為高校課程思政的短板和難點，也成為研究和探索的一個領域。

“程序設計基礎”是計算機類相關專業學生進入大學后的第一門專業課程，也是大部分工程類專業學生的第一門重要選修課程。課程目標是教授學生采用計算思維解決實際應用問題，并能夠采用程序語言正確實現。它強調理論和實踐相結合，難度大、實踐性強，在培訓專業素質的同時，也極大地考驗著學生的學習品質，對他們創新創業領域的選擇和人生規劃的制訂影響深遠。同時，大部分工程類學科專業課程都具有這一特點，因此，針對“程序設計基礎”課程開展課程思政探索具有一定的普適價值和現實意義。

● 全教學環節融入思政元素的實施框架設計

工程類課程思政教學改革旨在探索在專業課授課過程中，如何向學生有效傳遞思政信息，體現在傳遞時間、傳遞方式和傳遞內容的選擇和平衡上。超限效應是指刺激過多、過強或作用時間過久，從而引起心理極不耐煩或逆反的心理現象。為避免超限效應，課程思政需要避免刻板說教，努力潛移默化；避免過多占用課堂教學時間，努力啟發思考；避免單一集中于課堂教學，努力做到課內外一體化。因此，需要在整個教學過程中無縫嵌入思政元素。所以，在不斷的教學實踐中，筆者基于對知識點的梳理、教學環節的分析，以及對學生情感態度價值觀培養的要求，提出了全教學環節融入思政元素的框架，其中包含教學環節、傳遞方式、思政故事和依托平臺4個模塊，具體如圖1所示。

一是全教學環節設計。將思政內容的傳遞時間選擇在課前、課堂、實踐、課后各個環節，全方位滲透并應用在不同課程中。二是傳遞方式多樣化。通過教師講授、作業題干、思政視頻、文獻資料、實踐流程、同學激勵等多種方式、多種載體進行傳遞。三是精心選擇思政內容。以立德樹人為中心，以思政故事承載思政內容，選擇授課教師想要傳達的思政元素，挖掘黨史、國家、社會發展中的紅色基因、名人故事、科學家精神等。通過合理的傳遞時間選擇、有效的傳遞載體以及吸引人的思政故事形成思政元素的有效傳遞。四是搭建依托平臺。基于信息技術構建課程思政依托平臺。思政內容庫用于思政故事的歸類，網絡學習平臺和信息交流平臺服務于課前、課后等環節的思政元素傳遞，課程思政不僅僅局限在課堂教學，還用于題庫訓練、作業、考試、線上答疑、交流等。

在整個學期授課過程中，三者可以選擇適宜的教學環境、時間和形式多樣的組合。在實施框架中，包含11個教學環節、6種傳遞方式、10類思政故事，組合形式至少11*6*10=660種。工程類專業大部分課程學時少于64學時。因此，課程每個學時有至少有10種組合方式可以選擇，這樣有助于避免產生超限效應，實現潤物細無聲實施課程思政的效果。

●“程序設計基礎”課程思政的教學實踐探索

1.實施框架設計

在實踐和探索過程中，筆者針對“程序設計基礎”課程實踐比例多的特點，設計了如圖2所示的教學實踐框架。教師在此框架下依托平臺、課程作業、課堂教學、課后答疑等環節全過程全方位實施課程思政。

2.依托平臺構建

通過開發程序設計在線自動評測系統（如下頁圖3），為課程思政各教學環節的實施提供支撐作用。該系統是一個基于高頻反饋理念設計的程序代碼自動評測網站，讓學生通過互聯網自動實現作業獲取、答案提交、評價反饋、慕課收視和數據統計等功能。它串聯了整個教學環境，是課前檢測、案例演示、課后作業、學長答疑、課內實踐等環節的交匯點。其特點有：①系統上發布的題目，成為預習、作業、實踐環節中思政元素的主要載體；②系統記錄作業測試過程中產生的所有用戶數據，為課堂環節思政元素提供數據支撐；③系統成為答疑環節交流的技術保障。

3.課程作業設計

“程序設計基礎”課程作業題目以實踐類題目為主，通常是為了解決生產生活中的實際問題。這些題目的題干部分往往包含問題產生的背景故事。在解題過程中，學生首先從題干中提取暗含的解題條件，然后抽象出解決這一問題的計算思維模型，最后采用程序語言編碼實現，從而解決問題。題干不僅可以暗含所有解題的關鍵條件，而且可以暗含思政元素的故事。教師可以通過合理的題目設計，將思政故事融入題目、題干中。

例如，在題干設計上，教師可以探索講好IT名人故事、國家故事、城市故事、學校故事，并突出“新”和“近”。“IT名人故事”就是和專業相關的創新創業名人的故事，將創新創業名人融進題干背景故事，附上網頁鏈接，學生若想深入了解可獲取更多信息。“國家故事”是指國家層面的鼓舞人心、勵志的故事，如在一次測試中，筆者采用了山東艦首行的故事背景。“城市故事”是城市特色的故事，如西湖十景、亞運舉辦城市等故事。“學校故事”是指選取學校歷史上的紅色故事、特色文化品牌故事，以及發生在校園中喜聞樂見的故事、優秀大學生案例等。通過這些故事的滲透，激發學生的家國情懷以及將國家認同、文化自信等思想政治教育導向有機融合，以潛移默化、春風化雨的方式，將價值塑造、知識傳授和能力培養緊密融合。

4.掌控課堂教學

課堂教學環節嵌入思政元素不能以犧牲理論教學時間、降低課堂教學效率為代價，需要強化教學時間意識。有效利用教學時間的方法，主要是在有限的時間內，啟發學生思考，教師一方面可以將思政元素融入專業知識的背景介紹中，如課程導入環節、專業知識背景介紹環節，另一方面可以有效利用課堂碎片化時間，如長時間課程的疲勞期、作業布置階段。

例如，教師在課程導入環節和知識背景介紹環節，可以講述創新創業名人的故事，介紹他們和課程內容的聯系點，激發學生向他們學習，培養學生創新創業的理念，激勵學生發揚科學探索、克難攻堅的精神。在作業布置階段，講述作業題目背景故事，啟發學生課后尋找更多答案；講述題目作者的故事，題庫中題目作者部分為學生師兄師姐，講述他們的故事，鼓勵學生尋找身邊的奮斗目標。在學習疲勞期，采用在線平臺系統的數據，講述學長努力拼搏，完成一道道題目的過程，激發學生努力拼搏的意志與毅力。

在課程思政過程中，教師除了要言傳身教，也要重視學生之間的口口相傳。因此，本課程建立了“基于生產者+消費者模式”的答疑體系，讓高年級的學長做助教，進行團隊建設，讓助教成為學生課程答疑的主力。

● 實施效果

課程思政效果的衡量標準和評測方法目前是一個值得探討的問題。改革效果的顯現分為長時效果、中期效果和短時效果。長時效果需要在教學完成很長時間之后，在學生遇到某些特殊事件時才能顯現，難以在改革初期進行跟蹤和量化。中期效果主要反映在就業、創業、競賽等方面。短時效果也難以進行全方位、指標性的評價，但是部分指標，如學習態度可以通過作業數據反映。這些數據由在線自動評測系統自動記錄，其中除了作業對錯情況外，還包括每題題目難度、完成題目題量、每題代碼重復率、每次登錄時間。這些數據可以幫助分析改革前后學生學習態度短時的變化情況，評估課程思政的效果。

實驗數據來自在線評測系統記錄的大一學生學習“程序設計基礎”課程所完成的作業情況，實驗采集了解題數量、題目難度、代碼重復情況、登錄次數和提交次數等數據。采集時間為2015年至2019年秋季學期，共5年，每年有1個班級加入數據分析，共5個班級255名學生，其中2015年至2017年共164名，2018年至2019年共91名。2015年至2017年未實施本文所述課程思政教學，為改革前數據。2018年至2019年進行了課程思政改革，為改革后數據。

評價指標主要為可量化指標，評估學生學習努力程度，包括解題率、獨立性和活躍度。解題率主要考查學生做題的數量和難度，在考查學生解題數量的同時，考慮學生完成高難度題目的情況。解題率等于一學期內學生完成題目的難度系數之和。難度系數等于該題目在過去3年中錯誤提交次數除以總提交次數，也就是題目正確率越高難度系數就越低。獨立性表示學生完成題目的獨立程度，這是一個估計值。學生每次正確提交代碼，系統就會將學生提交的代碼和其他正確提交的代碼進行對比，計算相似度。相似度越高說明越有可能存在抄襲或者借鑒現象。在實驗中，采用相識度的倒數計算獨立性。活躍度表示學生學習課程的活躍程度和參與意愿，具體表現為學生是否經常上作業平臺提交作業題目，對于做錯的題目是否愿意多次提交等。活躍度等于登錄并且有提交的次數之和。為減弱刷機行為對計算結果的影響，兩次登錄間隔需大于12小時；每題最多只統計5次錯誤提交。學生知道系統在計算這些統計量，但是不知道方法細節，避免故意的刷分行為。

實驗結果顯示，2018、2019這兩年學生的解題率、獨立性和活躍度都比2015年至2017年有所提高，比2015年至2017年的均值分別提高了3.60%、8.12%和12.41%。本課程教學共有16周，活躍度提高了29.5，相當于學生每周登錄系統多了1.84次，提交作業和附加題目。這說明課程思政改革對提高學生解題率、獨立性和活躍度這3項指標具有一定的效果。同時，本文將活躍度按照期末考試成績排序，分析不同成績段學生活躍度的變化情況，統計區間為5分。結果顯示，改革對提高成績均值偏下學生的課程參與度的效果比較明顯，有助于激發他們勤奮努力的學習態度。上述實驗結果反映了課程思政改革的短時效果，提升了課程思政育人的實效。

● 結語

工程類課程的教學內容涵蓋范圍廣，既有相同的課程特點，又有不同的專業特色，教師可以選取不同角度、多種方式嵌入思政元素，讓學生在專業課學習過程中，樹立正確的人生觀和價值觀，達到“立德樹人”的教學目的。

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