大模型環境下程序設計實驗課程思政教學探索

0 引言

隨著社會生產生活的信息化、智能化發展和大模型、智能技術與相關設備的應用，程序設計已經被越來越多的行業列為必備技能之一。通過開設程序設計及其相關課程，可以培養當前社會科技發展所需的人才，提升他們的計算思維與智能工具使用能力。

當前，以GPT為代表的大模型已能進行諸如智能問答、內容創作、代碼生成等復雜的智力任務，由此引發人類的信息獲取方式、知識結構、學習模式發生明顯改變。2023年由可汗學院和0penAI合作推出的教育機器人Khanmigo，不僅可以為學生提供個性化的指導和輔導，實現人工智能助教的功能，還可以為教師提供教學幫助。人工智能技術特別是大語言模型的出現，在對傳統程序設計教學模式提出挑戰的同時，也使課程思政面臨巨大的挑戰。

現階段大模型的輸出與訓練數據、規則有較緊密的聯系，大模型輸出的內容易受訓練數據、規則及其相關價值觀偏向的影響，學生在使用智能工具的過程中，有偏見的或有害的信息有可能未被合理過濾。培養什么人、怎樣培養人、為誰培養人是教育的根本問題，也是建設教育強國的核心課題。立德樹人是高校的立身之本，大模型在意識形態領域的潛在影響需要引起重視[1]。因此，當前的高校教育需要將思政教育全方位地貫徹融入高校課堂教學的全過程。

1程序設計實驗教學現狀

當前程序設計的理論與技術正處于快速發展中，新技術與新方法不斷涌現，理論與實驗課程所涉及的知識發展迅速，傳統的教學模式難以與之匹配。同時，隨著生產力的發展和人民生活水平的提高，現階段大學生的學習習慣、學習工具、學習方法等都已經發生較大變化，這些現象和特點都對當前教學尤其是實驗教學的模式與方法提出新的要求。

1.1大模型在程序設計實驗教學中的應用越來越受到師生重視

當前，教育方面針對學生的大模型應用大致可劃分為自主學習、合作學習和探究學習三種形式，學生可以使用諸如ChatGPT等大模型進行個性化、定制化的學習，更便利地進行自主學習。通過利用大模型所提供的文字處理、數據分析等工具和推薦的個性化學習資源，學生可以更為便捷地進行編程學習、知識預習、復習、知識點擴充等活動，通過采用大模型基于對話的包容性學習方法，能積極地進行人機互動，提升學習動機與參與度，實現合作學習。大模型基于豐富的知識庫，通過輔助理解、語言表達以及學習工具和跨學科應用，可以激發學生主動思考，從而促進探究學習。

與此同時，大模型在程序設計實驗教學中的應用與探索已越來越受到重視。在各高校的教學實踐中，越來越多的師生開始使用大模型作為學習與教學的輔助工具，學生可以將大模型作為輔助，以大模型充當定制私教，獲得個性化指導，從而更加高效地開展實踐活動；教師可以利用大模型輔助習題的批改和生成，進行實驗指導等，極大地提高了教學效率。然而，部分學生不能理性地使用大模型，放棄主動思考，盲目照抄大模型給出的代碼、解釋等，或者在習題解答、測試中直接使用大模型作答。這樣會阻礙他們對知識的掌握，違背使用智能工具提高認知的初衷，需要在程序設計實驗教學中引導學生合理、有效地利用大模型等智能工具。

1.2程序設計實驗課程思政教學現狀

2016年12月，習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調，用好課堂教學這個主渠道，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應。教育部2020年印發的《高等學校課程思政建設指導綱要》提出，把思想政治教育貫穿人才培養體系，全面推進高校課程思政建設，發揮好每門課程的育人作用，提高高校人才培養質量[2。國家教材委員會2021年印發的《習近平新時代中國特色社會主義思想進課程教材指南》提出，理學、工學、醫學類課程教材要結合學科專業特點，闡釋人民至上、生命至上思想，培養學生胸懷祖國、服務人民的愛國精神，勇攀高峰、敢為人先的創新精神，追求真理、嚴謹治學的求實精神，淡泊名利、潛心研究的奉獻精神[3]。習近平總書記的重要講話和相關文件為新時代高校課程思政改革指明了方向。

程序設計實驗教學是高校教學中專業教學的重要環節。現階段的程序設計實驗課程思政建設以立德樹人為引領，以培養新工科領域的創新型人才為目標。在程序設計教學實踐中，南京工業大學主要從實驗教學師資、內容和環境方面對課程思政進行分析與實踐；天津大學在課程思政中使用在案例教學、學科競賽中融入思政元素的創新方案；吉林大學計算機科學與技術學院科學計算可視化分析當前計算機專業課程思政的研究熱點、研究前沿趨勢等，從而獲得計算機課程思政研究的基本軌跡、特征、熱點和趨勢；鄭州航空工業管理學院使用軟件工程的方法，從預備、構建和優化三個階段建設課程思政案例庫；西北工業大學建立課程思政案例庫，從而實現面向軟件工程的思政教學；華東理工大學以五星教學原理進行計算機實驗課程思政建設。在當前大模型、智能工具逐漸受到重視并已經進入課堂教學、課程指導等教學環節的情況下，如何引導學生合理使用大模型、智能工具，將思政教育進一步融入程序設計課程群的實驗教學，完成學生的優秀人格塑造和知識能力培養，是當前高校亟待研究與解決的問題。

2程序設計實驗課程思政探索

在現階段的程序設計實驗教學過程中，由于新技術、新方法的出現，傳統實驗教學模式已經與程序設計課程群的實驗課程現狀不匹配，需要在課程思政理念指導下，研究學生學習習慣與學習特點，采用新的教學思路，合理編排實驗內容并采用與之相適應的考核方式，從而達到程序設計實驗課的開設目的，實現培養創新型人才的目標。

2.1 思政元素融入程序設計實驗教學

在程序設計實驗課程思政教學設計中，以課程中的重點內容如語法規范、結構模塊、算法思想和數據結構等為根本，以課程教學目標為導向，深入挖掘實驗課程的思政元素，進行思政教學資源整合，尋求最合適的融入點，將契合專業、需要培植、能塑造品德的核心元素融入實驗教學。進行思政教學資源整合時，在綜合考慮課程開設學期、教學內容和授課學生年齡段、認知特性、學習方式的基礎上，圍繞實驗課程教學目標和講授內容，挖掘各章節的思政元素。根據知識點間的內容聯系和邏輯關系，將程序設計實驗課程的主體思政元素分為愛國主義與科技興國、科學思維與工匠精神、創新開放與工程思維、科學倫理與職業道德，在此基礎上形成界限分明、互為補充、各具特色的思政課程體系，以實現價值塑造、能力培養和知識傳授的課程目標。在實驗教學活動中，設置并實施分時段、分層次的遞進深化的課程項目，讓學生能夠深度沉浸、全情投入、主動學習，從而提升自信心和成就感。同時，定期進行課程交流，促進實驗教學活動深入開展。通過融入精心設計的思政教學內容，以民族自豪感、對新技術與新知識的渴望激發學生的求知熱情，從而培養其自主學習能力與終身學習的習慣，達到并實現全方位塑造新時期高素質人才和創新型人才的目的。

2.2大模型等智能技術的正確使用

在實驗教學中，以課程思政理念為指導，引導學生正確對待與認識大模型和智能工具，使學生認識到智能語言模型的出現給各行業都帶來巨大的機遇，將成為人類學習、工作和生活的重要工具。在日常學習中，通過合理有效地使用大模型、智能工具等，學生可以隨時隨地、快速有效地對所學知識進行反饋，提高掌握知識的效率。在實驗課程中，隨著大模型、智能工具的廣泛使用，需要正確地引導學生：人是主導者，要強調人的創造性。主要從理想與品質、主導性與理性兩個方面開展思政教育，引導學生學會高效地使用智能語言模型，并在它的基礎上進行創新性和決策性的工作，為未來的工程實現、創新性工作的開展準備好必備技能。

2.3構建多維度立體實驗教學結構

程序設計實驗教學采用如圖1所示的多維度立體實驗教學結構。

圖1多維度立體實驗教學結構

在教師端，教學準備階段，教師在每個實驗中導入思政內容，以思政元素為引導，進入實驗教學。針對實驗內容，給出實驗資源與相關的知識補充，鼓勵學生主動進行相關探索與擴展。在教學方式上，除了采用傳統的面對面實驗課堂指導方式外，還可以利用網絡、即時通信工具等進行師生交流，提供課外指導。對于教學工具，除了充分利用當前已有的各種功能齊全的面向程序設計實驗教學的實驗工具、平臺與智能工具外，還以學校的在線教育綜合平臺作為實驗教學的主要平臺，輔以雨課堂，進行實驗報告的發布、上交、評分與簽到等實驗教學中必要的流程。同時，使用由全國高校程序設計與算法類課程群教師共同建設的在線編程練習平臺PTA，挑選并發布相關的程序設計編程練習與習題，擴充實驗內容，鼓勵學生自主進行個性化的課程實驗。充分發揮教學平臺的優勢和所提供的智能分析工具，促進各實驗平臺間的相互關聯、彼此補充。利用已有的公開的編程練習平臺及其提供的豐富的編程題目，通過各平臺已配有的輔助教學工具，為學生提供更多的實驗資源，從而提高實驗教學質量。

在學生端，借助網絡、實驗平臺、智能手機等，學生可以不受實驗時間、空間的限制，隨時隨地進行實驗學習與課程實踐，提高學習興趣與效率。在對實驗內容進行擴展時，除了使用教師提供的資源外，還可以使用諸如文小言（百度）、通義（阿里）、Kimi（月之暗面）、海螺AI（MiniMax）、豆包（字節）、元寶（騰訊）等進行實驗的輔助解釋。借助大模型、智能工具等在日常實驗練習中的使用，降低學生自主探索的難度，增強他們自主探索的信心與動力。

在多維度立體實驗教學結構中，教師端與學生端的實驗流程與傳統流程存在明顯差異，因此，實驗的教學組織方式也發生明顯改變。通過思政教育與實驗的要求、內容的引導，激發學生的內驅力，達到促進學生自主學習的效果。與此對應的實驗評價方式也發生改變。利用實驗平臺的智能評價工具進行在線評價、過程評價與結果評價，結合教師、學生的在線評價、線下評價、過程評價與結果評價，形成更具體、立體、真實的評價結果，并利用智能評價工具的分析功能，分析每位學生的學習模式、學習效率和學習效果，進而幫助學生了解自己的學習方式、學習習慣等，從而提高學習效率，提升學習質量。

3 結束語

本文利用現代化的教學平臺與教學手段，結合課程的線上資源與線上線下教學手段，構建以課程思政理念為指導的程序設計實驗教學多維度立體實驗教學結構，通過使用該教學結構進行教學實踐，充分調動學生的自主學習動力與興趣。實踐證明，該教學結構可以有效培養學生的計算思維與創新思維，優化程序設計實驗課程教學，實現培養創新型人才的目標。

4參考文獻

[1]譚立湘，王雷，鄭重．“計算機程序設計”課程教學模式與思政教學設計[J].工業和信息化教育，2024（4）：35-38.

[2] 教育部關于印發《高等學校課程思政建設指導綱要》的通知[A/0L].（2020-06-05）[2024-07-15].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202006/t20200603_462437.html.

[3] 國家教材委員會關于印發《習近平新時代中國特色社會主義思想進課程教材指南》的通知[A/0L].（2021-08-25）[2024-07-15].https：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2021-08/25/content_5633152.htm.