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课程思政程序设计基础建设

2023-07-07 60 上传者：管理员

摘要：随着计算机的普及和人工智能的快速发展，编程语言日益引起重视。程序设计基础作为一门非计算机专业的基础编程课，近年来受到广泛关注。为了让学生更好地理解程序设计，掌握C和C++语言的基本用法，融入思政元素进行课程建设，对于全面提升教学质量，提高学生学习热情和创新动力，培养学生正确的世界观和价值观，具有非常重要的意义。程序设计的思想是人类智慧的表现，与人类逻辑思维、事物发展内在规律等紧密相关，含有多种多样的思政元素，适合开展思政课程建设。该文总结程序设计基础开展思政课程的必要性，给出课程思政建设方案和具体案例，融入方法及学生反馈等，为高等院校思政课程建设提供必要的参考。

关键词：
C语言
思维方式
教学质量
程序设计
课程思政
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2016年，习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上指出：“要用好课堂教学这个主渠道……其他各门课都要守好一段渠、种好责任田，使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应。[1]”2020年，《高等学校课程思政建设指导纲要》中明确指出：“全面推进课程思政建设是落实立德树人根本任务的战略举措。[2]”“课程思政”是指将育人格局和思政元素融入各门课程中[3]，使课程内容和政治理论课相互融合，通过“课程是思政教育的载体”“将思政元素融入课程教学”的新模式，实现新历史时期下“立德树人”的目标。

程序设计基础是很多非计算机专业的一门专业基础必修课，主要介绍C语言和C++语言的基本概念、语法规则及程序设计方法，培养学生的编程思维方式及使用C语言编程解决实际问题的能力。程序设计处处蕴含着人类思维的痕迹和智慧，具有丰富的思政元素。本文首先说明了程序设计基础课程开展课程思政的必要性、给出了课程思政建设方案，包括具体案例、融入方法、课程特色及学生反馈等，对高等院校程序基础类课程的思政建设提供重要的参考价值和研究意义。

一、程序设计基础课程思政建设的必要性

（一）借助思政元素讲解程序设计基础思想，易于学生理解，提高教学质量

程序设计基础课程一般存在教学学时紧缺的问题。一方面，有一些教师为了完成教学任务，根据课程PPT照本宣科甚至满堂灌，授课方式过于单一和枯燥，很难调动学生学习的积极性和学习热情。另一方面，学生觉得无聊，在课堂上偷看手机，极大地影响教学质量。

程序设计的思路与人的思路有很多相似性，程序处处表明了人类思维的痕迹，里面蕴含了很多心理学启示、科学思想和哲学思想。在讲解程序指令的时候，教师可以事先搜集与指令或课程相关的经典故事、该领域最新研究动态和典型案例，在讲解编程指令时，插入这些经典故事和案例，形成一个生动形象的故事情境，从而引入相关思政元素，采用讲故事、举案例的方式融入课程。这些贴近生活的典型故事与历史科学上的案例激发学生产生情感共鸣，增强教学的生动性与趣味性，提高学生对编程的兴趣和热情。

（二）“黑客”低龄化，更有必要融入思政元素

初期的“黑客”大都是编程技术高超的程序员。随着编程的广泛化、低龄化，有些年轻人就带着不良目的，利用非法技术手段破解系统访问权，入侵远程系统，并对重要数据造成破坏，已经成为全球网络世界中的第一大公害。所以，大学教师在讲授程序设计基础课程的同时，更有必要帮助学生们建立正确的思想观和价值观。

可见，对程序设计基础进行课程思政建设，既能够增强学生对知识的理解和运用能力，又融入了思想品德教育，最终形成一个以知识结构为骨架，以思政元素为灵魂的有血有肉鲜活灵动的课堂。

二、思政课程建设方案

在程序设计基础课程中有效融入思政元素，引导学生更好地建立正确积极的价值观、人生观和学术观，力争实现春风化雨、润物无声的效果，从而达到教书育人和立德树人的目的。这部分详细论述了课程四大目标、思政元素设计及具体案例。

（一）课程四大目标

1）知识目标：使学生掌握程序设计的基础知识、函数、数组、指针及类和对象的使用方法，深入理解计算机解决问题的基本原理和工作过程，掌握利用程序使用计算机进行科学计算和数据处理的方法。

2）能力目标：帮助学生建立以算法为导向的程序设计理念，培养算法设计能力，编程及程序调试能力，锻炼逻辑思维能力，为进一步学习与本专业相关的信息处理技术打下基础。

3）素质目标：使学生初步具有程序员的基本素养，具有算法工程师设计算法的理念。

4）情感目标：本课程采用工科文讲，适度适时，自然流畅地引入中华优秀传统文化、品德思想教育和心理学启示，有时候还会自然阐述科学家的小故事及其科学精神、科学态度、团队意识、协作精神等思政内容，力争做到不牵强、不枯燥，激发学生的兴趣，滋养学生的心灵，并引导学生更好地建立正确积极的价值观、人生观和学术观，使其成为一个自由、幸福、独立而完整的人。

（二）思政元素设计

结合程序基础知识、函数和预处理、数组、指针及类和对象，通过引入实际需要或设定问题的方式，讲解相关知识点实现四大目标体系的前三个目标，最后进行德融课堂或思政元素切入，从而实现四大目标的情感目标。思政课堂设计思路如图1所示。

图1思政元素设计

通过分享身边小学生都在学编程的现象，引出未来就是编程的时代这一论点来说明编程的重要性，那么如何编程呢？根据这一实际需求讲解编程的基本规范，如数据类型、运算符、表达式和程序结构。只要掌握了编程的基本规范，人类才可以和计算机通过程序进行沟通，用指令去操作计算机服务人类。并进一步引申出和类比出人类世界要遵循哪些基本规范。在讲解程序结构的时候，比如选择结构，人类又是如何做出选择呢？如何为自己的选择负责任呢？从而自然融入一些价值观、人生观的思政教育。

讲解函数和预处理时，从函数的基本出发点是为了避免重复编写这一思想和智慧，引发学生思考每个人都是24个小时为什么人生各不相同呢？从而思考人类如何分工及个人的时间安排问题。

讲解数组排序时，从排序引出人的自我定位和认知。

讲解指针时，根据指针的含义即变量的地址，拓展到人类的思维方式，如何寻找到一个人，也是人的地址，从而进一步引申出快递行业和物联网。

讲解类和对象时，也是从人类的思维方式出发，比如学生这一类，某个具体的学生就是对象，引发出做事情要看到具体对象，关注具体对象的特殊性和感受；讲解友元函数时，用形象生动易于理解的语言解释晦涩的专业词汇，友元函数就类似于某个函数是某类的好朋友，因此该函数可以调用该类的成员，并引申出朋友的含义。

（三）具体案例展示

为达到课程四大目标，在进行思政教学时不能刻意融入，而是见缝插针，自然融入，不牵强，不枯燥，具有一定的随机性。下面给出几个具体的案例。

1选择结构——为自己的人生负责任

经典语录：听我妈妈的安排。

选择结构，也称分支结构。我们知道，人类无时无刻不在做出选择，就像这一刻，你可以选择认真听讲，也可以选择交头接耳。但是，无论你做出什么选择，你都需要为这个选择而造成的结果负责任。举个简单的例子，你天天选择吃泡面，后来胃疼了，只能自己受着，自己负责，别人想替你也替不了，这是你的身体，你的人生。

今天的选择是因，才造成了明天的结果。比如，你们选择认真听讲，好好学习，才有以后取个好成绩的果；同样，如果你偷懒，以后就可能不及格甚至无法毕业。俗话说：“所有偷过的懒，都会变成打脸的巴掌”。如果不想挨巴掌，就要学会如何做出更好地选择并为自己的人生负责任。今天我们就来认真学习一下如何告诉计算机我们的选择呢？这样自然引出选择结构的讲解。

2循环结构——量变引起质变，积累产生奇迹

经典语录：勿以恶小而为之，勿以善小而不为。

首先，讲述《饥汉吃饼》的故事。古时候有一个行路人，肚子饿极了就买了一个烧饼吃，吃后觉得不顶事，又买了一个吃，但肚子还是饿。于是再买再吃，一连吃了6个。感觉还不多饱，又买了一个，当这个烧饼只吃了一半就很饱了。这时他十分懊恼，狠狠地打了自己一个耳光，并自责道：“我是多么不会过日子的人呀！先前6个烧饼都被我白白地浪费啦！早知道这半个烧饼就能吃饱，我为什么要吃那6个呢？”

饥汉由饿到饱是量变和质变的统一。饥汉的变化首先是从量变开始的，经过量的积累而达到质变。饥汉没有吃了一个又一个的量变，就不会发生吃第七个时的质变。质变是量变的结果。可见，一切事物的变化发展，首先都是从量变开始的，没有量变做准备，就不会有质变发生，量变是质变的基本必要条件。量变积累到一定程度时，必然会引起质变。因此，质变是量变的必然发展结果。告诫学生日积月累成长进步，体验量变引起质变的魅力。那么计算机如何实现量变引起质变呢？就要用到我们今天所讲的循环体结构。

3多重循环及嵌套——想象力的培养：真实与虚拟

经典语录：宇宙是一个巨大的程序，人类是计算机模拟出来的程序。

循环嵌套循环，程序嵌套程序，进行讲解和引申：很多物理学家，宇宙学家和技术专家们认为，宇宙其实是一个巨大的程序，我们就是计算机模拟程序中的产物，过着虚拟生活，把这当成真实的世界。谷歌的机器智能大师雷·库茨韦尔也提出类似观点，我们宇宙也许只是另一个宇宙中的科学实验而已。这个宇宙就像是一个超级计算机一样，微观粒子就是程序中的字节，一个分子就是一个数据组，然后各种各样的数据组合成了宇宙。这个程序不断地自我产生作用，慢慢地形成了自己特有的时空，不受实验的控制，成为了独特的程序。在程序的自我生成中，还产生了人类这样的数据等等，以此激发学生的兴趣和想象力。

4编程计算1+2+3+……+100——数学家高斯的故事

经典语录：我的兴趣是什么？用生动形象的语言和跌宕起伏的故事情节讲解德国著名数学家高斯的故事。

高斯从小家境贫寒，他的父亲是一家杂货铺里的算账先生。高斯小时候，父亲就经常给他讲自己在工作中积累的一些简便算法。高斯聪明而且用心，对这些算法，不仅仅快速理解，而且还能举一反三，灵活运用，也从小培养了对数学的浓厚兴趣。可是，在高斯上小学的时候，他的数学老师白尔脱先生总觉得农村小孩都不会学习也不爱学习，自然也不认真讲课，还经常无缘无故地训斥学生。有一天，白尔脱心情不太好，就黑着脸，在黑板上列出题目：1+2+3+……+100=？说：“现在你们自己算这道题，谁算完就回家吃饭，算不完不许回家。”吓得同学们赶紧拿出练习本，开始计算。白尔脱人呢？却坐到一旁，悠闲自在地看起小说。可他两页还没有看完，小高斯就高高地举起手，说：“老师，我算完了。”

谁知白尔脱不耐烦地挥挥手，“算完了？这么快能算对吗？再算算看吧！”

“老师，不会错的，我都检查过了，还验算了一遍。”高斯站起来，理直气壮地对老师说。

白尔脱走到高斯座位前，看到他的结果竟然是正确的，不禁大吃一惊，答案确实是“5 050”。高斯讲述了一下他的计算过程：1+100=101,2+99=101，……，49+52=101,50+51=101，一共有50对101的数目，所以答案正好是50×101=5 050。

从这件事情以后，白尔脱一下子改变了对农村学生的偏见，慢慢发现高斯的数学天赋，还经常对高斯进行个别辅导。高斯也不负期望，对数学的兴趣越来越浓，造诣越来越深，十七岁时就发现了数论中的二次互反律。

高斯采用了巧妙方法进行了计算。如果用计算机编程实现，就可以使用循环结构。计算机比起人类的优势，就是不知疲倦，可以反复循环。也正因如此，机器把人类从重复繁琐的劳动中解放出来。那么如果编程实现这道题，会是怎么样呢？讲解该题的编程思路，并让学生上机实验、演示结果及分享编程过程。

5数据的排序——自我认知和制定目标

经典语录：我是个什么样的人？

排序是编程中常见的一种题型，人类看到几个数一下子就看出谁大谁小，可是如何把头脑中排序的思想传递给计算机呢？用动画演示冒泡法和选择法的排序过程，激发学生对编程的兴趣，引申学生的自我认知和定位，合理评价自己，接纳自己，引导学生对自己设置高目标。孔子说：“取乎其上，得乎其中；取乎其中，得乎其下；取乎其下，则无所得矣。”

每个人的人生都有无限可能，给自己定一个稍高的目标，趁年轻多吃苦多奋斗多学习多成长，坚持自己的梦想。万一实现了呢？

三、思政元素融入方法

人都喜欢听故事。基于这一心理特征，将专业知识点和科学家小故事结合起来，将相关思政元素和德育文化自然流畅地融入到专业知识中，采用轻松愉快，形象生动的语言讲授出来，采用工科文讲，哲学和美学的语言，让学生听课变成一种美和愉悦的享受。

结合日常生活，生产实践科研，当今社会热点和零零后学生心理特征及人生观，适度适时自然流畅地引入中华优秀传统文化和品德教育，从程序设计原理，实际编程案例自然阐述出科学精神、科学态度、团队意识、协作精神等内容，并注重问题启发和与学生的互动，采用板书，多媒体教学，网络视频，上机互动答疑，分组比赛等教学手段（如图2所示），力争做到复杂的问题简单地讲，枯燥的问题幽默地讲，难点问题生动化，不牵强，不枯燥，激发学生的兴趣，并在价值观人生观的建立层次上提高一个台阶，力争实现春风化雨，润物无声的效果，从而达到教书育人，立德树人的目的。

图2程序设计基础课程思政教学方法

四、学生反馈

该课程获得了程序设计基础思政课堂好教案的称号，并在齐鲁工业大学（山东省科学院）信息与自动化学院进行了教学实践。

实践表明，思政元素的引入，多种教学方法的综合运用，如采用启发式教学、上机课演示及课堂分组讨论和比赛、分享等以学生为中心的互动方式，充分调动学生的学习积极性和兴趣，充分发挥学生的主观能动性，引发学生主动从内心深处感悟和思考，教师再根据学生的问题、感悟、体会和收获等进行详细解答和适当引导，使学生在感情上产生共鸣，思想上得到认同，真正做到“润物细无声”。学生纷纷表示很有收获，思政课堂获得了学生的一致认可和发自内心的感激。

五、结束语

本文说明了程序设计基础开展思政课程的必要性，给出了课程思政建设方案和具体案例，融入方法，学生反馈等，并在齐鲁工业大学（山东省科学院）信息与自动化学院进行了教学实践。实践表明，该思政课程建设可以有效提高学生学习程序设计语言的热情，使学生快速具备运用信息技术解决专业领域问题的基本能力，并通过对程序的领悟和理解，加深了对自己的认识和了解，基本实现了课程的四大目标，同时也为高等院校思政课程建设提供必要的参考。

参考文献:

[1]把思想政治工作贯穿教育教学全过程,开创我国高等教育事业发展新局面:刘云山讲话王岐山张高丽出席[N].人民日报,2016-12-09.

[2]教育部关于印发《高等学校课程思政建设指导纲要》的通知[EB/OL]

[3]那俊,李丹程.课程思政在计算机类课程中的探索与实践[J].中国大学教学,2021(3):48-51.

基金资助:山东省教学改革面上项目“高校教师教学质量评价机制与体系的探索与实践”(M2020075);齐鲁工业大学(山东省科学院)教学改革项目“人工智能背景下离散数学课程的混合教学模式研究”(kczx202034);

文章来源:张芳芳,姜翠美,肖中俊等.程序设计基础课程思政建设[J].高教学刊,2023,9(19):