算法分析与设计课程思政教学研究与实践

刘 伟，胡 为，李小智，晏峻峰

（湖南中医药大学 信息科学与工程学院，湖南 长沙 410208）

0 引 言

2017 年2 月27 日，中共中央、国务院印发《关于加强和改进新形势下高校思想政治工作的意见》，在意见中指出：充分发掘和运用各学科蕴含的思想政治教育资源，健全高校课堂教学管理办法[1]。2019 年8 月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《关于深化新时代学校思想政治理论课改革创新的若干意见》，提出要“建成一批课程思政示范高校，推出一批课程思政示范课程，选树一批课程思政教学名师和团队，建设一批高校课程思政教学研究示范中心”。如何实施课程思政，成为高等教育界关注的焦点[2-4]。

针对计算机类课程的课程思政，当前也有一些教师开展了相关研究工作。文献[5]中研究如何在计算机组成课程中融入思想政治教育,分析了计算机组成课程专业内容与思想政治教育内容之间的联系，提出了在课程教学中融入思想政治教育的切入点，介绍了相应的计算机组成课程思政教学实践经验。文献[6]中分析密码学课程的教学现状和课程思政实践的重要意义，提出在密码学课程中贯穿哲学、美学和爱国主义等人文素质教育，进行课程思政的实践。文献[7]中构建融入思政要素的理论教学环节和多层次实践教学环节，将课程思政应用于C 语言程序设计课程教学，最后通过统计数据说明思政教育教学效果。

算法分析与设计是计算机科学与技术、人工智能、数据科学与大数据技术、医学信息工程、信息管理与信息系统、软件工程等专业本科生的一门非常重要的核心专业课，在计算机相关专业学生的就业、考研等过程中，本课程相关内容都是重要组成部分之一。针对该课程的课堂和实践教学改革已发表了一系列成果[8-10]，但是如何开展本课程的课程思政教育相关成果较少。

1 算法分析与设计课程思政示范课程的建设

1.1 完善和革新课程教学目标和教学评价

在传统知识传授的基础上无缝嵌入思政教育，并在原有的课程教学大纲中补充相应的内容，可以从以下4 个方面入手。

（1）在原有课程教学大纲中通过构建思政案例及思政要点关联矩阵，建立案例和思政内容之间的映射关系，科学合理地制订和明确“育人目标（思政目标）”。

（2）构建教学内容与思政元素之间的关联矩阵以及构建思政案例与思政要点之间的关联矩阵，建立“教学内容—思政元素—思政案例—思政要点”之间的映射关系。

（3）优化和完善课程实验教学大纲，将思政教育元素合理融入课程实验实践环节。

（4）革新课程思政教学效果的评价。通过向学生发放调查问卷、设计并使用《课程思政育人教学效果评价表》等形式收集并分析课程思政的教学效果。

表1 是一个思政案例与思政要点的关联矩阵示例，结合教学内容选取思政案例，并明确案例所对应的思政要点。通过表格的形式来呈现，清晰直观，一目了然。

表1 思政案例及思政要点关联矩阵示例

1.2 优化和改进课程教学内容和教学手段

在教学过程中，结合课程思政目标来合理调整教学大纲和教学内容，适时将思政素材和实例引入课堂教学和实验教学。

例如在讲解单源最短路径问题之Dijkstra 算法时，向学生介绍荷兰杰出计算机科学家、图灵奖获得者、计算机科学教育杰出贡献奖获得者艾兹格·W·迪杰斯特拉的事迹，结合他在计算机界和教育界的突出贡献向学生传递伟大科学家对于梦想的追求和职业的热爱，将理想和信念教育与专业知识讲解相结合。在讲解马的遍历问题时向学生介绍中国象棋的博大精深，中国象棋是中华民族的文化瑰宝，是人类文明进化史的重要发明。象棋文化背后有着深厚的历史底蕴与文化内涵，再通过引入中国象棋中马的行走规则讲解如何用计算机求解马的遍历问题，将知识的讲解和中华传统文化教育紧密结合，通过中国象棋传递文化自信。

融入思政元素的算法分析与设计课程教学内容优化示例见表2。

将课程思政元素融入教学设计，不断扩展和完善算法分析与设计的课件和教案。融入课程思政元素的课件组织示例见表3，教案示例节段见表4。

通过实验和实践等环节培养科学辩证思维，可以更好地认识世界和改造世界。在算法分析与设计的实验实践环节，精心设计和命制实验练习题，合理将思政元素嵌入到实验实践教学中。例如，在求解最小生成树的Kruskal 算法及所采用的数据结构“并查集”的编程实验中，结合新冠肺炎疫情中的人员隔离问题，要求学生运用所学知识计算需要隔离的总人数。该实验练习题的详细信息，见表5。

表3 融入课程思政元素的算法分析与设计教学课件组织示例（最长公共子序列问题）

表4 融入课程思政元素的算法分析与设计教案示例节段（快速排序算法）

一方面在题干中嵌入思政内容，另一方面让学生懂得理论联系实际，学以致用，用所学知识解决实际问题。

此外，在算法分析与设计课程的教学过程中，将课堂讨论、翻转课程、问题驱动教学等教育形式和教学方法与课程思政相结合，通过多样化的形式，将思想政治教育融入专业知识的讲授，实现“教书”与“育人”的融合。

1.3 课程思政教学素材管理系统的研发

以算法分析与设计课程思政教学素材的信息化管理为入口，研发了计算机类课程思政教学素材管理系统。通过本系统，结合人才培养实际，从人（优化矩阵乘法的先驱Volker Strassen、动态规划算法的创始人Richard Ernest Bellman 等）、物（《孙子兵法》与分治算法、中国象棋与马的遍历问题等）、事（亲子鉴定与最长公共子序列算法、智慧城市与最短路径问题等）等方面收集和整理多种不同类型的计算机课程思政教学资源。该系统可以推广至其他专业，系统有助于整合课程思政教学资源，全面服务于课程思政工作的开展。

表5 隔离统计信息表

计算机类课程思政教学素材管理系统基于B/S(Browser/Server，浏览器/服务器)架构，包括系统管理员和教师两类用户。系统核心功能包括素材上传、素材查询、素材查看、素材下载、素材审核、素材统计和素材评论等，实现了思政素材管理的规范化和信息化。

计算机类课程思政教学素材库管理系统可面向所有教师开放，方便相关教师及时上传、获取、更新和分享教学素材。目前，素材库已收集和整理多种不同类型的教学素材近1000 件，包括图片、文章、视频、动画、电子书等多种素材，并明确教学内容、思政元素、思政素材、思政要点等之间的对应关系，以便更加高效地开展课程思政工作。

2 算法分析与设计课程思政经验的推广

通过建设算法分析与设计思政示范课程，总结和积累专业课程如何实施课程思政的经验和成果，初步提炼出一套凸显课程特色的系统化课程思政建设体系，该体系通过适当的修改和调整，可推广并应用于其他专业的所有专业课程。算法分析与设计课程思政示范课程建设体系结构图见图1。

图1 算法分析与设计课程思政示范课程建设体系结构图

基于算法分析与设计课程的课程思政经验，在后续工作中，将进一步分析和挖掘计算机类课程在课程思政方面的共性，为高校计算机专业课教师实施课程思政提供一套整体框架和操作指南。

3 结 语

课程思政是传统课堂教学知识讲授的一种补充，也是一种趋势。应在专业课程教学中无缝融入思政教育，充分发挥课堂主渠道的作用，并科学合理地将德育工作落到实处。凸显计算机类课程特色的系统化课程思政体系建设和计算机类课程思政教学素材管理系统研发，在实际教学工作中取得了良好的效果，并且示范课程教学可以推广并应用至各类专业课程的课程思政工作，具有良好的实用价值。

在后续工作中，我们将从课程思政与教学内容融合的精细化、课程思政示范课程建设体系的具体化、课程思政教学素材管理系统功能的智能化等方面开展更为深入的研究；同时，不断收集和整理更多高质量的课程思政素材，更好地为专业课程，特别是计算机类专业课程的课程思政提供指导和服务。