课程思政在程序设计类课程中的探索与实践——以面向对象程序设计（Java）为例

施晓芳，陈银燕

（福建技术师范学院a.大数据与人工智能学院；b.电子与机械工程学院，福建福清 350300）

习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调，要“使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应”.为贯彻这一精神，近年来各高校纷纷开展关于课程思政的研究与实践.在高校人才培养过程中，课程思政作为一种新的教育教学理念，通过将思想政治教育融入专业学习的各个环节，将价值引领与专业教育深度融合，引导学生树立正确的人生观、世界观[1].课程思政既是一种以立德树人为根本任务的战略举措，也是全面提高人才培养质量的重要途径.

1 程序设计类课程的特征与存在问题

课程思政的开展需从人才培养方案和课程的特征出发.程序设计类课程是大学计算机相关专业的专业基础课，在课程体系中占据重要位置，是实现专业培养目标的核心与基石.课程具有理论性、专业性和实践性较强的特点，通常以理论课与实践课相结合的方式展开教学，重在培养学生对复杂工程问题的求解能力.然而课程内容上包含大量抽象的概念、繁杂的语法及复杂的数据结构，学生在掌握问题求解的算法设计之前，需要通过大量的学时学习语法细节，因此在教学过程中，容易存在以下问题.

1.1 注重专业知识的系统性传授，缺乏科学思维的深入性拓展

程序设计类课程的核心思想是计算思维.计算思维是指运用计算机科学的基础概念求解问题、设计系统和理解人类的行为[2]，而编程语言本身只是一种载体.在一般的教学过程中，多以知识点为主线展开教学，注重语法知识的理解、记忆及应用，缺少方法论的提炼，忽略科学思维在教学过程中的渗透[3].学生虽可以系统、完整地掌握一门语言的使用方法，但容易“一叶障目不见泰山”，不利于知识的再生以及学生专业道路的长远发展.

1.2 强调知识技能培养，忽视人文素养挖掘

传统程序设计类课程重视培养学生通过编程解决实际问题的技能，忽视对知识本身的价值发现与人文素养的深度发掘，难以适应新工科对人才培养的要求.在教学过程中缺乏价值引领，学生会将知识客体化、工具化对待，将课程的实用性作为单一的评价依据，并追求最终利益的最大化[4]，这是理想信念缺失所导致的.在国际竞争日趋激烈的当下，技术是一把双刃剑，掌握先进技术的主力军们拥有正确的价值观，肩负着历史使命，才能实现建设科技强国的伟大梦想.因此，“为谁培养人，培养什么人，如何培养人”是高等教育的核心使命.

1.3 项目案例缺乏新意，不利于育人目标的达成

近年来一些教师在程序设计类课程中进行了教学改革，以软件项目为主线将零散的知识点整合，培养学生解决实际问题的综合能力，但选用的案例多为学生管理系统、计算器、聊天软件等项目，缺乏创新性，不利于学生学习热情的调动.软件项目既是课程育人的重要载体，也是课程考核的重要手段.然而对于这些常见项目，网络上有许多讨论解决方案的帖子甚至是源代码，学生遇到困难时很容易找到解决途径，在一定程度上限制了学生独立思考能力和创新能力的发展，不利于育人目标的实现.

2 课程思政教学模式建构及实施策略

《高等学校课程思政建设指导纲要》指出，不同学科的性质特点不同，思政元素也有所侧重.围绕程序设计类课程的思政育人目标，可从科学思维、科技报国、工匠精神、团队精神、社会责任、职业素养等方面挖掘思政元素.要提升思想政治教育的亲和力和针对性，做到“润物细无声”，除了精心提炼思政元素之外，还需要注重课程顶层设计，整体把握课程内容，设计教育路径，让课程思政隐含于教学全过程.根据程序设计类课程的特点，建构了“一主线二功能三步走”模式，如图1所示.

图1 “一主线二功能三步走”模式

接下来以面向对象程序设计课程为例，结合课程团队多年的教学实践，针对课程教学中存在的问题，就课程思政的实施策略从三个方面展开阐述.

2.1 改进教学目标，发展核心素养

过去的三维目标通常围绕学科知识的掌握和实践能力的培养，然而要培养德智体美劳全面发展的高素质人才，培育担当民族复兴重任的时代新人，关键是要发展核心素养.核心素养作为一个整体框架，从受教育者的角度提出对文化基础、自主能力与社会参与等多维度的要求，实现全方位育人[5].

因此，教学目标的设定要进行优化，面向实现网络强国、数字强国的国家战略需要，遵循应对变化、塑造未来的原则，培养出的人才既要有开阔的国际视野，更要有鲜明的中国特色.对于程序设计类课程而言，需要学生具备科学思维设计算法求解问题，还要具备工匠精神不断地调试、优化代码，在软件的设计和开发过程中增强爱国主义情怀、社会责任感、科技报国的使命与担当，这些都是计算机类学生应具备的关键核心素养.

2.2 融入思政元素，优化教学设计

将思政元素与课程知识点进行映射，这是目前实施课程思政最普遍的途径.表1列举了面向对象程序设计课程中的几个知识点和与其对应的课程思政教学设计.

表1 思政元素与教学内容映射表

其中，重点章节的教学通常会以软件项目的设计与开发为导向，将零散的知识点进行整合，那么软件项目的选取与教学环节的设计在课程思政的实施过程中，就显得尤为重要.程序设计的目的是运用计算机解决实际问题，那么如何发现问题，哪些问题是有意义、符合时代前沿且亟需引起关注的，是需要教师引领学生探索的.而科学思维的培养如何贯穿于项目设计与开发过程中，则需要在教学环节上精心设计.

2.2.1 结合时政，树立社会责任感与科技报国意识

“互联网+”时代，政策的实施往往伴随着大量辅助性人工智能产品的涌现，而这些产品的背后都离不开程序设计.这些与生活息息相关、符合时代前沿的软件项目，可以调动学生学习的热情，做到学以致用.以垃圾分类为例，目前已投入市场或正在研发的产品大致可分为三大类，分别服务于垃圾分类的三个不同环节：宣传教育环节（分类查询APP、科普小游戏）、收集环节（智能回收站）、处理环节（垃圾分拣机械臂）.学生在掌握了基础知识之后，可以选择自己感兴趣的方向进行软件开发.

图2为类与对象教学设计中的导入环节.通过垃圾分类软件的设计创设情境，以项目开发为主线将类与对象的知识点巧妙融入.例如某个易拉罐或某个纸板箱就是一个对象，运用抽象思维从这些对象中提取出共性，描述为可回收垃圾类，制定出分类标准.通过比喻的方式，将枯燥的定义与语法形象化，培养学生的抽象思维能力，且始终围绕着项目主线前进，做到课程思政与教学设计同向同行.学生在程序设计和开发的过程中不仅掌握了知识与技能，也为推动绿色发展、建设美丽中国贡献了自己的智慧和力量.

图2 “智能垃圾分类项目”课件设计

要实现全方位育人的目标，不能仅靠课堂上有限的时间.课上只能完成垃圾分类程序设计的其中一个模块，课后需结合线上平台为学生提供充足的学习资源，通过阅读文献深入了解我国垃圾分类政策、分类方式，并应用到程序设计中和日常生活中，真正从我做起，承担起社会责任.

2.2.2 融合文化，培养家国情怀与创新精神

在中华民族数千年的历史当中，有许多由中华各族儿女所创造出来的、融入其智慧和汗水、可以体现中华民族人文特质以及民俗习惯的文化成果.将这些元素融入软件项目，有助于增强学生的民族自豪感，弘扬社会主义核心价值观，树立“四个自信”.

2017年中国科技馆“华夏之光”展厅改造，其中的数学物理展区设计了“古今长度单位对比”展项，通过“与古人比身高”的互动形式，让观众了解中国古代各个时期长度单位的历史变化.但由于条件限制，留下了一些待解决的问题，比如：设计一款软件，观众输入自己的身高便可以计算出在任何朝代的古尺数值；反之，可输入某位古人的身高，换算成今日数值[6].这一软件项目的需求刚好对应了《Java编程基础》章节中的基本数据类型及转换、比较运算符、选择结构语句和循环结构语句等知识点.因此，可以创设情境带领学生领略举世瞩目的度量衡文化，并运用所学知识进行程序设计，将现代技术与传统文化碰撞出火花，培养创新精神.

其实自2018年起，许多优秀的游戏软件如榫卯、折扇等，都与传统文化相结合，摒弃一般游戏所主打的竞争和闯关概念，转而专注于“美和享受”的体验，这对程序设计类课程教学也有所启示.可以选择一些学生所熟悉的、具有地方特色的文化元素，比如福州启动的三坊七巷VR体验项目.在教学设计中将其中的一部分模块与知识点相结合，借助多媒体和虚拟现实技术达到视觉震撼的效果，让学生沉浸在深厚的历史文化底蕴中，参与软件的设计与开发，培养家国情怀.

2.2.3 巧设悬念，培养科学思维与工匠精神

建构主义心理学家乔纳森指出，学习是学习者探索、实验、建构和反思的过程[7].程序设计类课程的教学内容较为抽象，实践性较强，要保证课程思政有效实施，需要将课程内容打碎重构，采用多样的教学方法促进学生思维的提升.

落实以学生发展为中心，教师应该积极引导，把学习主动性交给学生.课前学生可利用线上慕课平台了解一些基础知识点，以团队共同探索的方式完成初步的实验，课上通过翻转课堂充分体现学生的主体地位.教师可结合学生的呈现，设计一些有层次感、难度递进的程序设计环节，在教师的主导下主动完成知识的建构.例如“在线程的创建与同步”这节课中，以“动车售票系统”开发项目为主线，设计程序实现3个售票窗口共同售卖100张车票.

表2 递进式程序设计环节

学生在课前通过慕课学习Thread类创建线程的方法，通过团队合作完成程序设计，这个过程既培养了学生的团队精神，又能让学生充分融入教学情境中，理论结合实践.课上学生带着问题在老师的引导下继续深入探究，思维呈螺旋式上升，在知识建构的过程中体会到程序设计不仅是寻求解决方案的过程，也是不断发现问题的过程.同时通过分享与讨论，反思自己在初步实验中的不足，并在原有基础上持续改进、精益求精，培养工匠精神.

由此可见，思政元素的融入不是简单的几句口号或者贴上标签，重在教学情境的建构，要把知识放进有价值引领作用的情境当中.学生都是互联网原住民，走在时代的前端，符合时代前沿，有温度的教学情境才能提升课程思政的亲和力.既要保持课程知识自身的难度与深度，又要与思想政治理课程始终保持同向同行，真正实现在课堂教学主渠道中实现“三全育人”的目标.

2.3 运用信息技术，改进教学方法

2.3.1 运用多媒体技术，将抽象的知识点形象化

程序设计类课程的教学内容包含繁杂的语法和大量的代码，需要借助图像、动画、视频等更为形象生动的表达方式，先从视觉上吸引学生.再进一步结合虚拟现实技术设计沉浸式体验，在学生内心深处引起共鸣，帮助课程思政的渗透.

2.3.2 运用网络技术，实现全方位育人

传统课堂授课时间有限，而利用网络平台可将线上与线下结合、课上与课后结合.用“云”平台来助力教学，可以帮助学生在更广的时间与空间层面学习程序设计课程，将授课从课堂延伸至课外，形成全方位、多角度的课程思政教学，让课程思政遍地生花.

2.3.3 运用数据挖掘技术，动态掌握学生学习情况

学生的学习状况，可以利用学习情感数据进行分析.线上教学时学生会出现的一系列情感现象：例如遇到感兴趣的内容会反复观看或长时间停留，遇到不感兴趣的会快进或跳跃式观看.线下教学可以利用课堂上的监控设备来进行分析，比如某一个知识点学生认真听课的比例较高说明学生较感兴趣，学生点头或回应的比例较高说明该知识点学生比较能理解.情感数据的分析需要借助于数据挖掘技术，通过学生学习情感与知识点之间的对应，可以考虑对现有教学中的知识点进行适当改进，观察现有的思政元素的效果.

3 课程思政实施效果评价

2020 年 6 月 30 日，中央全面深化改革委员会第十四次会议提出要建立科学的、符合时代要求的教育评价制度和机制，首次提出了“四个评价”：改进结果评价、强化过程评价、探索增值评价、健全综合评价.根据“一主线二功能三步走”模式实施的课程思政，做到了四个结合：课上与课下结合，线上与线下结合，理论与实践结合，个人与团队结合，为实现“四个评价”奠定了基础.具体评价方法如下.

3.1 从课程角度对学生思想发展进行评价

通过“前测（了解学生的基础情况）—课程思政目标设计—课程实施过程中学生思想政治素养发展材料收集—后测”展开评价[8].以创新精神为例，学生在课程学习前对Java程序设计的应用仅局限于一些常见网站平台和手机软件的开发，经过了一段时间的教学，教师在授课过程中提供了丰富的前沿案例、介绍创新的方法与途径，起到了抛砖引玉作用.学生无论在期末项目的选题，或是参加创新创业大赛等技能竞赛时所申报的题目，都体现了一定的创新性.与以往的扫雷游戏、学生管理系统开发相比，逐渐诞生了“云祭祀”平台、冰心故居VR游览等新想法，勇于挑战未知的领域.

课程思政是对学生的思想启迪与价值引领，是一个动态的过程，因此过程性评价尤为重要.通过线上平台记录学生的测评情况和学习轨迹，针对个体差异，在布置作业、实验及考核项目时，根据难度进行阶梯式、开放式的设计，教师根据前期的测评结果给出大致的选题建议.在评价时，考查学生比原来进步了多少，为进步多的、进步少的、原地不动的同学分别给予不同的分值.通过增值评价，鼓励学生不断努力，激发学生勇攀高峰的内在动力.

3.2 针对单次教学中具体思政内容的追踪观察

学生与专业密切相关的言行在一定程度上会体现其思想和价值观的发展情况，可针对单次教学中的具体思政内容进行追踪观察.类与对象这节课通过垃圾分类软件的设计与开发帮助学生树立社会责任感和科技报国意识，课前与学生进行了互动游戏，测试学生对于垃圾分类的了解程度，由于大部分学生常住地及周边尚未采取具体垃圾分类措施，因此对相关细则了解甚少.通过课堂授课、课后拓展延伸等教学活动，一段时间之后，个别学生从中选择了一个方向作为期末项目选题，并自发参与了学校的垃圾分类科普宣传公益活动，深入学校周边小区普及垃圾分类方法，作为项目开发前期的调研.学生思想上的认同外化成为具体的行为，一定程度上体现出专业教育和思政育人的成效.

3.3 学生满意度问卷调查

几轮教学实践表明，根据“一主线二功能三步走”模式实施的课程思政，学生的学习积极性与参与度显著提高，每次线上互动讨论的参与率都在71.4%至95.2%之间，总成绩也有所提升.最近一学期针对授课班级42位学生的匿名问卷调查显示，学生对课程教学的满意度较高，吸收前沿知识的同时也提升了团队沟通能力，说明通过这种模式实行课程思政学生是接受与认可的，在程序设计类课程教学中具有推广价值.

表3 面向对象程序设计课程满意度调查部分内容

4 结语

专业教育与思政教育应像两个齿轮一样，既能彼此契合，又能相互推进.将思政元素如盐入水般融入教学全过程，促进学生对课程思政产生情感认同，才能更好地发挥协同育人的作用.“守好一段渠、种好责任田”，逐步推进课程思政体系化建设，才能在人才培养的道路上持续创新、走向更高境界.