全链程多维度程序设计类课程思政教学矩阵研究与实践

徐国明 张孟资 李 毅

(1.安徽大学 互联网学院，安徽 合肥 230039；2.安徽文达信息工程学院 计算机工程学院，安徽 合肥 231201)

程序设计类课程在计算机及其相关新工科专业的课程建设中具有重要地位，该类课程对培养学生计算思维能力、程序设计能力、工程实践能力、创新思维能力等方面有明显的优势[1]。该类课程在贯彻习近平总书记提出的“各门课程都要守好一段渠、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”[2]的课程思政教书育人的深度融合必须发挥重要作用。为此，各程序设计课程结合课程内容及专业培养目标等开展了不同的课程思政研究与实践探索[3]，这些有益探索对促进专业课教学的课程思政建设具有重要参考价值。

目前，我国高等院校程序设计类课程普遍开设有程序设计基础、Python程序、Java面向对象程序设计、JavaWeb 开发技术、C#程序设计、JavaEE 架构与程序设计等多门程序设计类课程。在课程思政实践探索中，将课程思政与程序设计类课程群相结合，一方面，考虑群内各课程之间的递进制约关系、分解各课程知识体系的层次结构；另一方面，探索构建具有普适性和可操作性的专业课教学课程思政实施途径，是当前课程思政与专业课教学深度融合的重要内容。为此，以程序设计类课程群思政教学为目标，挖掘群内各课程的内在思政通用需求，研究课堂教学、实验实训和综合实践三个教学实施过程链，按知识素养思政、能力思维思政、服务社会思政等三个维度，采用课程思政教学矩阵方法[4]，构建立体化课程思政教学体系，并设计相应的矩阵元素，为探索和实践程序设计类课程群思政教学实施提供新思路。

一、立体化课程思政需求

程序设计类课程群门类较多，在群内各课程的内在思政通用需求方面，其统一目标是与专业人才培养目标相适应。抛开知识体系结构，其思政教学的统一要求是课程思政不是点缀，而是培养适应社会主义经济社会发展、具有家国情怀的人才的必不可少的重要部分。典型的程序设计类课程教学主要分课堂教学、实验教学和综合实践三个教学实施过程链，而且这三个过程是层层递进，在课程思政设计上应覆盖全链程进行总体设计，综合考虑三个链程的界限和内在联系，使得思政元素设计反映这种递进关系并形成合力，达到课程思政育人效果。另一方面，在课程思政实施过程中，不同课程尤其是专业课程其知识结构千差万别，但是，从课程思政多维度育人层次上来说，无论是韩语《师说》的“师者，所以传道受业解惑也”，还是新时代下的社会主义核心价值观，都可以把对人才培养的思政需求分为解惑层级的知识素养思政、授业层级的能力思维思政、传道层级的家国情怀思政等多个维度层次[5]，而这三个维度也对应着课程教学培养人才的知识传授、个人发展以及服务社会三个层面。

为此，在程序设计课程教学的全链程上，将思政教育与专业教学深度融合，将三个层次融入到三个链程中，根据课程思政层次需求和专业知识点分层次设计思政教学的目标设计、教学内容设计和教师能力等内容，构建立体化课程思政教学实施体系，以全面提高人才培养质量，该立体化课程思政体系如图1所示。

图1 立体化课程思政路径

二、教学矩阵设计

课程思政教学的根本任务将程序设计类课程的专业教学课程内容与思政元素深度融合，思政元素包括德育元素、思政原理、思政教育和教化等。在构建形式上，借鉴教学矩阵[4]思想，全新设计教学矩阵形式，该形式是为根本任务服务，在设计上主要考虑三个方面。一是具备可操作性，教学矩阵简单明了，课程实施过程中可以直接进行教学设计准备。二是全方位，包括了立体化思政路径的全过程和多维度。三是可复用，单门课程教学矩阵及其思政元素设计完成后，可以在类似的课程群的其他课程教学实践中不断运用和更新补充，容易形成课程思政资源库建设。

设计思政教学矩阵如表1所示，该思政教学矩阵包括5个维度，各维度内容如表中所示。其中，思政元素和课程内容是融合的原驱动力，而支撑该思政的辅助教学设计主要包括目标成效和方法手段两个维度。在具体实施过程中，辅助教学矩阵还可以根据需要增加或者修改维度内容。

表1 教学矩阵设计

三、全链程矩阵元素设计

根据以上课程思政教学矩阵设计，在教学实施前，首先完成各课程的矩阵元素设计。典型的程序设计类课程教学主要分课堂教学、实验实训和课程设计三个过程链，为此，以具体课程为案例，将上述矩阵内容按照层次与链程相融合的关系设计课程思政矩阵元素。

(一)课堂教学链程解惑层次思政元素

在课堂教学链程的思政教学矩阵元素设计时，以普遍的C语言程序设计课程为例进行。在该课程的逻辑运算内容中，逻辑运算的优先级及其短路现象既是重点内容也是容易出错的地方。在课程思政元素设计上与“抓住主要矛盾和矛盾的主要方面”进行类比，辅助记忆与现实思考相融合，主要矛盾是逻辑运算&&和||，具有逻辑短路特性，矛盾的主要方面进一步联想位运算&和|，并与主要矛盾进行区分，矩阵元素设计，如表2所示。

表2 逻辑运算与矛盾关系思政元素

将思政元素通过教学矩阵的设计融合运用到促进知识点内容的学习、理解和记忆上来，属于解惑层次的知识素养思政[6]。

(二)实验实训链程授业层次矩阵元素

授业层级的思政重点关注能力素质培养，以面向对象程序设计实验课程的算法(或功能)设计型实验内容为例，实验题目为设计并实现一个银行贷款利率计算程序。在银行贷款系统中，可以根据银行业务需求进行算法选择并实现，也可以以目前种类丰富的金融科技产品项目为例实施实验教学验证。以“日息+定额本金+优惠条件”计算为例，在此过程中，以日复利计算，引入校园网贷(或套路贷)等现象，展开远离网贷、理性消费的价值观培养，其思政矩阵元素设计，如表3所示。

表3 银行贷款与远离网贷理性消费

(三)课程设计链程传道层次矩阵元素

课程设计综合实践要求能够灵活运用所学知识完成完整项目的设计开发。以Python程序设计的课程设计综合实践为例，题目内容为城市公厕大数据智慧平台数据建模。布置课题任务的同时，引入求伯君早期抱着科技报国的情怀凭一己之力完成WPS开发和面世的故事，该软件立足国情，对软件国产化和计算机普及具有重大推动和影响，求伯君在新世纪之初曾获得“2000CCTV中国十大经济年度人物、2001年度中国IT十大风云人物”等荣誉。结合当前中美贸易摩擦及知识产权之争背景下的软件领域卡脖子技术突破的紧迫性[7]，实施课程思政以激发吾辈以先辈为榜样，心怀家国情怀、奋勇争先，起到拓展思维、提升自信、树立情怀使命的效果，矩阵元素设计，如表4所示。

表4 国产化软件WPS与家国情怀思政元素

四、实施过程与实践

(一)实施过程

课程教学任务和专业人才培养目标的完成是一系列环节实现的，每个环节都属于课程细节，都可以进行课程思政的设计和实施。课程思政矩阵元素设计是实施课程思政的操作形式，具体实施过程还需要进行整体路径设计。以C语言程序设计课程为例，其具体环节包括：课程思政大纲修订、教案思政内容编写、授课课件准备、课堂教学实施、教学效果评价和反馈完善等系列过程。

其中，与本矩阵元素设计密切相关的授课课件准备，既需要花费大量时间精力、又需要将专业知识与思政元素深度融合，减少生搬硬套、为思政而思政的生硬感，使思政教学在润物细无声中完成，这是对教师教学水平的更高要求。

(二)实践效果与反思

1.取得的效果

目前，在程序设计类课程中共积累了53个思政矩阵元素，由于程序设计类课程的相通性特征，这些矩阵元素素材共帮助完成了四门课程的教学大纲修订，主要有：C程序设计基础、Java面向对象程序设计、C#程序设计以及软件质量保证与测试等课程，以及相关课程的实验实训、课程设计综合实践等任务。同时，该矩阵元素可以方便的进行取舍和组合，以完成相关课程思政教学准备。

同时，从具体实施中，根据学生评价及课程组成员的反馈，对教学矩阵元素进行迭代升级和补充改善常用常新。通过三个学期在多门程序设计类课程中实施多维度课程思政教学实践，取得了一定的实践效果。一方面，在授课过程中，可以直观感受到课堂气氛和学生听课的精力集中时间延长；另一方面，在教学评价方面采用该矩阵素材的教学团队都有较为明显的提升。课程组教师多次参加校级“课程思政”教学案例比赛，获得一等奖和三等奖各一次。

2.存在的问题及改进思路

在具体实施过程中，也遇到一些问题需要改进。首先，限于精力和时间，目前的矩阵元素积累还不够丰富。本来设计之初是考虑课程之间的通用性，方便备课准备，但是，具体实施中造成了部分矩阵元素实例在同一班级的不同课程之间存在重复使用的情况，这会给学生留下备课准备不精炼的直观感受，影响教学效果。其次，部分需要学生参与完成的思政项目，如课后阅读、小组讨论以及课堂演示等内容，由于人数众多、课时紧张等原因，教师的批阅结果反馈、学生讨论的深入程度等无法完全达到预期效果。

针对以上问题，在后期的教学实施过程中，拟从以下方面进行改进。

一是建立常态化课程组共享反馈机制，避免矩阵元素的反复使用，如果是一起使用，要加以改进，或者从引入方式上，或者从达成目标上，或者从方法手段上等多方面进行改进。二是持续对思政教学矩阵元素进行优化，不管是矩阵结构还是矩阵元素数目都需要进一步完善和补充，开发思政矩阵元素数据库，进一步扩大共享范围和交流渠道。三是跟踪完善评价效果并反馈到思政教学中，目前的教学评价机制是学生在网上进行的整体教学评价，一方面，完全统一的评价项目使得学生在评价的时候难免疲惫；另一方面，没有专门的针对课程思政的评价内容，可以以学生代表座谈会、布置心得体会课后作业的方式，针对课程思政教学情况收集整理真实的评价效果，并反馈到课程组，以此改进思政元素设计和教学实施。

五、结语

课程思政不是锦上添花而是比知识能力更加核心和重要的内容。如何开展，各专业课结合课程特点、授课对象、队伍资源以及教师个人授课风格等因素，有针对性的展开形式多样、内容丰富的思政教学。实践表明，全链程多维度程序设计类课程思政教学矩阵形式对于促进课程思政教学素材积累、思政教学实施具有积极作用，也取得了一定的教学效果。对于实施过程中存在的问题和不足，将继续改进、完善、共享和交流，目的是打破传统的教学常规，转变教学理念，创新教学方法，构建形式多样的思政教学新方法和新途径，为培养知识素养坚实、能力思维突出、具有家国情怀的新工科人才而不懈努力。