生物医学工程专业《C语言程序设计》课程思政教育创新研究探索*

杨春兰 吴水才 周著黄 宾光宇 吴宝晶 廖满媛

（1.北京工业大学环境与生命学部；2.北京工业大学马克思主义学院；3.北京工业大学创新创业学院）

一、《C语言程序设计》课程思政教育创新背景

（一）时代背景与要求

习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上提出：“高校思想政治工作关系高校培养什么样的人、如何培养人以及为谁培养人这个根本问题。要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人，努力开创我国高等教育事业发展新局面”[1]。而随着我国经济社会发展进入新发展阶段，贯彻“创新、协调、绿色、开放、共享”的新发展理念，要求理工类专业课程更要聚焦科学思维方法的训练和科技伦理的教育，更需要培养学生探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的责任感和使命感，更需要培养学生精益求精、持之以恒的大国工匠精神。

以往国内计算机类课程教学实践只注重操作技能以及专业知识的培养，难以适应新时代新发展阶段下对人才培养的新要求。如何将科学思维、工匠精神、创新意识、奋斗精神等思政元素融入计算机类课程教学，是当前工科应用型人才培养面临的重要任务和亟待解决的主要问题[2-4]。

（二）课程定位

《C语言程序设计》是工程类学科有关程序设计知识和能力培养的重要课程，也是生物医学工程本科教学计划的公共基础课。面向非计算机专业学生的计算机基础教育，将直接影响我国各领域中计算机应用的发展水平。大力提高我国高校计算机基础教育的水平，培养出符合信息时代要求的人才，已成为广大计算机教育工作者的重要使命。该课程并非纯理论课程，而是应用实践类课程，因此课程教学更着眼于能力培养，即培养分析问题的能力、构造算法的能力、编程的能力和调试程序的能力[5]。

具体来讲，《C语言程序设计》面向生物医学工程专业本科生，期望通过该课程学习，使学生能够循序渐进地掌握C语言的语法规则、算法的基本结构和程序设计的基本技能，初步积累编程经验；注重培养学生的自学能力、动手能力以及解决相关生物医学领域实际问题的计算机综合应用能力；同时，期望培养学生良好的程序设计风格及团队协作精神。该课程教学以学生为中心，激发学生开展研究性学习的积极性；重点期望提高学生阅读并编写C语言程序代码的能力，进而增强其利用编程工具解决生物医学领域实际问题的水平。

（三）课程特点

基于上述课程背景分析，该课程具有如下特点：一是该课程十分重视实践环节。学习该课程既要掌握概念，又必须勤于动手编程。因此，上机环节是影响学习效果的重要一环。针对生物医学工程专业教学培养目标，在原有课程基础上重点强化上机环节实践内容，特别是与信息类相关的系列课程教学内容相结合，突出具有专业特色的程序设计。二是提倡和培养创新精神，在学习时力求活学活用，教师应启发学生的学习兴趣和创新意识。三是必要的语法规则是编程基础，该课程要求学生养成认真严谨的学习作风。四是该课程针对生物医学工程专业学生，立足生物医学工程专业就业出口和职业发展规划，紧密结合生物医学信息类系列课程内容，对生物医学信号分析和处理等专业课程涉及的教学知识点，开展并加强专业特色程序案例实践等教学环节。

基于上述课程特点，在课程教学中，思想政治改革的重点在于培养学生不畏困难、主动探索的自主学习意识，踏实认真的职业素养，以及广阔的国际视野和家国情怀。以培养学生形成积极向上的价值观为主要出发点，在教学过程中通过小组讨论和作业展示等环节激发学生的创新意识并培养其团队合作精神。

（四）开展“课程思政”创新的主要优势

该课程包括理论讲授和上机实践两个部分，课堂理论教学以教师讲授为主，采用启发式教学。思政改革设计中重点引入目前医疗软件行业发展等视频内容，通过邀请医疗软件研发工程师讲解产品开发的背景、流程、注意事项等（可以腾讯会议形式或者录制视频播放等），与学生进行互动，进而调动其自主学习积极性。

上机实践环节以学生自主完成上机作业为主线，在重点章节和难点章节辅以拓展性较强的题目和与实际应用结合的题目，这部分鼓励团队合作。

学习方法方面，充分调动学生主动学习的内驱力，也是思政改革的重要目标之一。拟在各章节内容的教学方式上做出重要的调整，以充分发挥学生自主学习的主动性为设计目标，重点培养学生实践动手能力和自主探索的创新意识。

考试方式方面，在以往传统的笔试考试基础上，增加上机环节的考核内容，让学生真正明白学以致用的重要性和严谨认真，一丝不苟遵守语法规则的重要意义。考试成绩增加上机环节测试和拓展作业、口头汇报展示部分。

二、《C语言程序设计》课程思政教育创新内容

（一）总体思路与规划

1.总体思路

《C语言程序设计》课程思政教育创新总体思路是：以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，以全面落实贯彻立德树人、“三全育人”指导思想为根本宗旨，以切实提高生物医学工程专业学生程序设计能力和计算机基础知识为教学培养目标，发挥教学团队科研优势，梳理信息类系列课程群的内在联系，以激发和提高学生主动学习自主性内驱力为长期发展目标，重点培养学生实践动手能力和自主探索的创新意识，突出培育程序设计过程所要求的严谨务实的职业素养和工匠精神，在教学内容中融入家国情怀、培育学生爱国主义精神，同时开拓学生国际视野、增强创新意识，并通过具体应用案例激发其民族自信心、培养社会责任感和团队合作精神。

2.实施规划

一是将课程教学内容分为理论基础知识讲授、上机应用实践和团队拓展交流三个板块。二是充分发挥教学团队承担生物医学工程专业信息类教学系列课程群的优势，集中力量探讨各门课程在编程方面需要的前期基础和能力要求、期望目标，从而进一步进行课程教学内容的调整和设计。三是加大医疗器械行业发展现状的背景知识介绍，通过具体实例提升课程教学过程的趣味性和实用性，丰富课堂教学模式，创建活泼开放的课堂文化。四是通过拓展具有生物医学工程专业特色的程序设计和开发实例，培养学生的自主创新意识和团队合作能力。

（二）具体措施

（1）计算机作为现代技术实现的必备工具，C语言应用范围广、基础性强，是学生解决生物医学工程复杂问题的必备知识。通过该课程的讲授，增强学生的民族自信和爱国主义精神，使学生具备赶超本领域国际先进技术的基本竞争力编程技能。（2）强化学生数字化、算法、模块化等软件开发的核心意识，训练其对模块化设计和从整体到局部的工程项目实现基本素质。培养学生将遇到的实际工程问题转化成数学模型和程序化语言的能力，密切结合工程问题的关键技术，提高工程专业知识的数学描述能力。（3）培养学生根据实际问题，通过独立思考和资料调研，进一步分解总体任务和目标，在调试程序过程中建立独立提出方案和设计技术路线的理念，提高其分析问题的能力。（4）培养学生对多种方法、工具、环境的比较、评价和选择的能力。通过分析具体问题找到合适的算法，并给出同类算法优缺点比较；针对专业领域的具体工具和开发环境，培养自学能力和合理选择分析数据的能力。（5）巩固其使用计算机服务于工程研发的基本技能，以C语言为软件类技术开发的基础，逐步培养其它专业软件开发的自学能力。在此基础上，重视先进人工智能算法在医学领域的应用，鼓励其探索新技术、新方法解决具体问题。（6）通过在平时程序设计和调试的过程中纠察错误，培养严谨的编程习惯和严谨的学习态度，弘扬中华传统的美好品德和坚韧品质。（7）通过按组完成系统设计，实现培养学生团队协作能力。学生需要从分工、设计、实现、口头和书面报告等环节中相互协调、相互配合。（8）通过完成作业和上机环节，提高主动学习的意识和自学能力，特别是动手实践解决问题的能力，善于在后续工作中学习新的程序设计语言和使用相关软件工具。

三、《C语言程序设计》课程思政教育创新主要特点

（一）发挥课程建设团队多专业、多学科背景优势

该课程教学团队成员来自生物医学工程专业、马克思主义理论专业、学生创新创业专业一线教师和医疗软件研发公司工程师。师资队伍以专业课教师为主导，教学内容特别是实践环节均涉及一定的程序设计基础知识和编程能力素质培养，能够在生物医学工程本科教学过程中，从各自承担的专业课程教学内容和目标出发，对学生程序设计能力的培养进行分级和科学的设计，并提出合理的系统性指导方案。同时，教学团队同国内多家三甲医院、医疗软件研发的企事业单位具有长期稳定的合作关系，也便于学以致用，丰富技术实践与专业应用场景。马克思主义理论专业背景教师，可结合课程授课对象的专业背景和特点，为课程思政改革的具体内容和实施过程，提出切实可行的具体建议和教学方法指导。学生创新创业专业教师能够针对大学生心理发展特点及思想动态，树立“以人为本”的教学目标，可为该课程教学提供关于职业道德和职业素质能力方面的建设指导，共同促进课程创新建设。医疗软件研发公司算法开发工程师则具有医疗软件程序开发的实际经验，能够为该课程教学提供具有专业特色的实际产品研发案例介绍，为课程教学提供更加生动的专业素材。

多专业、多学科背景的课程建设团队使该课程思政改革建设具有明显的师资优势，课程建设团队可从理论、应用和学生思想素质培养等多个方面对该课程思政改革提供多元化的设计思路和具体方法及素材。这确保了课程教学能够坚持以“立德树人”为中心，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，进而提高学生思想水平、政治觉悟、道德品质、文化素养，为社会培养德才兼备的生物医学专业合格人才。

（二）将思政元素融入具体教学内容

（1）医疗软件产品的国内外现状分析。通过介绍我国医疗软件产品的发展和现状，以及与国外相关领域的横向比较，培养学生的爱国主义精神和民族自信。（2）心电信号等人体生理信号的读入和滤波。结合生物医学工程特色，通过具体示例让学生感性认识程序设计在专业领域的重要作用及与其他信息类系列课程的关系，通过数组、排序、函数设计等上机过程不断试错和纠错以及总结归纳，培养学生认真严谨的学习作风和工匠精神，结合人体信号分析过程，增强其社会责任感。（3）云在线健康监护程序模块重要函数。通过让学生感知医疗云健康监护软件的便捷性和有效性，使学生明白函数的使用方法及软件模块之间的关系，尝试组织学生仿照编写其中包括数据读取、异常警告提示等程序代码，并鼓励团队合作和创新表现形式。

（三）从细节入手，注重在日常教学中纠正、培养学生严谨认真习惯

让学生在课上积极思考解题思路，通过分段记分的方式，鼓励学生画出程序设计流程图，并在绘制流程图的过程中识别学生学习态度差异，对认真严谨性不够的同学针对性纠正。如有的学生尽管不熟悉文档绘图工具的使用，但能够主动查阅相关资料，挑选绘图工具或者插件使用，绘制出流程框架和符号规范又清晰的流程图，而有的学生虽使用了word中的基本图形工具，箭头、文本框等却不能做到对齐和端点的连接；有的学生虽然未使用工具绘图，但能够手工认真规范使用直尺等传统方式完成电子版上传，而有的学生却字迹潦草，把草稿纸上的绘图直接拷贝到报告中。

表1 课程实验报告成绩评定等级说明

对于程序代码的编写，有的学生对重点部分的语句进行了认真注释甚至使用英文，有的则是直接拷贝参考书的代码。对于循环结构的设计，有学生能够积极思考用多种方法进行代码编写，并给出比较；有的或直接拷贝参考资料的代码，或使用最复杂方式用简单语句进行累积、未做思考进行代码优化设计。

问题讨论和总结部分，有的学生针对自己在程序编写过程中遇到的具体问题，能够深入剖析原因，并找到相应的解决方案。对自己掌握不扎实的知识点或者之前未涉及到的编程技巧，从概念、结合程序代码的对应使用，程序调试的注意要点，都进行认真分析和总结归纳，以免后续再犯相似错误。有的学生则敷衍了事，直接把实验目的重新摘抄了一遍。对于拓展知识点，有的学生不求甚解，直接放弃作业，有较大的畏难情绪和懒惰思想，不愿意花时间和精力去努力解决。

（四）在成绩评定标准中更加突出思路、能力与态度

课程设计报告重点关注学生的解题思路和总结归纳的能力，以及撰写设计报告的工作态度。每道题目的评分标准如下（通过难点的设计，掌握学生的学习情况）。

四、小结

习近平总书记强调“使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应”是课程思政的核心理念，这就要求梳理《C语言程序设计》课程蕴含的思政教育元素和思政教育功能，通过多维度创新探索，将思政元素充分融入理论讲授、案例教学、上机实践、团队设计、考核评价等教学各个环节，从而实现思政教育与知识教育、技能教育的有机统一，有助于培养符合新时代要求、能够担当民族复兴大任的社会主义建设者和接班人。