课程思政视域下程序设计类课程多维融合式教学模式研究

吴 萍，李 健，王文成，吴小进

（潍坊学院 机械与自动化学院，山东 潍坊 261061）

随着全球科技的创新发展，以人工智能为代表的新兴产业不断崛起，建设和发展新工科成为新兴领域创新人才培养的关键。新工科专业（如智能制造、大数据、云计算、物联网、机器人等）对软件编程能力提出了较高要求，良好的程序设计能力是新工科人才必备的基本技能[1]。因此，做好程序设计类课程的教学工作是高校工程教育的一项重要任务。本文以我院校企合作专业自动化（车联网）的程序设计类课程教学为例展开研究和改革实践。

1 程序设计类课程教学现状分析

（1）对于工科非计算机专业的学生，计算机相关基础知识储备不足，从而导致新知识的学习较吃力。另外，在传统课堂上，教师是授课主体，学生在被动学习的过程中，缺少足够的时间去消化吸收，容易对枯燥的语法产生厌烦心理。同时，课程教学内容陈旧单一，缺乏前沿技术融入和思政教育引领，且思政教育目标不明确、分解落实不到位，缺乏多维度课程思政教育资源的有效挖掘和自然融入，严重影响了学生的学习兴趣和课程育人效果[2]。

（2）由于受课程学时的制约，为按时完成教学大纲所要求的教学内容，教师在课堂上只注重编程语法规则的讲解，而忽略对编程思路的分析和引导，学生缺乏主动思考和互动参与机会。甚至有的学生靠死记硬背来学习，这对于程序设计类课程来说无法培养学生的编程思维能力和实践创新意识。学生不明白程序每一步操作的实际工程意义，会造成学生在独立面对问题的时候，缺乏解题思路，无从下手。

（3）受实验场所及实验学时的限制，实验课与理论课不同步。学生课堂所学知识得不到及时巩固练习，而大部分学生又缺乏主动学习的意识，且实际动手能力较差，从而出现了学生“课上不懂，课下不练”的现状，严重影响了学生的学习效果和能力提升，违背了新工科应用型人才培养的初衷[3]。

2 思政教育与专业课程的融合设计

对于程序设计类课程往往具有重专业知识讲解而轻育人的教学倾向，忽视对学生的价值观引领和德育培养。因此，在专业课程的创新教学模式设计中，需要从顶层设计入手，充分挖掘程序设计专业课程的育人价值，整体规划思政资源，按照思政目标层次与教学环节相融合的交叉关系进行思政元素设计，从线上与线下、理论与实践、课内与课外多环节研究课程思政实施路径，推进课程思政一体化建设，将思政育人贯穿人才培养体系和课程教学全过程。

2.1 程序设计类课程思政元素挖掘

结合本专业学生的培养特点和课程目标，分析课程蕴含的思想价值和育人内涵，深入挖掘思政元素与教学内容的契合点。提炼计算机行业领域中的家国情怀、科学精神、责任担当、工匠精神、职业素养等要素，建立程序设计类课程共享的思政教学资源库。将思政元素渗透式融入课程教学的各个环节，形成串联知识点的思政线。程序设计类课程思政元素设计如图1 所示。

图1 程序设计类课程思政元素设计

2.2 课程思政教学体系设计

从专业角度出发，运用科学的方法论全方位系统化构建课程思政育人体系。设计恰当的教学方案和课程资源，促使思政教育与专业课程深度融合，形成以教学目标为根本、教学内容为基础、教学方法为载体、教学过程为实施、考核评价为保障的课程思政教学体系。构建课程自身的思政教育知识体系、价值体系，丰富课程内容供给，创新智慧教学模式，拓展教育教学空间，搭建线上线下、课内课外多元育人课堂，优化课程教学方法，增强课程思政的吸引力、感染力和覆盖性，实现全程育人的有机衔接。同时，以课程思政评价机制为核心，以教学信息反馈为渠道，在教学实施过程中不断迭代更新，形成持续改进的课程思政科学运行体系，促使教育效果不断深化。

3 多维融合式创新教学模式构建

根据新工科的专业人才培养目标，以产学研合作为导向，改革程序设计类课程现有的单一教学方式，融入多元化、多主体的教育理念。以课程思政为引领，优化课程的教学设计和实践环节，构建理论教学多平台、实践教学多层次、考核评价多元化的多维融合式创新教学模式（如图2 所示），在教学全过程中有效融入思政元素，通过显隐教育协同育人，潜移默化、润物无声的实现育人目标。

图2 多维融合式教学模式示意图

3.1 理论教学多平台融合

采用OMO 线上线下混合式教学模式，充分借助网络教学平台、课堂教学平台、班级交流群平台等多平台融合教学，实现课前、课中、课后全程以学生为中心的主动参与式学习[4-5]。

3.1.1 课前多样化预习

课前利用线上教学平台，整合不同的课程资源，实现“学、查、思、辩、测”多样化有效预习。将每节课的预习任务单、知识点微课、开放性思考题提前发布，学生自主学习、独立思考、讨论探究、查缺补漏。对于难懂的知识点可以在上课时重点听，做到课上“有备而来”。另外，通过学前测试和预习反馈，教师可以及时准确的掌握学情，将疑难问题融合到线下课堂的讨论中，更有针对性的开展课堂教学。

3.1.2 课堂双主体教学

课堂上，首先以教师为引导主体，在关键知识点精讲过程中，借助雨课堂教学平台的互动功能以及小组讨论、情景模拟、随堂演练等多元化教学方法，充分创设以学生为主体的参与式学习情境，通过问题导入、案例分析、任务探究等方式引导学生主动思考，促进学生的知识理解和思维能力训练。然后以学生为主体进行实操练习，在动手编程和调试过程中发现问题、分析问题、解决问题，全程辅以教师答疑和学生互答方式，实现理论学习和实践训练的同步互促。在双主体教学模式下，将教师的引导主体和学生的学习主体有效结合，构建多元对话教学框架，充分发挥教师引导、学生主体、同伴互助的协同作用。通过师生对话、生生对话和自我对话，使不同思想产生撞击效应，为学生创造动脑、动口、动手的机会，更有利于培养学生的独立思考能力和实践创新能力。

3.1.3 课后混合式交互

课后学生以思维导图的形式对知识点及编程思路进行总结，增强知识体系的逻辑性，锻炼学生的结构化思维能力，实现系统化知识建构。通过线上发布的习题演练和拓展学习，巩固知识的同时提高实践技能，教师也能根据学生作答情况及时了解学生的学习效果，通过线上监督指导帮助学生查缺补漏。同时，充分利用班级钉钉群的实时沟通便利性，营造积极互动的学习氛围，提倡和鼓励学生之间互相答疑、分享交流、共同进步。

3.2 实践教学多层次融合

改变传统实践教学模式，以能力培养为主导，构建多层次递进式实践教学体系，将基础性实验、综合性实验、开放创新实验、课程设计、实习实训、科研竞赛、创新创业等实践环节进行递进式融合。基础性实验主要与课程的理论教学相对应，涉及基本语法知识的应用训练和调试验证，用于巩固课堂所学内容。综合性实验是经过基础性实验的训练后，学生在教师给定的选题范围内，运用前期所学知识进行项目化的综合设计开发实验，锻炼学生对知识的综合应用能力以及分析解决实际问题的能力。在此基础上进一步开展以学生自主创新为主的开放创新性实验以及以科研、竞赛和企业实战为导向的课外实践教学环节，通过双课堂协同育人，循序渐进的培养学生的实践创新能力[6]。

3.2.1 实验项目“工程化”引导

经过基础性实验和综合性实验训练，学生具备了编程的理论基础和一定的实践应用技能，锻炼了程序设计思维能力。为了使学生能更好的理解所学理论知识的实际工程应用意义，提高工程实践能力，课下可根据教学进度，不定期进行开放创新实验环节，将所学内容与工程实际相结合，通过工程案例进行项目化训练。实验内容可以结合教师的企业横向课题、授权专利以及往年学科竞赛题目进行设计，学生也可充分发挥其主观能动性，按照自己的兴趣专长自主选题。全程以小组协作的方式开展，在讨论探究、合作开发的过程中，培养学生的创新意识、工程实践技能和团队合作精神。

3.2.2 科研竞赛“双驱动”助力

在实践教学中不断培养学生的科技创新精神，鼓励学生积极参加学科竞赛或进入教师的科研团队，参与科研项目的研发工作，培养学生的科研思维和电子设计兴趣，锻炼学生的工程实践能力和双创能力。通过以赛促学、以研促学，充分发挥科研项目和学科竞赛对培养学生实践创新能力的重要驱动作用，实现学科教育与技能建设的有机结合。同时，为保障学生课余时间的上机实践和竞赛训练，可选择部分实验室实行开放式管理，挑选高年级的优秀学生从事实验室管理、维护等工作。这样既解决了实验室开放带来的管理人员不足的问题，又锻炼了学生的动手能力和管理能力。

3.2.3 产教融合“产业化”育人

充分利用区域产业优势、发挥企业的教育主体作用，以培养学生实践创新能力为目标，同时融入CDIO 工程教育理念，构建产教一体协同育人模式。从专业认识实习——课程设计实践——项目化实习实训，形成一套完整的校企合作实践教学体系[8-9]。以企业实际生产任务为指导，学校教师和企业导师联合传授，实现校内到校外实践教学的递进式延伸。

在校内实践教学阶段，高校定期从企业邀请具有丰富实践指导经验的行业专家到校开展系列讲座、培训或指导课程设计实践，将行业前沿的先进技术、企业典型项目案例介绍给学生，有针对性地引导学生锻炼和提高专业技能，也可将讲座中的相关内容融入课程设计环节的项目设计中，使学生全面了解工程项目开发流程，实现理论到实战的过渡。

校外实践教学环节主要围绕校企合作实践基地开展，并在实习实训的全过程实行“校企共管”。通过企业实习使学生了解企业文化、专业工程背景、知识能力要求，感受工程氛围和专业使命，在提高和巩固理论知识的同时，学习工程技术、项目流程、行业法规等方面的知识，培养分析和研究工程问题的能力。企业实训环节主要以设计、研发部门为教学实践主线，由企业导师为主，学校教师配合，双导师指导和评价。实训内容结合企业生产实际，将问题分析、设计建模、程序开发测试等过程嵌入实训项目中，突出工程应用能力的训练，提高学生解决复杂工程问题的能力。

3.3 课程思政全过程融入

以课程思政为载体，寓价值观引导于知识传授中。结合程序设计类课程的特点，深入挖掘思政元素与课程知识的显性融入点。通过科技前沿典型案例、优秀人物事迹、线上主题讨论、资料搜集探究等方式，将思政元素渗透式融入课程教学的全过程中[10]。同时，开发和用好隐性思政教育载体，如预习任务单、实验报告上打印的思政寄语，钉钉班级群中转发“学习强国”平台的爱国主义教育文章、科技创新报道，师生的榜样示范等，使学生随时随地、潜移默化的受到影响教育。

积极拓展课程思政实施路径，充分发挥课内外教学的主渠道作用，理论与实践相结合，实现知、情、意、行有机统一。首先，在线上线下混合式教学过程中，通过思政元素的显性融入和隐性教育资源的有效利用，实现显隐教育协同育人。其次，针对程序设计课程注重实践创新的特点，挖掘科学精神、工匠精神、团队合作等思政要素，结合课程实验、课程设计等课内实践教学环节，培养学生的科学思维和科学方法，塑造学生的探索精神和工匠精神。另外，依托学生科创社团、教师科研项目、学科竞赛、企业实习实训等第二课堂，开辟思政育人新途径，使第一课堂的知识在实践中得到巩固和提升，构建双课堂协同育人机制，全链打通思政育人环节，实现课程思政的全过程、全方位育人。

3.4 考核评价多元化融合

针对程序设计类课程实践性强的特点，取消原有的单一考核方式，建立“校企共评”多元化考核评价体系，使考核覆盖课程的教学全过程，实现诊断性评价、过程性评价和终结性评价相结合。通过全过程动态评价，以评促学，以评促育，实现对学生的实时教育和激励。考核方式和评价标准采用与企业联合制订的考评体系及技能量化指标体系，按照企业标准对学生进行考核。考核内容全面多样，在理论知识和实践技能考核的基础上增加思政考核要素，将学生的思想品德、职业素养、纪律观念、创新意识、团队合作精神等元素都纳入考核。在评价主体的选择上，既有授课教师，也有企业导师，同时充分发挥学生的评价主体作用，融入学生自评、小组互评等多种形式。结合信息技术提供的学习统计数据分析实现线上线下全面科学的评价，使学生的每一项得分都有据可循，体现出成绩评价的全面性和严谨性。

4 实践效果分析

多维融合式创新教学模式在我院校企合作专业程序设计类课程的教学中进行了不断的实践、探索和改进，近年来取得了显著的成效。

（1）通过课前-课中-课后的混合式教学实施，实现了全程以学生为主体的互动参与式教学，极大地提高了学生的自主学习意识，学生从原来的“课上不懂，课下不练”变为现在的“主动学习，自主探究”，整个班级的学习氛围大幅提高。学生对课程的知识体系有了较完整的认识，能根据思维导图建立清晰的解题思路和编程思维，分析解决问题的能力显著提升。

（2）多层次递进式实践教学环节实现了双课堂协同育人，学生经过由浅入深、由易到难的渐进式实践训练，自主探究能力、编程应用水平以及实践创新能力都得到显著提高。另外，学校、企业的多主体参与，实现了专业与职业相结合、实习与就业相结合、教学与科研相结合的产学研一体化。

（3）将学科教育、技能培养和思政育人有机结合，实现了知识、能力和素质的一体化培养。学生的主体意识和专业使命感增强，运用所学知识解决实际问题的兴趣明显提高。更多学生积极参与到科技创新中，参加各级各类学科竞赛和创新创业大赛，取得了优异成绩，培养了学生的创新思维、实践技能和团队协作能力。

5 结语

程序设计能力作为新工科专业人才的必备技能，给程序设计类课程的教学提出了更高要求。本文结合教学实际，改革传统教学模式弊端，以能力为导向聚焦学科核心素养目标的设计，构建理论教学多平台、实践教学多层次、思政育人全程化、考核评价多元化的多维融合式创新教学模式。通过双课堂理实融合式教学，不仅提高了学生的自主学习能力和实践创新能力，而且全程以课程思政为载体实现对学生的思想引领和价值塑造。在新教学模式下，可以强化程序设计课程间的知识交叉融合，在课内课外多层递进式实践教学过程中实现学科知识的自然整合和相互渗透，提炼学科体系中的共性思维，突出计算思维培养，全面提升学生的综合软件工程素养，实现专业能力的贯穿培养和课程间的思政协同效应。经过在我院校企合作本科专业的课程教学改革试点，教学效果显著，该模式可为工科专业程序设计类课程及其他实践类课程的教学改革提供思路和参考。教学模式改革是一个长期的过程，需要紧密结合新时代行业发展需求，不断进行探索和优化，才能更好地为社会培养全面发展的高素质应用型人才。