“红蓝交融”的计算机专业课程思政教学探索.pdf

65计 算 机 教 育Computer Education第 8 期2023 年 8 月 10 日中图分类号：G642“红蓝交融”的计算机专业课程思政教学探索李 勇，张志昌（西北师范大学 计算机科学与工程学院，甘肃 兰州 730070）摘 要：针对西部地方高校计算机专业课程思政实施中的现状和痛点，提出围绕“一个目标”、依托“两个主体”、构建“三个体系”、达到“四个实现”的课程思政设计原则，探讨如何在课程思政中融入“红色”奉献精神和“蓝色”工匠精神，将系统思维与计算机系统能力培养相结合，围绕“三纵六横”课程，形成“红蓝交融”的课程思政教育体系，最后说明教学效果。关键词：计算机专业；课程思政；红蓝交融；系统能力文章编号：1672-5913(2023)08-0065-05基金项目：西北师范大学“计算机系统能力课程思政示范团队”项目（2021135）；2022 年教育部产学合作协同育人项目“希冀平台中课程思政实施路径的探索与实践”（220506008240601）；国家自然科学基金项目“基于中文电子病历的临床医学事件时序关系识别与推理技术研究”（62163033）；全国高等院校计算机基础教育教学研究项目“社会计算跨学科计算思维能力的培养研究”（2020-AFCEC-355）。作者简介：李勇，男，副教授，研究方向为社会感知与社会计算，；张志昌（通信作者），男，教授，研究方向为自然语言处理，。0引 言大数据、人工智能和数字经济已成为经济发展和智能社会治理重要的驱动力，甘肃省作为西北地区陆上丝绸之路重要通道，是多民族聚居的经济欠发达地区之一，培养高素质的计算机专业人才是西部地区跨越式发展的重要支撑力量，但是受地理位置、经济欠发达等因素影响，如何培养出留得住、用得上、德才兼备的高素质计算机专业人才，已成为西部地方高校面临的一项重要课题。1课程思政教学现状和痛点分析当前，课程思政建设主要集中于课程知识点与思政元素如何融合，教学方式与评价方式如何适应课程思政教学改革等方面1。文献 2 提出了计算机专业课程思政实施的 4 个具体关键点；文献 3 提出了“课程思政+实践创新”的教学改革方案；文献 4 分析了课程思政在计算机系统能力培养中的重要性；也有针对数据结构5、计算机组成原理6、数据库7等计算机专业核心课程开展针对性的思政元素设计和实践。文献8中对新疆多民族聚居地区高校计算机专业课程思政实施途径进行总结，提出了“思政映射”实施方案。通过文献调研可发现，已有的课程思政实施方案存在 4 方面问题。（1）课程思政教学设计中，主要以技术名词堆砌的计算机发展史为主，思政元素难以融入专业技术点中，难以引起学生在认知上的共鸣。西部地方高校计算机专业学生在入学前对计算机相关理论接触较少，大多没有实际操作感受，由于专业课量大面广，在保证理论授课时长之下，难以拓展太多思政内容。计算机专业学生的学习目的性较强，更希望学习当前热门的计算机技术以应对毕业后的就业，因此，在授课过程中强行融入脱离实际的思政元素，会降低学生对专业课程的兴趣，产生负面影响。（2）课程思政实施过程中，缺少对我国计算机科学家特别是对扎根西部偏远地区的杰出人物无私奉献“红色”精神的挖掘。对新中国成立至今信息技术发展中“红色”历史的生动解读，可为学生传递正确的价值观和理想信念，进而激发202366计 算 机 教 育Computer Education学生的爱国热情和学习主动性，但是当前计算机专业课程思政未能与“红色”精神充分融合，说教式的思政内容难以让学生在理想信念上形成 共振。（3）传统计算机专业培养方案是按照计算机系统的层次结构安排专业课程9，这些课程一般将软件和硬件割裂开来，每门课程只聚焦于其中一个子模块，课程内容相互独立。教学过程强调从底层的硬件原理到上层的软件应用“纵向”分析，虽然简化了教学难度，但是忽略了软件和硬件课程之间相互联系的“横向”视角，导致学生视野狭窄，难以形成全局的系统思维，未能凸显出计算机体系结构发展演化过程中蕴藏的科学探索精神。（4）西部地方高校计算机专业的定位是培养西部地区经济社会发展过程中信息化建设急需的人才，但是由于西部高校师资力量相对薄弱，实验条件有限，开展校企合作的大型企业相对较少，学生只能通过课堂教学获得专业基础理论，难以将理论应用于解决实践问题，工程实践能力较弱。2课程思政设计理念已有研究表明10，课程思政理念对立德树人成效有着显著的正向影响，课堂设计在课程思政建设和立德树人成效之间起正向调节作用。计算机专业课程思政设计思路是将中国共产党领导科技工作者在百年奋斗史中形成的“红色”奉献精神，与国际信息技术发展过程中做出突出贡献的人物“蓝色”工匠精神结合（本文用“蓝色巨人”IBM 公司的“蓝色”标识信息技术领域的工匠精神），融入西部地域文化、西迁精神、产教融合和实践创新精神，围绕“三纵六横”课程和知识体系（“三纵”即人文、社会和自然科学三类纵向课程；“六横”即元典知识、通识知识、前沿知识、实践知识、方法知识和语言知识六类横向知识），将中华传统文化中系统思维与计算机系统能力培养相结合，形成“红蓝交融”的计算机专业课程思政教育体系。2.1设计原则“红蓝交融”的计算机专业课程思政教育体系设计原则是“围绕一个目标，依托两个主体，构建三个体系，达到四个实现”，逐步实现立德树人根本目标（如图 1 所示）。图 1 课程思政设计原则高校企业立德树人，为党育人，为国育才红蓝交融实践创新系统思维一个目标四个实现两个主体三个体系一个目标：紧紧围绕“立德树人，为党育人，为国育才”这一根本目标开展人才培养工作11。两个主体：充分利用高校和企业实践基地两个思政建设主阵地。三个体系：构建三个课程思政教育体系，以“典型人物”为核心的“红蓝交融”课程思政教育体系；以中华传统文化“系统思维”为基础的课程思政教育体系；以校企合作和产教融合为核心的实践创新课程思政教育体系。四个实现：通过“红色”典型人物事迹的学习，实现对新中国计算机发展历史的完整认知，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当；通过国际图灵奖得主等典型“蓝色”人物创新创业人生经历的学习，实现对精益求精的大国工匠精神、奉献精神的内化；通过校企合作和产教融合，实现学生综合能力提升和全面发展；通过中华传统文化系统思维和计算机系统能力的培养，实现知识传授、能力培养、素质塑造的统一。2.2实施路径2.2.1 校企两个主阵地师资队伍建设是关键课程思政建设的核心在教师，教师是教学改革、人才培养的核心力量，主要采取“建团队、设项目、搭平台、压担子”的做法不断为教师 赋能。“建团队、设项目”是指以专业课程教学团课程思政第 8 期67队为核心，安排政治过硬、师德表现过硬、专业能力过硬的教师担任团队带头人，以院级和校级自设课程思政项目为载体，积极引导教学团队挖掘专业课程的思政资源和内涵，引导教学团队积极申报课程思政项目，通过项目建设反哺和评估教学团队的课程思政效果，以评促建，以评促改，评建并举，重在内涵建设。“搭平台、压担子”是指设立院级产教融合中心，积极与大型企业对接，联合建立实践教学基地，积极拓宽专业师资的来源，与企业研发人员联合打造一支校内外专兼结合、双师结构合理的教学团队，搭建“产、学、研、用”综合实践平台，提高团队教师研发和实践创新能力。引导教师不仅要加入中国计算机学会、中国人工智能学会等“学术圈子”，还要引导教师进入行业技术中心、产业基地等“行业圈子”，把教师的学术论文、应用研发以及为行业提供的技术咨询报告等纳入考核范围，鼓励师生为西部地方企业服务，从而实现全员育人、全程育人和全方位育人。2.2.2 课程思政元素挖掘和提炼是核心（1）构建“红蓝交融”的课程思政教育体系。将新中国成立以来在信息技术领域做出过重大贡献的“红色”人物，以及国际图灵奖获得者等“蓝色”人物事迹融入专业课程。例如，深入挖掘王选、夏培肃等先驱人物在计算机专业领域的贡献和家国情怀，讲好中国故事，使学生能将“爱国情”“强国志”“报国行”内化于心，自觉地融入实现中华民族伟大复兴的奋斗队伍中，提高学生的政治意识、奉献意识、科学意识、国家安全意识等。（2）融系统思维和系统能力培养于课程思政。中国传统文化具有以人为中心的“天人合一”整体观，注重从整体上掌握事物，以知行合一作为自我修养的最高境界。计算机专业的系统能力要求在掌握计算机系统基本原理的基础上，深刻理解软、硬件之间的关联关系与逻辑层次，在计算机系统整体层面设计、实现、分析和优化软硬件12-13，达到将计算机系统呈现的外部特性与人机交互的便利相融合的目标，提高学生的人文素质、科学精神等。（3）融中华传统文化、西部地域文化和西迁精神于课程思政。一方面，在培养方案中加入“素质拓展与实践创新课程”学分，要求学生跨学科修读人文社会科学相关专业开设的“荣誉课程”，为学生奠定中华传统文化的元典知识、通识知识和前沿知识，培养学生的人文社会科学素养和社会责任感，使其在工程实践中能够理解并遵守工程职业道德和规范；另一方面，充分挖掘西部地区艰苦奋斗、勇于拼搏、勇往直前的地域文化，充分挖掘西部红色革命遗址的文化内涵和教育功能，充分挖掘西部高校在民族危难之际淬炼熔铸的“西迁精神”，充分挖掘西部地区涌现出的杰出校友事迹等，引导学生与党和国家，与民族和人民同呼吸共命运。（4）构建以产教融合、创新创业为核心的实践创新课程思政教育体系。通过校企双导师团队，引导学生与国内龙头信息技术企业密切合作，共同致力于解决西部地区信息技术领域关键技术瓶颈，助力西部地区重点企业做优、做大、做强，在企业调研、合作、研发中融入工匠精神和职业精神，对课程内容、教学形式、考核方式等全过程进行重构，在科技创新实践中培养学生甘愿为西部地区奉献的家国情怀，打造专业教育与思政教育的协同效应。3课程思政案例3.1“红蓝交融”课程思政案例在专业课程教学中融入“CCF 夏培肃奖”获得者于洪志校友的事迹14，知青出身的于洪志在既没有资料、技术，又缺乏设备的情况下，自学计算机技术和藏文知识，完成了中国第一个藏文操作系统。她带领团队首先提出藏文编码国际标准，用实际行动否定了国外反华势力污蔑中国“毁灭”西藏文化的言论。通过王选、夏培肃、于洪志等“红色”人物的事迹，结合我国“龙芯”CPU 以及存储器技术追赶历程，融入科技工作者的创新、奉献和合作精神，主动聚焦国家重大战略需求，鼓励学生为国家和民族的科技发展争光。通过冯 诺依曼、查尔斯 巴贝奇等国际计算机先驱人物“蓝色”人生经历，引导学生聚焦计算机科技前沿，提升学习专注度，引发知识共鸣、情感共鸣和价值共202368计 算 机 教 育Computer Education鸣，实现对新中国计算机发展史的完整认知，实现对信息技术领域“蓝色”工匠精神的认知。3.2计算机系统思维课程案例在专业课程教学中，引导学生理解图 2 所示的矩阵运算程序代码，在某些型号计算机上“按行”和“按列”两种不同方式对矩阵进行访问运算时间相差达到 20 多倍，引导学生思考“为什么两种访问方式会产生如此大的差异”，使学生明白要正确回答这个问题，仅仅拥有软件编程知识不够，还得结合“多级存储体系”原理；引导学生从计算机系统全局认识软、硬件的协同工作原理，使学生深刻认识到没有计算机系统理论知识，仅仅从软件层面无法解决遇到的问题。3.3企业实践案例团队师生与实践基地企业合作研发的一款大型数据库系统在上线运行初期比较顺畅，但运行半年后查询速度越来越慢，在大量测试中并没有发现软件错误。经过仔细研读，发现代码中大量存在“select*”形式的查询语句，理论上“select*”形式的查询代码并非错误，但在实际运行中，由于“多级存储体系”原理，当数据库中的数据量越来越大，查询时就需要将大量数据从“硬盘”传送到“内存”再传送到“CPU”，造成系统巨大输入/输出开销。通过企业实践案例引导学生认识到理论联系实际的重要性，培养学生的工匠精神，提高师生实践创新能力。从 2020 年开始，以计算机专业工程认证为契机，在已形成的学科建设经验基础上，提出了“红蓝交融”课程思政教育体系，对培养方案和教学大纲进行修订。“红蓝交融”的课程思政教学方案从 2019 级开始试行和推广，并与之前的课程教学效果进行比较，取得了较好的效果，对比结果如图 3 所示。4课程思政教学效果经过多年教学实践，培养了一大批能够扎根西北，留得下、用得上、干得好的计算机专业人才，毕业生遍及甘肃、青海、宁夏、新疆、西藏等西部省区，特别是为甘肃省地方高校培养了近40%的计算机专业教师，毕业生成为西部地区信息化建设的骨干力量。图 2 计算机系统思维课程案例图 3 课程思政实施效果对比0102030405060708090100满意度/%2021年2022年课程思政第 8 期69参考文献：1 李志华,张烨超,詹国华.数据结构课程思政建设的探索与实践J.计算机教育,2021(7):64-67.2 齐恒,王宇新,葛宏伟,等.计算机专业课程思政建设的4个关键点J.计算机教育,2021(8):50-53.3 王赛娇.“课程思政+实践创新”的计算机专业课程教学改革研究J.计算机教育,2021(5):91-95.4 陈秋莲,吴旭,孙宇,等.融入课程思政的计算机系统能力培养途径探索J.计算机教育,2022(4):29-32.5 王新宇,潘雨青.数据结构课程思政教学设计与实践J.计算机教育,2021(1):97-100.6 周丽华,周俊华,肖清.计算机组成原理课程思政教学的探索与实践J.计算机教育,2022(2):37-40.7 王若宾.数据库课程思政案例设计与教学实践J.计算机教育,2022(2):51-55.8 陈燕红,谢卫国.新疆高校计算机专业课程思政探索与案例分析J.计算机教育,2020(1):20-23.9 巨亚荣,王伟嘉,宁亚辉,等.面向计算思维培养的计算机系统教学设计J.计算机教育,2021(4):93-97.10 王英龙,李红霞.课程思政对立德树人成效的影响研究J.中国大学教学,2021(12):69-73.11 周欢,江兆银.产教融合背景下的大数据技术与应用专业建设J.计算机教育,2021(9):108-112.12 陈智勇.计算机科学与技术专业学生系统能力培养的改革与实践J.计算机教育,2019(3):58-61.13 鲍培明,吉根林.新工科背景下计算机系统能力培养实践探索J.软件导刊,2020,19(12):5-9.14 张民.用信息技术架起民族交流的桥梁:专访2018CCF夏培肃奖得主于洪志教授J.中国计算机学会通讯,2020,16(1):70-74.（编辑：宋文婷）学习主动性主要对本科教学中要求必须进行考核的“五个环节”进行对比，包括课前预习、平时作业、课堂讨论、中期考试、课外阅读与课外辅导 5 个方面。2018 级以前的学生在“五个环节”中除中期考试之外的 4 个环节完成主动性不足 50%；为了督促学生加强学习，中期考试难度较大，及格率通常不足 60%；学生上课过程中在雨课堂平台的签到率也不足 95%。自从实施“红蓝交融”课程思政教学方案之后，“五个环节”的完成主动性方面都提升到70%以上，雨课堂平台签到率近 100%，期中考试及格率也有较大提高。可见，“红蓝交融”课程思政的融入，有效激发了学生学习主动性，提升了课程教学质量，增强了学生积极向上的学习态度。学生在“挑战杯”“蓝桥杯”等国家级竞赛中的获奖级别也有质的飞跃，参加“中国高校计算机大赛团体程序设计天梯赛”的团队成绩在本地区同类高校中有较大进步。学生教学评价主要包括期末在教务管理系统上对教师打分、学习满意度在线调查问卷等方式。每学期期末，学生在系统上选修下学期的新课之前，必须对本学期已完成的课程任课教师的教学态度、教学方式、教学成效等进行匿名评教打分。通过历年来教务管理系统上的学生评教对比发现，“红蓝交融”课程思政方案实施后，学生对课程的评教满意度、对教师的匿名评价都明显提高。学习满意度是由任课教师发布在线问卷，学生在线匿名完成填写。调查发现，“红蓝交融”课程思政方案实施后，学生对教学内容的满意度由过去的 86.42%显著提高到 94.03%，对课程的整体满意度也提升较大，学生在职业规划中计划考研的人数显著提高，说明课程思政元素中的“红蓝”典型人物起到了潜移默化的作用，有志于科研报国的学生显著增多。“红蓝交融”课程思政方案的实施使任课教师的教学热情、教学能力、职业素养等也提升较大，近 3 年来，教学团队中多名教师获得校级以上教学成果奖励。教师十分重视课程思政的教学效果，不断凝练和更新课程思政实施方案，建立了有效的评价反馈机制，真正做到了课程思政的“润物细无声”。5结 语培养德才兼备的计算机专业高素质人才是西部地区跨越式发展的重要支撑力量，也是西部地方高校的重要使命。“红蓝交融”的计算机专业课程思政教学实践表明，新的课程体系强化了专业课程育人功能，突出了个人成长与民族复兴的关系，将国家需要与个人奋斗结合起来，实现了专业教育与思政教育的双赢。经过近 40 年的学科建设以及近年来的课程思政教学实践，取得了良好的教学效果，为进一步加强西部地方高校计算机专业的课程思政建设提供了新的思路和方法。