计算机与程序设计基础（C++）课程思政实践探索

   江  敏，黄晓涛  

华中科技大学网络与计算中心  湖北武汉 430074

[摘  要]：为了全面落实习近平总主席提出的“立德树人，育人为先”教育方针，全面推进各类课程与思想政治理论课同向同行，实现协同育人教育理念。作为长期在高等学校从事计算机基础教育的教学工作者，积极学习习近平总主席的系列讲话和文件精神，深刻地认识到课程思政不仅是课程思想观念的改变更是一种教育理念的更新。在《计算机与程序设计基础（C++）》课程中，从教学大纲、教学目标着手，积极探索将思政元素有机融入课程教学过程的方法和手段，重构教学设计，挖掘若干有思政意义的教学实例对学生进行潜移默化、润物无声的思想政治教育，将传统计算机基础课转变成融入思想政治教育的综合课程。达到将知识传授、能力培养与价值塑造融为一体，全面推进课程思政建设的教育目标。

[关键字]：课程思政； 思政元素；思政目标；教学设计；教育目标

[基金项目]2019年度国家教育部产学合作协同育人项目“‘计算机与程序设计基础(C++)’示范课程建设” （编号：201902100021）；2023年度华中科技大学校教改项目“以科学思维为核心的‘计算机与程序设计基础’课程思政探索”（编号： 27）。

[作者简介]江敏 (1972-),女，湖北武汉人，汉，硕士，华中科技大学网络与计算中心计算机基础教研室讲师，主要从事计算机基础教学和相关研究；黄晓涛(1966-),女，湖北武汉人，汉，博士，华中科技大学网络与计算中心计算机基础教研室教授，主要从事计算机基础教学和相关研究。

[中图分类号]：G648.1   [文献标识码]：A   

引言

教育部于2020年5月印发的《高等学校课程思政建设指导纲要》为每一位教育工作者指明了方向：在全国所有高校和所有学科专业全面推进课程思政建设，构建全员全程全方面育人的三全育人模式。全体教师必须提高认识和政治站位，从培养有中国特色的社会主义接班人的角度深刻认识课程思政的重大意义，准确把握课程思政的基本原则^[1]。

传统课堂上，教师只需要关注课程专业内的知识内容和体系，而很少关注到学生的思想动态，更不会注意学生的思想政治觉悟方面的问题。而现在强调的课程思政则要求老师从教学目标、教学大纲、教学内容、教学设计等多个维度融入思政元素，将传统单纯的专业课或基础课都转变成融入思想政治教育的综合课程，所以说课程思政不仅意味着课程思想观念的改变更意味着一种教育理念的更新。从教育理念来看，课程思政是试图扭转所谓“知识至上”和“价值中立”的教育理念，打破以往把学生的思想政治教育当作仅仅是思想政治课程的教学目标和思想政治课老师责任的错误认识。强调高校所有老师在其所有课堂上都必须不仅承担起教书的任务还必须承担起育人的责任，所有老师在其所有课堂上都必须深入挖掘蕴含在专业知识中的思想教育资源，将思政元素有机融入专业课程的教学过程，对学生进行潜移默化、润物无声的思想政治教育，将知识传授、能力培养与价值塑造融为一体，将专业知识传授和思想政治教育相统一^[2]。

1《计算机与程序设计基础（C++）》课程概述

在我校《计算机与程序设计基础（C++）》是面向所有的非IT专业理工科学生开设的一门计算机类的基础课程，在大一上学期进行。教学内容包括计算机基础概论和C++程序设计，且以C++程序设计内容为主，教材是电子工业出版社出版的自编教材，其中计算机基础概论部分内容占篇幅一章，内容包括计算机的发展史、冯诺依曼计算机工作原理、计算机的信息存储和计算机程序设计算法基础。C++程序设计部分的内容分8章介绍，包括C++程序设计的基本语法体系和程序设计的基本方法论。

该门课程教学的知识目标是：

1）在了解计算机自动执行的本质和程序设计重要性的基础上，掌握计算机中的信息存储和工作原理。

2）在了解C++程序设计语言基本语法结构的基础上掌握程序设计思路和基本方法。

能力目标是：

1）让学生掌握编程等计算工具、初步具备用抽象/算法等思维方式分析、重构、归纳和解决问题的能力。

2）训练学生利用计算机解决生活、学习、专业领域中实际问题的意识与能力。

素质目标是：

1）培养学生严谨求实的科学素养和精益求精的职业精神。

2）培养学生的大国工匠精神，激发学生的爱国情怀和民族自信心。

通过以上三位一体的课程教学目标，希望在《计算机与程序设计基础（C++）》的课堂中创新课程思政教学模式，将思政元素和教学内容完全融合，使课堂不仅是传播知识的主战场也是弘扬主旋律、正能量的主阵地。

2《计算机与程序设计基础（C++）》课程的思政目标及设计

计算机技术是人工智能、5G时代人才不可或缺的基本技能，是学生未来职业技能的关键保障。在教学过程中深入挖掘《计算机与程序设计基础（C++）》课程的思政元素，以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，坚持知识传授和价值引领相结合，在教学中融入社会主义核心价值观，引导学生树立正确的世界观、人生观、价值观，提高学生明辨是非的能力，养成严谨的科学素养。

程序设计是一门实践性很强的课程，编写程序是贯穿始终的行为，所以程序设计过程中所隐含的“大道至简、严谨求实”的科学素养和“无规矩不成方圆”的做人原则是贯穿课程始终的，可以真正的做到潜移默化，润物无声。教学过程中将生活中的真实案例引入课堂，贴近学生生活，学生通过课堂所学知识解决案例问题更能引起共鸣，然后以此为契机引导大家思考问题，挖掘人文内涵，培养学生的家国情怀、个人品格和科学观，学会做人做事的道理。达到既掌握课堂知识的目的又及时消化知识并用于解决实际问题。学生获得成就感的同时从中获得感悟并影射日常生活，从而达到思政育人和课程知识的互融互通。表1是《计算机与程序设计基础（C++）》课程中思政教育内容与专业知识点的对应关系。

表一

3《计算机与程序设计基础（C++）》课程思政的实施过程

3.1制定教学计划全方面开展课程思政

《计算机与程序设计基础（C++）》是培养学生计算思维和课程思政育人的极佳载体。该课程成功申报国家一流线下本科课程，而且在中国大学MOOC上已经上线6期，已经建成了比较成熟完备的线上线下教学资源。在此基础上课程教学团队重新梳理教学内容，积极挖掘课程思政元素丰富教学内容，在课程教学内容的设计、教学模式和方法等各方面进行了全方位的探讨和革新，重新设计了包含课程思政内容的教学大纲，在中国大学MOOC的线上资源中增加了课程思政的教学案例，综合运用案例教学、启发式教学、情景教学、小组讨论、小组合作完成项目等教学手段和方法促进网络信息技术与专业教学的深度融合，开发并完善课程思政资源，实现线上互动和线下课程相结合的育人模式。注重教材、教师和教学三大要素，定期在教学团队中开展培训和教学研究活动，积极探讨课程思政教学方法和教学思路，共建共享课程思政教学资源。

在课堂教学中，集团队之合力深入挖掘蕴含在课程知识点中的思政元素，处理好在教学中引入课程思政的时机和方式、教学活动的组织等，真正做到潜移默化润物无声。实际授课过程中经常采用问题创设、案例导入、故事导入等方式引到学生思考、讨论，灵活组织课程思政教学活动，提升思政融入深度和教学效果。通过线上学习平台课前可以预先将学习资料和相关问题展现，为学生预留出充分的思考时间和空间，课堂上进行有效的讨论，形成终结性的正确的、有意义的结论，在很多时候这里所谓的正确的有意义的结论往往就是代表正确价值引领的思政元素，课程思政目标同时达成^[3]。

3.2课程思政教学实例

知识点1：计算机中信息数据的存储

计算机是一种能够存储数据并自动计算的信息处理设备。生活中的数据大都是用10进制表示的，那么计算中如何表示数据的呢？在开始学习课程时这是必须弄清楚的首要问题。

问题导入教学方式：课前在SPOC教学平台发布预习思考的问题。

1）计算机处理的数据类型有哪些？为什么要分类存储和表示？

2）将10进制数13.3125和13.313转换为2进制数，然后思考计算机中要存储这样的数值数据必须解决那些问题？具体是如何处理的？对后续的程序设计有什么影响？

3）同类型的数据为什么必须指定固定长度的存储空间来存储，是不是有浪费存储空间的嫌疑？这种处理方式带来的弊端是什么？

4）原码可以存储数值数据为什么还要引入补码？

通过讨论得出的一致结论是需要解决如下问题：小数点的存储、正负号的处理、实现存/取的一致性、在考虑数据存储的同时还要考虑数据计算的便捷性和可实现性。在此基础上数据溢出问题带来的计算机处理数据的局限性、计算机中浮点数是不精确的和计算机中定点数是以补码形式存储等关键问题也就不难理解了，而且可以入心入脑，留下深刻的印象，为后续的程序设计做好铺垫。

故事导入1：课程中引用了一个非常著名的案例，1991年海湾战争中，美军Dhahran营地的爱国者导弹未能有效拦截飞毛腿导弹。

故事导入2：计算机中因为数据的溢出而导致的严重问题案例：美国阿丽亚娜5型火箭因溢出问题升空37秒后发生爆炸。

课后提供资源链接让学生详细阅读相关内容，学生也可以自行上网搜索更多相关信息，加强对知识点“计算机中数据存储”的认识和理解，主要是为后续进行程序设计处理数据时需要注意的问题作铺垫、避免入坑。

知识点1所蕴含的思政内容：

1）科学容不得半点马虎，培养学生“精益求精，严谨细致”的科学素养。

2）事情可能存在两面性，是双刃剑，解决一个问题的同时可能会引出新问题，所以未来要依靠大家在此基础上继续研究，创新发展。

3）考虑问题要全面，要着眼全局，眼光长远。生活中我们不能只注意眼前的苟且，而要树立长期的发展眼光。

知识点2：循环结构

程序设计就是根据算法使用某种程序设计语言写出程序的过程。而算法是解决问题的方法步骤，是有流程的。任何复杂的算法都是由顺序结构、选择结构和循环结构组成的。其中循环结构是解决复杂问题的核心步骤，它可以将复杂问题简单化，化繁就简。

情景教学方式：用视频的形式跟学生展现社会上和校园里存在着各种不同名目的诈骗、套路贷等现象。最后聚焦到具体的套路贷事件。无抵押贷款10000元，贷款期限1年，年息是5%（即每天只需支付5元的利息）。附加条款是1年后如果逾期没有还款，利息翻番。

实践教学方法：用所学知识解决生活中的实际问题。请编写程序计算半年到期后一次性应偿还本金和利息一共多少钱？如果1年后未能如期偿还本息那么结果如何呢？该程序在整个程序设计过程中并没有难度，大部分同学很快可以写出相应的代码并运行。

面对程序的运行结果绝大部分同学都不敢相信，然后引导学生分析讨论该案例的套路点在哪？通过课程资源平台表达各自的感想。

知识点2所蕴含的思政内容：

1）引导学生意识到“套路贷”的危害性，不能触碰。看待事物不能被表面现象迷惑，而是要养成勤思考的习惯，揭开现象发现本质。

2）引导学生要发扬中华民族勤俭节约的优良传统，建立“学问勤中得，富裕俭中来”传统美德。

知识点3：函数

使用函数是为了程序的逻辑更加清晰，将相对独立的功能代码写成函数，可以增加程序的可读性并有益于代码的维护。结构化的程序设计方法就是利用函数将复杂的问题从上到下的逐步分解，直到每个问题变成容易解决的小问题为止，如果每个小问题都解决了那么整个大的复杂问题也就得以解决。所以函数在程序设计课程中具有举足轻重的地位，是学习程序设计者必须掌握的内容。

启发式教学：1）在选择结构部分同学已经掌握了如何用选择结构编写程序实现求解一元二次方程根的数学问题。2）在数组一章又进一步学习了如何用程序设计方法求解多个一元二次方程根的问题。3）那么有没有比数组更好的方法来求解多个一元二次方程根的问题？

通过讨论得出的结论是：求解一元二次方程根的问题是一个相对独立的功能，可以编写一个函数完成该功能，然后只要反复调用该函数就可以得到不同方程的根。

下面以函数fun1()和fun2()为例讲述函数调用过程中发生的入栈和出栈的过程。

每次函数调用，操作系统都会在栈中创建一个栈帧（stack frame）。正在执行的函数参数、局部变量、申请的内存地址等都在当前栈帧中，也就是堆栈的顶部栈帧中。如下图所示：                              

 当 fun1 函数执行的时候，fun1 函数就在栈顶，栈帧中存储着 fun1 函数的局部变量x，输入参数等等。当 fun1 函数调用 fun2 函数，当前执行函数就变成 fun2 函数，操作系统会为 fun2 函数创建一个栈帧并放置在栈顶。当函数 fun2() 调用结束，程序返回 fun1 函数，fun2 函数对应的栈帧出栈，顶部栈帧变又为 fun1 函数，继续执行 fun1 函数的代码，也就是说，真正执行的函数永远都在栈顶。而且因为栈帧是隔离的，所以不同函数可以定义相同的变量而不会发生混乱。

正确理解函数调用过程中的进栈和出栈过程，对于函数部分的相关知识点：变量的作用域生命周期、内联函数、函数参数传递顺序、函数的返回值等顺理成章，容易理解。

问题导入：进栈出栈过程由谁完成？

讨论结果：操作系统协助完成。在此可以联系概论部分讲述的操作系统作用，引出有关操作系统作用和功能的大讨论。            

知识点3所蕴含的思政内容：

1）自顶向下的结构化程序设计方法将复杂问题不断分解为简单的易于解决的小问题。引导学生善于化繁为简，领悟“大道至简”的科学哲理。

2）函数调用时系统默默协助完成了很多工作，从代码层面看不到，引导学生明白“岁月静好是有人替我们负重前行”。

4 结束语

4.1教师思想认识的提高

习近平总书记说过“教育者要先接受教育”。关于课程思政，首先要解决的是教师的思想认识问题。通过课程教学实践每位教师从内心深处认识到《计算机与程序设计基础（C++）》课程蕴含丰富的思想政治教育资源，同样承担着引导学生思想政治素质教育的使命和责任。如果保证学生在学习过程中是“信而学”，她就有动力，而且往往是真信真学，愈信愈学，愈学愈信。学生在“信而学”状况下，无论是思政课程还是课程思政做起来都会得心应手、出现成效。从这个角度来说，老师更会注重在学生面前的一言一行，作为教师一旦站在讲台上，他的行为举止规范性本生就是一种思政教育，每位老师都要树立“我站在课堂上授课就是思政”的理念。

4.2学生课程思政效果的体现

课程思政是将正确的政治思想、正确的价值观和科学素、养家国情怀等正能量的情感融入专业课程，以培养又红又专、德才兼备、全面发展的社会主义建设者和接班人。所以课程思政既具有一般专业课程关于专业知识传授与应用的教学目标，又具有德育的过程目标，两者之间虽然是融会贯通的，但传统的对专业知识传授与应用的教学目标是否达成的评价方式显然不适合德育目标是否达成的评价^[4]。课程思政的立德树人目标具有远期效应、具有潜在性、综合性和发展性，难以在短期内做出准确、合理、定性的评价。这也决定课程思政的评价只能更多的关注教学的过程性评价，从教师的教学理念、教学目标去判断衡量^[5]。目前主要采取课堂讨论互动环节、实验报告总结环节与线上交流几个方反馈课程思政的授课效果。从两个学期的教学结果来看，不管是课堂互动还是实验报告总结，针对教学过程中设计的每一个教学案例，最后从学生反馈的信息可以看出课程设计的思政点都能达到预先设计的教学要求和目的。

教师的教学和学生的学习其实是一个教学相长的过程，在《计算机与程序设计基础（C++）》课程教学过程中融入思政教育，与思政课程同向同行，将师生的教与学都带入了一个新的领域。教师通过以德立身、以德立学、以德施教来促进学生的德行成长，让他们用新视角、新理念、新方法去思考和学习，使专业知识传授和思想政治教育达到双赢效果，同时在此过程中教师也身体力行不断完善提升自己。当然在今后的教学中还要积极探索课程思政教学效果的量化指标，获取更丰富的价值信息，和学校教务处的管理政策和评价方式更好的融合，获取更长效的学生信息提高课程思政的教学效果。

[参考文献]

[1]习近平：《思政课程是落实立德树人根本任务的关键课程》[J]，《求是》2020年第17期

[2] 《把思想政治工作贯穿教育教学全过程，开创我国高等教育事业发展新局面》[N]（人民日报）2016年12月9日

[3]董尚文、杨海斌：《深刻认识课程思政建设的重大意义 深化课程思政教育供给侧结构性改革》[J]，《课程思政教学研究》2021年，第1辑·第1卷：起止页码4-8页。

[4]杨东、刘永斌：《新工科背景下高校机械专业课程教学与课程思政同向同行研究》[J]，《科教文汇》2021年第2期：起止页码50-51页。

[5]石书臣：《正确把握“课程思政”与思政课程的关系》[J]，《思想理论教育》2018年第11期第57-61页。

"Ideological and political practice exploration of Computer and Programming Foundation (C + +)"

Jiang Min, Huang Xiaotao

Network and Computing Center of Huazhong University of Science and Technology, Wuhan, Hubei province 430074

Abstract：General Secretary Xi Jinping emphasizes that strengthening morality and cultivating people is the top priority of higher education in China,and so must comprehensively promote the Curriculum Ideology and Politics construction. Under the background, As a long-time teaching worker engaged in basic computer education in institutions of higher learning, I deeply realize that the Curriculum Ideology and Politics not only means the change of course ideology but also means the renewal of a kind of educational idea, And based on the computer and programming (c + +) "course, from the teaching goal, teaching content, teaching design and so on multiple dimensions into the Curriculum Ideology and Politics, the ideological elements organic integrated into the teaching process, refreshment, silent in student ideological and political education, the traditional computer basic course into the integrated curriculum include ideological and political education. Integrating knowledge impartation, ability training and value shaping, comprehensively promoting the Curriculum Ideology and Politics construction.

Keywords: the Course on the Ideological and Political Dimension, the ideological elements, the ideological goal, teaching design