算法分析與設計課程思政教學研究與實踐

劉 偉，胡 為，李小智，晏峻峰

（湖南中醫藥大學 信息科學與工程學院，湖南 長沙 410208）

0 引 言

2017 年2 月27 日，中共中央、國務院印發《關于加強和改進新形勢下高校思想政治工作的意見》，在意見中指出：充分發掘和運用各學科蘊含的思想政治教育資源，健全高校課堂教學管理辦法[1]。2019 年8 月，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發了《關于深化新時代學校思想政治理論課改革創新的若干意見》，提出要“建成一批課程思政示范高校，推出一批課程思政示范課程，選樹一批課程思政教學名師和團隊，建設一批高校課程思政教學研究示范中心”。如何實施課程思政，成為高等教育界關注的焦點[2-4]。

針對計算機類課程的課程思政，當前也有一些教師開展了相關研究工作。文獻[5]中研究如何在計算機組成課程中融入思想政治教育,分析了計算機組成課程專業內容與思想政治教育內容之間的聯系，提出了在課程教學中融入思想政治教育的切入點，介紹了相應的計算機組成課程思政教學實踐經驗。文獻[6]中分析密碼學課程的教學現狀和課程思政實踐的重要意義，提出在密碼學課程中貫穿哲學、美學和愛國主義等人文素質教育，進行課程思政的實踐。文獻[7]中構建融入思政要素的理論教學環節和多層次實踐教學環節，將課程思政應用于C 語言程序設計課程教學，最后通過統計數據說明思政教育教學效果。

算法分析與設計是計算機科學與技術、人工智能、數據科學與大數據技術、醫學信息工程、信息管理與信息系統、軟件工程等專業本科生的一門非常重要的核心專業課，在計算機相關專業學生的就業、考研等過程中，本課程相關內容都是重要組成部分之一。針對該課程的課堂和實踐教學改革已發表了一系列成果[8-10]，但是如何開展本課程的課程思政教育相關成果較少。

1 算法分析與設計課程思政示范課程的建設

1.1 完善和革新課程教學目標和教學評價

在傳統知識傳授的基礎上無縫嵌入思政教育，并在原有的課程教學大綱中補充相應的內容，可以從以下4 個方面入手。

（1）在原有課程教學大綱中通過構建思政案例及思政要點關聯矩陣，建立案例和思政內容之間的映射關系，科學合理地制訂和明確“育人目標（思政目標）”。

（2）構建教學內容與思政元素之間的關聯矩陣以及構建思政案例與思政要點之間的關聯矩陣，建立“教學內容—思政元素—思政案例—思政要點”之間的映射關系。

（3）優化和完善課程實驗教學大綱，將思政教育元素合理融入課程實驗實踐環節。

（4）革新課程思政教學效果的評價。通過向學生發放調查問卷、設計并使用《課程思政育人教學效果評價表》等形式收集并分析課程思政的教學效果。

表1 是一個思政案例與思政要點的關聯矩陣示例，結合教學內容選取思政案例，并明確案例所對應的思政要點。通過表格的形式來呈現，清晰直觀，一目了然。

表1 思政案例及思政要點關聯矩陣示例

1.2 優化和改進課程教學內容和教學手段

在教學過程中，結合課程思政目標來合理調整教學大綱和教學內容，適時將思政素材和實例引入課堂教學和實驗教學。

例如在講解單源最短路徑問題之Dijkstra 算法時，向學生介紹荷蘭杰出計算機科學家、圖靈獎獲得者、計算機科學教育杰出貢獻獎獲得者艾茲格·W·迪杰斯特拉的事跡，結合他在計算機界和教育界的突出貢獻向學生傳遞偉大科學家對于夢想的追求和職業的熱愛，將理想和信念教育與專業知識講解相結合。在講解馬的遍歷問題時向學生介紹中國象棋的博大精深，中國象棋是中華民族的文化瑰寶，是人類文明進化史的重要發明。象棋文化背后有著深厚的歷史底蘊與文化內涵，再通過引入中國象棋中馬的行走規則講解如何用計算機求解馬的遍歷問題，將知識的講解和中華傳統文化教育緊密結合，通過中國象棋傳遞文化自信。

融入思政元素的算法分析與設計課程教學內容優化示例見表2。

將課程思政元素融入教學設計，不斷擴展和完善算法分析與設計的課件和教案。融入課程思政元素的課件組織示例見表3，教案示例節段見表4。

通過實驗和實踐等環節培養科學辯證思維，可以更好地認識世界和改造世界。在算法分析與設計的實驗實踐環節，精心設計和命制實驗練習題，合理將思政元素嵌入到實驗實踐教學中。例如，在求解最小生成樹的Kruskal 算法及所采用的數據結構“并查集”的編程實驗中，結合新冠肺炎疫情中的人員隔離問題，要求學生運用所學知識計算需要隔離的總人數。該實驗練習題的詳細信息，見表5。

表3 融入課程思政元素的算法分析與設計教學課件組織示例（最長公共子序列問題）

表4 融入課程思政元素的算法分析與設計教案示例節段（快速排序算法）

一方面在題干中嵌入思政內容，另一方面讓學生懂得理論聯系實際，學以致用，用所學知識解決實際問題。

此外，在算法分析與設計課程的教學過程中，將課堂討論、翻轉課程、問題驅動教學等教育形式和教學方法與課程思政相結合，通過多樣化的形式，將思想政治教育融入專業知識的講授，實現“教書”與“育人”的融合。

1.3 課程思政教學素材管理系統的研發

以算法分析與設計課程思政教學素材的信息化管理為入口，研發了計算機類課程思政教學素材管理系統。通過本系統，結合人才培養實際，從人（優化矩陣乘法的先驅Volker Strassen、動態規劃算法的創始人Richard Ernest Bellman 等）、物（《孫子兵法》與分治算法、中國象棋與馬的遍歷問題等）、事（親子鑒定與最長公共子序列算法、智慧城市與最短路徑問題等）等方面收集和整理多種不同類型的計算機課程思政教學資源。該系統可以推廣至其他專業，系統有助于整合課程思政教學資源，全面服務于課程思政工作的開展。

表5 隔離統計信息表

計算機類課程思政教學素材管理系統基于B/S(Browser/Server，瀏覽器/服務器)架構，包括系統管理員和教師兩類用戶。系統核心功能包括素材上傳、素材查詢、素材查看、素材下載、素材審核、素材統計和素材評論等，實現了思政素材管理的規范化和信息化。

計算機類課程思政教學素材庫管理系統可面向所有教師開放，方便相關教師及時上傳、獲取、更新和分享教學素材。目前，素材庫已收集和整理多種不同類型的教學素材近1000 件，包括圖片、文章、視頻、動畫、電子書等多種素材，并明確教學內容、思政元素、思政素材、思政要點等之間的對應關系，以便更加高效地開展課程思政工作。

2 算法分析與設計課程思政經驗的推廣

通過建設算法分析與設計思政示范課程，總結和積累專業課程如何實施課程思政的經驗和成果，初步提煉出一套凸顯課程特色的系統化課程思政建設體系，該體系通過適當的修改和調整，可推廣并應用于其他專業的所有專業課程。算法分析與設計課程思政示范課程建設體系結構圖見圖1。

圖1 算法分析與設計課程思政示范課程建設體系結構圖

基于算法分析與設計課程的課程思政經驗，在后續工作中，將進一步分析和挖掘計算機類課程在課程思政方面的共性，為高校計算機專業課教師實施課程思政提供一套整體框架和操作指南。

3 結 語

課程思政是傳統課堂教學知識講授的一種補充，也是一種趨勢。應在專業課程教學中無縫融入思政教育，充分發揮課堂主渠道的作用，并科學合理地將德育工作落到實處。凸顯計算機類課程特色的系統化課程思政體系建設和計算機類課程思政教學素材管理系統研發，在實際教學工作中取得了良好的效果，并且示范課程教學可以推廣并應用至各類專業課程的課程思政工作，具有良好的實用價值。

在后續工作中，我們將從課程思政與教學內容融合的精細化、課程思政示范課程建設體系的具體化、課程思政教學素材管理系統功能的智能化等方面開展更為深入的研究；同時，不斷收集和整理更多高質量的課程思政素材，更好地為專業課程，特別是計算機類專業課程的課程思政提供指導和服務。