生物醫學工程專業《C語言程序設計》課程思政教育創新研究探索*

楊春蘭 吳水才 周著黃 賓光宇 吳寶晶 廖滿媛

（1.北京工業大學環境與生命學部；2.北京工業大學馬克思主義學院；3.北京工業大學創新創業學院）

一、《C語言程序設計》課程思政教育創新背景

（一）時代背景與要求

習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上提出：“高校思想政治工作關系高校培養什么樣的人、如何培養人以及為誰培養人這個根本問題。要堅持把立德樹人作為中心環節，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現全程育人、全方位育人，努力開創我國高等教育事業發展新局面”[1]。而隨著我國經濟社會發展進入新發展階段，貫徹“創新、協調、綠色、開放、共享”的新發展理念，要求理工類專業課程更要聚焦科學思維方法的訓練和科技倫理的教育，更需要培養學生探索未知、追求真理、勇攀科學高峰的責任感和使命感，更需要培養學生精益求精、持之以恒的大國工匠精神。

以往國內計算機類課程教學實踐只注重操作技能以及專業知識的培養，難以適應新時代新發展階段下對人才培養的新要求。如何將科學思維、工匠精神、創新意識、奮斗精神等思政元素融入計算機類課程教學，是當前工科應用型人才培養面臨的重要任務和亟待解決的主要問題[2-4]。

（二）課程定位

《C語言程序設計》是工程類學科有關程序設計知識和能力培養的重要課程，也是生物醫學工程本科教學計劃的公共基礎課。面向非計算機專業學生的計算機基礎教育，將直接影響我國各領域中計算機應用的發展水平。大力提高我國高校計算機基礎教育的水平，培養出符合信息時代要求的人才，已成為廣大計算機教育工作者的重要使命。該課程并非純理論課程，而是應用實踐類課程，因此課程教學更著眼于能力培養，即培養分析問題的能力、構造算法的能力、編程的能力和調試程序的能力[5]。

具體來講，《C語言程序設計》面向生物醫學工程專業本科生，期望通過該課程學習，使學生能夠循序漸進地掌握C語言的語法規則、算法的基本結構和程序設計的基本技能，初步積累編程經驗；注重培養學生的自學能力、動手能力以及解決相關生物醫學領域實際問題的計算機綜合應用能力；同時，期望培養學生良好的程序設計風格及團隊協作精神。該課程教學以學生為中心，激發學生開展研究性學習的積極性；重點期望提高學生閱讀并編寫C語言程序代碼的能力，進而增強其利用編程工具解決生物醫學領域實際問題的水平。

（三）課程特點

基于上述課程背景分析，該課程具有如下特點：一是該課程十分重視實踐環節。學習該課程既要掌握概念，又必須勤于動手編程。因此，上機環節是影響學習效果的重要一環。針對生物醫學工程專業教學培養目標，在原有課程基礎上重點強化上機環節實踐內容，特別是與信息類相關的系列課程教學內容相結合，突出具有專業特色的程序設計。二是提倡和培養創新精神，在學習時力求活學活用，教師應啟發學生的學習興趣和創新意識。三是必要的語法規則是編程基礎，該課程要求學生養成認真嚴謹的學習作風。四是該課程針對生物醫學工程專業學生，立足生物醫學工程專業就業出口和職業發展規劃，緊密結合生物醫學信息類系列課程內容，對生物醫學信號分析和處理等專業課程涉及的教學知識點，開展并加強專業特色程序案例實踐等教學環節。

基于上述課程特點，在課程教學中，思想政治改革的重點在于培養學生不畏困難、主動探索的自主學習意識，踏實認真的職業素養，以及廣闊的國際視野和家國情懷。以培養學生形成積極向上的價值觀為主要出發點，在教學過程中通過小組討論和作業展示等環節激發學生的創新意識并培養其團隊合作精神。

（四）開展“課程思政”創新的主要優勢

該課程包括理論講授和上機實踐兩個部分，課堂理論教學以教師講授為主，采用啟發式教學。思政改革設計中重點引入目前醫療軟件行業發展等視頻內容，通過邀請醫療軟件研發工程師講解產品開發的背景、流程、注意事項等（可以騰訊會議形式或者錄制視頻播放等），與學生進行互動，進而調動其自主學習積極性。

上機實踐環節以學生自主完成上機作業為主線，在重點章節和難點章節輔以拓展性較強的題目和與實際應用結合的題目，這部分鼓勵團隊合作。

學習方法方面，充分調動學生主動學習的內驅力，也是思政改革的重要目標之一。擬在各章節內容的教學方式上做出重要的調整，以充分發揮學生自主學習的主動性為設計目標，重點培養學生實踐動手能力和自主探索的創新意識。

考試方式方面，在以往傳統的筆試考試基礎上，增加上機環節的考核內容，讓學生真正明白學以致用的重要性和嚴謹認真，一絲不茍遵守語法規則的重要意義。考試成績增加上機環節測試和拓展作業、口頭匯報展示部分。

二、《C語言程序設計》課程思政教育創新內容

（一）總體思路與規劃

1.總體思路

《C語言程序設計》課程思政教育創新總體思路是：以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導，以全面落實貫徹立德樹人、“三全育人”指導思想為根本宗旨，以切實提高生物醫學工程專業學生程序設計能力和計算機基礎知識為教學培養目標，發揮教學團隊科研優勢，梳理信息類系列課程群的內在聯系，以激發和提高學生主動學習自主性內驅力為長期發展目標，重點培養學生實踐動手能力和自主探索的創新意識，突出培育程序設計過程所要求的嚴謹務實的職業素養和工匠精神，在教學內容中融入家國情懷、培育學生愛國主義精神，同時開拓學生國際視野、增強創新意識，并通過具體應用案例激發其民族自信心、培養社會責任感和團隊合作精神。

2.實施規劃

一是將課程教學內容分為理論基礎知識講授、上機應用實踐和團隊拓展交流三個板塊。二是充分發揮教學團隊承擔生物醫學工程專業信息類教學系列課程群的優勢，集中力量探討各門課程在編程方面需要的前期基礎和能力要求、期望目標，從而進一步進行課程教學內容的調整和設計。三是加大醫療器械行業發展現狀的背景知識介紹，通過具體實例提升課程教學過程的趣味性和實用性，豐富課堂教學模式，創建活潑開放的課堂文化。四是通過拓展具有生物醫學工程專業特色的程序設計和開發實例，培養學生的自主創新意識和團隊合作能力。

（二）具體措施

（1）計算機作為現代技術實現的必備工具，C語言應用范圍廣、基礎性強，是學生解決生物醫學工程復雜問題的必備知識。通過該課程的講授，增強學生的民族自信和愛國主義精神，使學生具備趕超本領域國際先進技術的基本競爭力編程技能。（2）強化學生數字化、算法、模塊化等軟件開發的核心意識，訓練其對模塊化設計和從整體到局部的工程項目實現基本素質。培養學生將遇到的實際工程問題轉化成數學模型和程序化語言的能力，密切結合工程問題的關鍵技術，提高工程專業知識的數學描述能力。（3）培養學生根據實際問題，通過獨立思考和資料調研，進一步分解總體任務和目標，在調試程序過程中建立獨立提出方案和設計技術路線的理念，提高其分析問題的能力。（4）培養學生對多種方法、工具、環境的比較、評價和選擇的能力。通過分析具體問題找到合適的算法，并給出同類算法優缺點比較；針對專業領域的具體工具和開發環境，培養自學能力和合理選擇分析數據的能力。（5）鞏固其使用計算機服務于工程研發的基本技能，以C語言為軟件類技術開發的基礎，逐步培養其它專業軟件開發的自學能力。在此基礎上，重視先進人工智能算法在醫學領域的應用，鼓勵其探索新技術、新方法解決具體問題。（6）通過在平時程序設計和調試的過程中糾察錯誤，培養嚴謹的編程習慣和嚴謹的學習態度，弘揚中華傳統的美好品德和堅韌品質。（7）通過按組完成系統設計，實現培養學生團隊協作能力。學生需要從分工、設計、實現、口頭和書面報告等環節中相互協調、相互配合。（8）通過完成作業和上機環節，提高主動學習的意識和自學能力，特別是動手實踐解決問題的能力，善于在后續工作中學習新的程序設計語言和使用相關軟件工具。

三、《C語言程序設計》課程思政教育創新主要特點

（一）發揮課程建設團隊多專業、多學科背景優勢

該課程教學團隊成員來自生物醫學工程專業、馬克思主義理論專業、學生創新創業專業一線教師和醫療軟件研發公司工程師。師資隊伍以專業課教師為主導，教學內容特別是實踐環節均涉及一定的程序設計基礎知識和編程能力素質培養，能夠在生物醫學工程本科教學過程中，從各自承擔的專業課程教學內容和目標出發，對學生程序設計能力的培養進行分級和科學的設計，并提出合理的系統性指導方案。同時，教學團隊同國內多家三甲醫院、醫療軟件研發的企事業單位具有長期穩定的合作關系，也便于學以致用，豐富技術實踐與專業應用場景。馬克思主義理論專業背景教師，可結合課程授課對象的專業背景和特點，為課程思政改革的具體內容和實施過程，提出切實可行的具體建議和教學方法指導。學生創新創業專業教師能夠針對大學生心理發展特點及思想動態，樹立“以人為本”的教學目標，可為該課程教學提供關于職業道德和職業素質能力方面的建設指導，共同促進課程創新建設。醫療軟件研發公司算法開發工程師則具有醫療軟件程序開發的實際經驗，能夠為該課程教學提供具有專業特色的實際產品研發案例介紹，為課程教學提供更加生動的專業素材。

多專業、多學科背景的課程建設團隊使該課程思政改革建設具有明顯的師資優勢，課程建設團隊可從理論、應用和學生思想素質培養等多個方面對該課程思政改革提供多元化的設計思路和具體方法及素材。這確保了課程教學能夠堅持以“立德樹人”為中心，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，進而提高學生思想水平、政治覺悟、道德品質、文化素養，為社會培養德才兼備的生物醫學專業合格人才。

（二）將思政元素融入具體教學內容

（1）醫療軟件產品的國內外現狀分析。通過介紹我國醫療軟件產品的發展和現狀，以及與國外相關領域的橫向比較，培養學生的愛國主義精神和民族自信。（2）心電信號等人體生理信號的讀入和濾波。結合生物醫學工程特色，通過具體示例讓學生感性認識程序設計在專業領域的重要作用及與其他信息類系列課程的關系，通過數組、排序、函數設計等上機過程不斷試錯和糾錯以及總結歸納，培養學生認真嚴謹的學習作風和工匠精神，結合人體信號分析過程，增強其社會責任感。（3）云在線健康監護程序模塊重要函數。通過讓學生感知醫療云健康監護軟件的便捷性和有效性，使學生明白函數的使用方法及軟件模塊之間的關系，嘗試組織學生仿照編寫其中包括數據讀取、異常警告提示等程序代碼，并鼓勵團隊合作和創新表現形式。

（三）從細節入手，注重在日常教學中糾正、培養學生嚴謹認真習慣

讓學生在課上積極思考解題思路，通過分段記分的方式，鼓勵學生畫出程序設計流程圖，并在繪制流程圖的過程中識別學生學習態度差異，對認真嚴謹性不夠的同學針對性糾正。如有的學生盡管不熟悉文檔繪圖工具的使用，但能夠主動查閱相關資料，挑選繪圖工具或者插件使用，繪制出流程框架和符號規范又清晰的流程圖，而有的學生雖使用了word中的基本圖形工具，箭頭、文本框等卻不能做到對齊和端點的連接；有的學生雖然未使用工具繪圖，但能夠手工認真規范使用直尺等傳統方式完成電子版上傳，而有的學生卻字跡潦草，把草稿紙上的繪圖直接拷貝到報告中。

表1 課程實驗報告成績評定等級說明

對于程序代碼的編寫，有的學生對重點部分的語句進行了認真注釋甚至使用英文，有的則是直接拷貝參考書的代碼。對于循環結構的設計，有學生能夠積極思考用多種方法進行代碼編寫，并給出比較；有的或直接拷貝參考資料的代碼，或使用最復雜方式用簡單語句進行累積、未做思考進行代碼優化設計。

問題討論和總結部分，有的學生針對自己在程序編寫過程中遇到的具體問題，能夠深入剖析原因，并找到相應的解決方案。對自己掌握不扎實的知識點或者之前未涉及到的編程技巧，從概念、結合程序代碼的對應使用，程序調試的注意要點，都進行認真分析和總結歸納，以免后續再犯相似錯誤。有的學生則敷衍了事，直接把實驗目的重新摘抄了一遍。對于拓展知識點，有的學生不求甚解，直接放棄作業，有較大的畏難情緒和懶惰思想，不愿意花時間和精力去努力解決。

（四）在成績評定標準中更加突出思路、能力與態度

課程設計報告重點關注學生的解題思路和總結歸納的能力，以及撰寫設計報告的工作態度。每道題目的評分標準如下（通過難點的設計，掌握學生的學習情況）。

四、小結

習近平總書記強調“使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應”是課程思政的核心理念，這就要求梳理《C語言程序設計》課程蘊含的思政教育元素和思政教育功能，通過多維度創新探索，將思政元素充分融入理論講授、案例教學、上機實踐、團隊設計、考核評價等教學各個環節，從而實現思政教育與知識教育、技能教育的有機統一，有助于培養符合新時代要求、能夠擔當民族復興大任的社會主義建設者和接班人。