立体化软件工程专业课思政教育案例设计与实施

秦 静，周东生，赵宏伟，李长涛

（大连大学 软件工程学院，辽宁 大连 116622）

习近平总书记在教育文化卫生体育领域专家代表座谈会上指出：“要坚持社会主义办学方向，把立德树人作为教育的根本任务，发挥教育在培育和践行社会主义核心价值观中的重要作用，深化学校思想政治理论课改革创新，加强和改进学校体育美育，广泛开展劳动教育，发展素质教育，推进教育公平，促进学生德智体美劳全面发展，培养学生爱国情怀、社会责任感、创新精神、实践能力。”[1]为了深入践行思政教育，应当主动将思政教育融入专业课程当中。设计和建设一批具有代表性，且能够激发学生学习兴趣，全方位贯穿本科生培养多个环节的教学案例，是专业课教师的重要使命。本文立足软件工程专业教学实践，设计了一个“立体化”实施的教学案例，为专业课思政教学提供有益的参考与借鉴。

一、思政案例设计

（一）思政元素

1.家国情怀

所谓的“家国情怀”，是主体对共同体的一种认同，并促使其发展的思想和理念。其基本内涵包括家国同构、共同体意识和仁爱之情；其实现路径强调个人修身、重视亲情、心怀天下[2]。

2.职业理想

职业理想是指人们对未来职业表现出来的一种强烈的追求和向往，是人们对未来职业生活的构想和规划。任何人的职业理想必然要受到社会环境、社会现实的制约。大学生的职业理想更应把个人志向与国家利益和社会需要有机地结合起来[3]。职业理想形成后，每个人都会确立明确的职业目标。

3.创新精神

创新精神是指要具有能够综合运用已有的知识、信息、技能和方法，提出新方法、新观点的思维能力和进行发明创造、改革、革新的意志、信心、勇气和智慧[4]。

（二）案例设计

案例教学法是计算机类专业课程教学的重要方法，也是能够生动进行思政教育的手段，在计算机核心课程如图像处理[5]、数据库[6]、程序设计[7]等领域都已有相关工作。因此，本文也采用案例教学法设计并实施了思政教育的基本要素。

1.课程分析

数据结构是软件工程专业本科专业基础课，该课程的学习为其他基础课的学习奠定了理论基础，主要任务是讨论各种数据组织中的数据逻辑结构、存储结构以及有关操作的算法，并初步了解算法的时间分析和空间分析技术。

通过本课程的学习，要求学生掌握各种数据结构的特点、存储表示、运算方法以及在计算机科学中最基本的应用。本课程培养学生学会分析研究计算机加工的数据结构的特性，以便为应用涉及的数据选择适当的逻辑结构、存储结构及相应的算法；培养学生初步具备分析问题、解决问题的能力，养成良好的程序设计风格；为学生在此领域中继续学习和研究打下坚实的基础。

鉴于课程在本专业的核心地位，将其作为思政课的基础具有深远意义，能够帮助学生树立正确的世界观、人生观和价值观，引导学生立足本专业，努力成为社会主义合格的建设者和接班人。

2.学情分析

本课程教学对象为本科二年级学生，经过一年级计算思维导论、高级语言程序设计等课程的学习，学生对软件工程专业研究的主要内容和对象有了入门级认识，具备了一定的抽象思维、计算思维和程序设计思维。他们熟悉了大学生活环境，基本适应了大学学习节奏，具备了基本自学能力。

步入专业基础课学习，理论课抽象性提高，学生理解困难，容易造成畏难情绪，挫伤学习积极性和自信心，进而怀疑专业选择是否正确，怀疑所学知识是否“有用”，对大学生活产生迷茫，容易在电子产品和网络游戏中消磨时间，躲避学习压力。

3.教学目标

①知识目标：掌握队列的数据类型抽象定义；熟练掌握队列的表示和实现；了解队列结构的应用。

②思政目标：通过结合新冠疫情中对软件系统的实际需求，诠释家国情怀，引导学生志存高远，立足学业，做对社会有用的人；通过对核酸检测过程中排队问题的应用实例，让学生懂得透过现象看本质，抽象出实际问题的数据模型，并用代码实现解决方案，对学生展开职业理想和人生价值教育；通过对队列模型的应用拓展，培养创新精神，教育学生在点滴小事中能够积极主动地运用所学知识，懂得学以致用的道理。

4.案例内容

自2020年全球新型冠状病毒肺炎疫情暴发以来，我国在保护国民生命健康安全，维护人类肺炎疫情世界稳定上作了许多重要贡献。自用于新冠病毒的核酸检测办法发布以来，核酸检测成为以社区、学校为单位网格化的常规检测手段。但是由于核酸检测普查的人数众多，在定点核酸检测时容易出现人员聚集的情况，这将容易造成检测时感染，流量峰值不易控制，被检测人员时间难以安排等问题。

为了方便社区组织核酸检测工作，我们分析需求和设计了一款用于社区、学校等公共场所核酸检测流量查询和控制的信息系统，采用微信小程序实现。使用该小程序，可对排队人员和完成检测人员进行计数，实时显示排队人数，预计等待时间，方便人员动态查询，合理安排检测，减少聚集。

（1）系统需求分析

系统面向管理员模块包含以下功能，功能描述如图1（a）所示：

①系统登录：检测场所的管理员可以从小程序进入系统，通过系统分配给社区的账户登录。

②入场人员计数：检测场所入口的管理员可以根据入场人数，增加检测场所的人员数量。

③出场人员计数：检测场所出口的管理员可以根据做完核酸离场的人员进行计数，减少检测场所的人员数量。

系统面向用户模块包含以下功能，功能描述如图1（b）所示：

图1 系统用例图

①用户登录：需要做核酸检测的用户扫描小程序二维码进入系统。

②检测场所人数查询：用户选择核酸检测场所查询对应的人数。

除了功能需求外，系统的非功能需求也是系统需求中的一个重要内容，它包含的方面很广，本系统的非功能需求如表1所示。

表1 系统的非功能需求

（2）系统设计

本系统的控制流主要包括用户管理员登录，用户查询对应核检场所的人数，进入核检场所，管理员增删人员数量等流程，如图2所示。

图2 系统流程图

（3）系统数据结构设计

系统采用队列对核酸检测人员进行管理，本系统队列结构图如图3所示。

图3 队列结构图

二、思政案例立体化实施

本文提出了一个思政案例的立体化实施方案，打破传统思政教育仅限于课堂的壁垒，将案例的实施贯穿于课堂内外，能够跨年级、多角度、全方位进行。方案组成如图4所示，该实施方案包括：课内教学、课后实现、调查问卷、志愿者服务、创新创业项目申请和著作权申请六个方面，并通过大学生课外工作室的形式，使不同年级学生从中获益。

图4 立体化实施方案结构图

（一）课内教学

任课教师在课内中提出案例需求，对该案例进行基本分析，得出案例队列模型。任课教师认真将思政元素与课程内容深度融合，制作课程讲义，理论联系实际，深入浅出地讲授课程，从而引起学生对思政元素的思考，提高学生学习理论解决问题的兴趣。

（二）课后实现

课后实现该教学案例的方式有两种：一是针对大二初学数据结构的学生，程序设计开发能力较弱，采用综合课程设计模式，只要求实现算法原型，不要求开发整个系统；二是针对创新工作室学生。工作室是由各个年级学生混合组成，成立项目开发小组，按照软件工程小型项目开发模式，由不同年级同学组织项目团队，分工合作，完成项目整体详细设计及开发。

（三）志愿服务

核酸检测排队系统开发完毕后，组织学生在核酸检测现场测试该软件系统性能。当学生看到系统上线并应用于实际，用户通过微信小程序实时可查询排队情况，从而节省排队等待时间方便他人时，成就感油然而生。这种体验验证了只要善于观察社会，就可以在生活中运用所学知识，开发新的产品，改善人民生活。同时，也能让学生深刻地感受到家国与个人之间的密切联系，思考国家、社会、医护人员及学校教职工，以及我们每一个人为了克服疫情都做了哪些工作，理解他人的贡献，更加积极地遵守抗击疫情的各项规章制度及社会规则。

（四）项目申请

在实践过程中总结新的需求，发现新的问题，进一步调研和分析待解决的科学问题，提出新的项目设想，主动申请校内外各项创新创业项目及竞赛。通过申请获得项目开发所需要的资金支持或者竞赛指导，使实践项目有机会转化成创新产品。

（五）软件著作权申请

总结系统开发成果，指导学生主动申请软件著作权，理解保护著作权就是保护社会创新能力，树立法律意识，积极主动地关注职业道德约束。

（六）问卷调查

为了总结教学案例思政元素，加深学生对关键元素的理解及记忆，升华教育思想，教学案例中设计了调查问卷，问卷内容如下：

问题1给出了家国情怀的定义及内涵，问题2、3分别引用艾青的代表作，从更加感性和直观的角度升华家国情怀的思想。问题3阐述了家国情怀与职业理想是息息相关的，帮助学生树立正确的人生观、价值观。问题4进一步得出结论大学生的职业理想应当与国家和社会联系起来，结合案例中对国家现阶段面临的困难，能够使学生更加深刻树立主人翁意识。

问题5告诉学生树立职业理想之后，就要建立更加明确的软件工程从业人员职业目标，进而制定合理的学习目标，当有了目标之后，才能够更加积极主动地完成学业任务。问题6引用习近平总书记对社会主义“建设者”和“接班人”的论述，鼓励学生树立信心，学好技术做好“建设者”和“接班人”。

问题7明确了创新精神的定义，并在问题8中强调创新精神是新时代青年必备的精神品质。在问题9中，进一步指出对大学生而言，参加创新创业计划及竞赛是锻炼创新精神的有效手段。

问题10总结了全案例的设计意义就在于，面对家国困难，大学生应当视危机为机遇和挑战，调整心态积极学习、主动创新，将自己塑造成为对国家和社会有用之才。

三、效果反馈

经过全方位的设计和立体化的实施过程，本专业学生从该案例中能够有所收获。下面从专业和思政两个角度分析学生参与该案例后的教学效果。

（一）技术实践效果

从软件开发技术角度分析，本案例要求学生综合应用专业课知识，完成应用程序设计和开发的全过程，在这个过程中锻炼了学生以下三个方面的技术：一是数据结构与算法设计，该案例的核心源自数据结构课程中，最基础的队列结构。通过对该算法的设计，学生能够体会到“千里之行始于足下”，课本中学习到的点滴知识都会在实践中发挥巨大的作用。二是Java程序开发技术。程序开发是软件工程专业的基本功，要想完成实际系统，必须先学好使用开发工具。三是微信小程序开发技术，该技术属于课外自学技术模块。对于小程序开发工具，微信提供的微信开发者工具可以模拟任意场景值、设置页面参数、模拟更新等，基本满足了所有的调试。但当真正开始实际应用开发时，会遇到诸多开发问题，在整个开发过程中，学生必须锻炼自己分析问题和通过自学拓展知识、解决问题的能力。

项目开发小组成员由大一至大三学生混合组队完成，锻炼了学生的团队合作意识和共同开发能力。大三学生作为团队领导设计软件整体逻辑，分配完成整个软件的页面设计、后端数据库、后端程序开发、页面整体风格选择等；大二学生负责开发软件的页面、实现部分后端代码；大一学生负责软件测试，还有部分美术及其他相关专业学生加入开发团队当中。整个项目教师起抛砖引玉的作用，学生充分发挥主观能动性，良好完成了开发任务。

此外，在总结开发实践时，学生会遇到一系列的问题，例如，如何开发自己第一个小程序，如何发布。小程序是个更新很快的工具，需要经常看文档，不断温故知新。在测试代码时，体会到测试的不易：开发完程序还是好用的，到了现场才会发现有一系列的问题。通过亲身体会实际应用开发，使得学生深刻理解了软件工程是怎样完成系统分析、设计、开发、测试和实施的整个程序的。

（二）思政教育效果

思政教育的成果首先体现在调查问卷结果上。通过数据结构课程思政教学案例《核酸检测排队系统》，对于设计的十个问题，提问学生对家国情怀、职业理想和创新精神是否有更加深刻的理解。

结果分析可知，参与问卷的学生共有84人，其中97%以上的人数给出了肯定的答案，说明对三个思政元素，学生能够有更加清晰和深刻的认识。

我们对参与案例开发的学生做了调研，同学们总结了自身体会。有同学说：“刚开始去的时候还是会有些紧张的，也不知道具体要做什么，又怕自己做不好，与人沟通不到位，表达不清晰。做志愿者的时候都在下雨，全程都是需要带着雨伞进行的，所以是冒雨进行志愿者工作，即使打着雨伞，衣服裤子鞋子还是会有湿的地方。在此期间我也了解到在那儿值班的工作人员是12个小时一值班的，他们的时间更长，而且晚上早上的气温更低，一想到这儿，就觉得他们很辛苦，也更加激励了自己。但在疫情防控期间我们还是要重视配合防控监测点的工作人员，配合往往是相互的，方便自己，也方便他人。身为中华人民共和国的一分子，我们应团结一致共同抗击疫情。”还有同学说：“身为当代青年，我们深入践行社会主义核心价值观，在国家面临困难之时，需要积极贡献自身的力量，无私奉献，为打赢疫情防控阻击战贡献绵薄之力。志愿者活动是微小的，因为它涉及的范围太有限；它又是伟大的，因为它在有限的范围内传递爱心、传递正能量，让群众感受到社会的温暖和关怀，提高了群体的道德水平，培养了群体乐于助人、团结互助的高尚品德。”

学生通过课内外对案例实践的参与，能够更加切实体会到案例中所表达的思政教育理念，理解专业和个人对社会和国家的作用。

四、结语

案例教学法是工科类课程的常见教学手段。我们在案例教学过程中深入融合了家国情怀、职业理想和创新精神等思政元素，设计并在本科教学过程中采用立体化实施方案，使学生加深对思政元素的理解，有助于持续培养和影响学生世界观、人生观、价值观的形成和发展。案例教学法与思政教育的结合，是培养工科学生的一种新的思路和有效手段。在今后的教学工作中，我们将开发更多思政教学案例，为落实立德树人的思政教学理念作出应有的贡献。