新工科背景下计算机专业课程思政建设的实践及效果

柳运昌 郭力争 郝伟 吴孝丽

摘  要：全面推进课程思政建设是落实立德树人根本任务的战略举措，是全面提高人才培养质量的重要任务。该文基于新工科背景下课程思政建设的要求，剖析计算机专业课程的顶层教学设计。首先明确计算机专业课程的教学目标，其次基于建构主义教学模式从教学方法角度分析实现教学目标的契合性，最后以云计算技术及应用课程为例，介绍采用隐性教育方式进行课程思政建设的实践及效果，并展望计算机专业课程的未来发展方向。

关键词：新工科；课程思政；建构主义；计算机专业；隐性教育

中图分类号：G641        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2024）09-0176-05

Abstract： Comprehensively promoting the construction of curriculum ideological and political is a strategic measure to carry out the fundamental task of moral education， and an important task to improve the quality of talent training. Based on the requirements of curriculum ideological and political construction under the background of new engineering， this paper analyzes the top-level teaching design of computer courses. First， we clarify the teaching goals of computer major courses. Secondly， we analyze the fit of teaching goals based on the constructivist teaching model. Finally， taking the "Cloud Computing Technology and Application" course as an example， this paper introduces the recessive education mode adopted to improve the course practice and effect of the ideological construction. The future development direction of computer science and technology curriculum is also prospected.

Keywords： new engineering; curriculum ideology and politics; constructivism; computer science; implicit education

習近平总书记在全国高校思想政治工作会议上指出，“把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程”，“各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应”。《高等学校课程思政建设指导纲要》（以下简称《纲要》）强调全面推进课程思想政治建设是高校提高人才培养质量的重要任务，要坚持知识传授与价值引领相统一、显性教育与隐性教育相统一，彼此协同，落实“立德树人”根本任务[1]。

计算机专业以数理为基础，以信息学科为平台，面向系统，兼顾应用，软件与硬件相结合，培养理论基础较深、实践能力较强、创新创业意识较强、思想素质较高的技术人才，能够在计算机系统结构、软件系统、计算机工具与支撑环境等领域从事研究分析、设计开发及工程组织等工作。传统的计算机专业教学比较关注知识与技术的掌握和运用，重技能、轻品德，存在较严重的重“理”轻“文”现象[2]。计算机专业作为传统的工科专业，注重逻辑性、科学性、真理性的融合，综合性强、学习量大、抽象性强、实践性高是其显著特点。经过长期的工科思维模式训练，学生强化了逻辑思维能力，但不太关注抽象的社会理论，社会情怀也相对较少。在新工科背景下，面向经济社会的发展需要，专业教育与思想政治教育协同育人对于未来人才的培养也更加迫切。为了实现思想政治教育的教育效果，将工程伦理意识和职业道德教育融入专业课程的教学环节，加强文化熏陶，最终实现以造福人类、可持续发展为理念的现代人才培养目标，已成为一个重要课题。

基于新工科背景下课程思想政治建设的要求，本文分析了计算机专业课程的顶层教学设计。首先，定义了计算机专业的教学目标，然后从教学方法的角度分析了基于建构主义教学模式对上述目标的契合性。最后，以云计算技术与应用课程为例，介绍了通过隐性教育推动课程思想政治建设的实践和效果，并展望了计算机专业课程的未来发展方向。

一  新工科背景下计算机专业课程思政的课程设计

“以学生为中心、以产出为导向、持续改进”的教学理念注重学生的学习成效[1，3]。如今，该理念已经深入人心，不断得到应用及推广。从课程的设计与实施的角度来看，以学生的学习效果和教师的教学效果为中心的教学设计也是保证教学质量的关键。为了推动新工科背景下计算机专业课程的课程思想政治建设，首先要明确学生的学习成效和教师的教学成效，进而讨论教学方法的选择。

（一）  计算机专业的教学效果定位

新工科规划提出了工科教育新理念，对工科学生的能力、道德素质、相应的教学组织形式和创新创业体系的支撑提出了具体要求，如图1中新工科层面所示[3]。这些要求与理念也是计算机专业培养应达到的育人效果。

从课程思政的角度看，计算机专业课程的教学效果比较复杂。针对《纲要》中理工专业课程体系的思政建设要求，应充分分析工科专业的特点进而确定教学成效，包括训练学生的科学思维方法，培养学生科学与工程伦理教育，鼓励学生探索未知，培养学生的团队协作精神，激发学生科技报国情怀、责任感及使命感等。

计算机专业培养目标中关于课程思政的要求如下。①具有法律意识、注重职业道德修养，熟悉与计算机有关的法律法规，具有较强的社会责任感；②能够主动跟踪计算机技术的最新发展，掌握计算机工程技术的相关标准、规范及法律法规，可以为复杂的计算机工程项目提供系统性解决方案；③具有创新思维能力，能够不断学习计算机领域的前沿技术，并将新技术、新方法应用于计算机领域的复杂工程问题实践，提高相关产品的研发与生产能力；④不断积累计算机工程项目组织管理经验，提升沟通、协调与合作能力；⑤具有较强的全球意识和较宽广的国际视野，通过多种方式进行自主学习和终身学习，实现自身能力和专业技术水平的不断提高。

计算机专业课程体系主要包括专业理论课、实践课与课程设计。教学以CDIO理念组织，结合工程案例展开，提高学生的工程实践能力，培养学生的独立思考能力，增强学生的创新创业能力[4]。学生在校前三年采用注重理论与实践相结合的培养方式，最后一年转变为以实习实训为主的方式。

综合上述分析，本文认为在新工科背景下，为推进计算机专业课的课程思政建设，计算机专业本科生的课程思政效果如下所述。①学生应理解行业领域内的专业知识，以及文化、历史、法律和政治等知识，能够适应计算机技术的发展，掌握计算机工程技术的相关标准、规范、政策和规定，并可应用所掌握的知识，完成对项目的分析评价，创造具有独创性的观点；②学生应具备分析解决计算机领域复杂工程问题的能力，能从事计算机应用系统设计开发、系统运维及工程应用等工作，具备较强的实践能力和创新意识；③学生应培养批判性思维，增强对自己和本行业的元认知，增强科学和工程伦理意识，形成科学、探索和工匠精神，培养家国情怀。

（二）  计算机专业课教学方法的选择

为实现计算机专业课程思政的“隐性教育”功能，取得预期的教学效果，在面向计算机专业学生的教学方法设计上，应更加贴近“学生中心，输出导向，持续改进”的教学理念，师生双向奔赴，激发学生理解自己今后要从事的职业，明确自己的职业抱负。

建构主义教学模式以学生为中心的教学理念，比较符合学生的认知过程。它注重学习的主动性、社会性和语境变化，在促进知识传递与学习能力提升方面比传统的教学模式更有效[5-6]。如果能够在课程设计中以建构主义教学方法为参考，那么对形成预定的教学效果将具有更积极的意义。图2分析了新工科背景下计算机专业课设计与建构主义教学模式的契合性。

总体而言，在新工科背景下推进计算机专业课的课程思政建设，在计算机专业课的课程设计中，适当运用建构主义的教学模式，搭建“学习情境”，借助媒体等工具引导学生在教学过程中合作对话，从而最终构建课程的教学成效。

二  云计算技术及应用课的实践与效果

本文将以河南城建学院2018—2019学年春季、2019—2020学年春季两学期的云计算技术及应用课为例，基于建构主义教学模式，详细介绍实践过程，并在新工科背景下分析课程思政的建设成效。

（一）  云计算技术及应用课的教学实践

1  情境创设：云计算技术及应用课程思政主题的确定

根据建构主义教学设计的流程[7]，确定教学目标及效果后，应尽可能真实地创造与所学知识“主题”相关的情境。表1为云计算技术及应用课程思政主题列表。根据不同的教学内容，设计了不同的情境，确定相应的课程思政主题。

2  信息资源设计：创建云计算技术及应用课程多个主题情境并提供相关知识

为了做好计算机专业课的课程思政教学工作，教师可根据专业知识的教学内容，找准思想政治教育的契合点，制定思政教育计划，在课堂上开展相应的思政教育活动。

云计算技术及应用课程的一个重要特点就是与工程应用结合非常紧密。通过“云计算”的产生，可探讨社会需求与技术创新的关系；根据“云存储”的出现进行国内外云存储对比，分析技术强国的先发优势。在虚拟化技术应用中讨论科技弯道超车是否可行，从项目安全的角度如何选择合适的国外技术。针对主流的云解决方案，引导学生从Google与Hadoop的关系分析开源软件对云计算发展的意义及知识产权的归属，讨论职业道德与开源软件的关系；在云计算与移動互联网应用分析移动支付中数据安全如何得到保证、如何保证个人隐私不被侵犯；在云计算与物联网应用中讨论科学技术对社会发展的推动作用。此外，阿里巴巴、百度、京东、华为等中国IT行业的头部企业，是云计算领域引以为傲的思想政治元素，可以与云计算技术和应用课程很好地融合在一起。教师将这些工程应用和科技成果引入课堂，不仅开展专业知识的传授，而且加深学生对国情的了解。引领学生深刻理解自己所学知识技能对国家工程建设、科技研发的重要性，使学生在学习过程中逐步树立职业荣誉感和社会责任感，纠正自己的人生价值观，将个人价值与社会价值相结合，利用学到的知识和技术为社会作出自己应有的贡献。

3  自主学习设计：关于云数据中心节能问题的课程小论文撰写

据统计，云数据中心将占全球年能源消耗的2%。随着云计算的不断升温，全国各地数据中心的建设也在如火如荼地进行。如何降低数据中心的能耗将成为业界高度关注的话题。根据抛锚式教学模式的观点作为设计依据，云数据中心章节的课程思政学习活动以云数据中心节能为情境，课程一开始就让学生以真实的云计算数据中心管理为参照，学生的任务是以小组为单位展开云数据中心节能问题的探讨，寻找现实中云数据中心节能的典型事例与方法，并写成800字左右的小论文。在教师的引导下，每个小组的同学派代表对所撰写的论文进行展示。

4  协作学习环境设计与学习效果评价

经过上一环节学生自主学习的环节之后，学生对教师所设置的云数据中心节能的内容有了自己的看法和判断。根据已有知识进行知识建构，以老师之前设置的问题为依据开展以小组为单位的小组合作学习，学生将以6～8人为一组的形式开展小组合作，将自己思考的对云数据中心节能的案例与方法加以分享，进一步对已有理论知识进行深化。

在评估学习效果方面，采用教师过程评价与小组互评两种方式。为了帮助学生正确评价同学的表现，课堂上讲解了不同类型评价的作用和方法，如建设性评价和情感评价，并要求学生通过小论文和稿件的相互评价来完成评价练习。集体化、多元互动、重视学生学习发展过程的评价方法，不但符合建构主义教学模式的需求，而且与新工科背景下计算机行业对应用人才团队合作能力的要求相匹配。

该课程的评价以专业教学和思想政治教育的有效性为导向，由线上慕课成绩、线下实践成果、线下考试成绩、课堂表现和科学精神、家国情怀、职业理想与创新意识水平组成。具体评价方法见表2。

（二）  “云数据中心节能”思政教学成效

学生撰写的小论文涉及的云数据中心节能技术与措施有：DVFS技术（动态电压频率调整）、负载均衡、虚拟化技术、定期更新设备、服务器节能技术、低温数据中心、高温数据中心和采用微模块数据中心提高数据中心能效水平等。

表3为2018—2019学年第二学期与2019—2020学年第二学期选修云计算技术及应用的学生分布。

图3显示的是2016级学生撰写云数据中心节能小论文题目比例。其中，DVFS技术约占23%，负载均衡约占32%，虚拟化技术约占28%，其他节能技术占18%。

图4显示的是2017级学生撰写云数据中心节能小论文题目比例。其中，DVFS技术约占23%，负载均衡约占34%，虚拟化技术约占33%，其他节能技术约占10%。

本文汇总了“云数据中心节能”主题写作的全部题目，利用Python结巴对汇总的题目文本进行了分词及词频统计，并绘制了图5中的词云图（仅展示出现次数多于1次的用词）。

从图5可以看出，学生就自己的题目写的小论文的主题，紧紧围绕“云数据中心”和“节能”的情景设置。从知识的角度来看，可以发现，学生不仅理解和呈现教育和特定工程学科（如计算机）的事实知识，而且还理解和呈现伦理，思维和精神的元认知知识（如IT工程与环境保护的关系）。从认知提高的角度分析学生的学习成效，不难发现，诸如“分析”“思考”等高级认知能力的作品也有相当规模。

三  结束语

在新工科培养计划的要求下，计算机类专业教育应该更多地面向行业、世界和未来，这就要求新工科教育对专业课程开展相应的教学设计。计算机专业学生的思想政治课程以建构主义的“情境创造”模式为基础，通过锚定教学模式，可以实现隐含的思想政治课程效果。在未来的课程教学设计中，计算机导向的课程可以不断探索更丰富的衍生“情境”。综合考虑学生的未来、新工科的育人要求及专业课程的思政目标，可以选择IT计算和工程项目领域中更具代表性的行业、人物作为创造学习情境的切入点，确保创造的“学习情境”与时代同步，课程内容更加鲜活，课程主题更加多元。

此外，更加符合新时代发展变化的主题，也能吸引其他对时事热点感兴趣的专业学生加入课堂讨论。在新形势下，课程思政选材要需要继续围绕工工交叉、工文渗透进行，引入更多的安全、政治、经济和科研等领域的信息，以丰富的资源形式吸引学生，不断吸引学生对知识本身的充实，强化对自身和行业的元认知，使思想政治教育自然而然地成为专业课程的教学过程， 实现显性教育和隐性教育的统一，在教育教学中达到“三全教育”的目的。

参考文献：

[1] 教育部关于印发《高等学校课程思政建设指导纲要》的通知[EB/OL].[2022-07-03].http：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/202 0-06/06/content_5517606.htm.

[2] 余江濤，王文起，徐晏清.专业教师实践“课程思政”的逻辑及其要领——以理工科课程为例[J].学校党建与思想教育，2018（1）：64-66.

[3] 教育部工业和信息化部 中国工程院关于加快建设发展新工科实施卓越工程师教育培养计划2.0的意见[J].中华人民共和国教育部公报，2018（10）：13-15.

[4] 柳运昌，张娜.基于CDIO理念的云计算技术及应用课程教学改革研究[J].计算机时代，2019（12）：74-78.

[5] 曹柳星，贺曦鸣，窦吉芳.“新工科”视角下的“课程思政”实

践——面向理工科专业本科生的主题式通识写作课设计[J].高等工程教育研究，2021（1）：24-30.

[6] 何克抗.建构主义的教学模式、教学方法与教学设计[J].北京师范大学学报（社会科学版），1997（5）：74-81.

[7] 林健.新工科专业课程体系改革和课程建设[J].高等工程教育研究，2020（1）：1-13.