基于OBE 理念的计算机专业课程思政教学改革实践探析

摘要：为了落实立德树人的根本任务，迫切需要从算法导论课程的教学内容中提炼出隐性思政元素，并将它们“无声地”融入课堂教学，对学生进行人生观、世界观的塑造和价值引领。以成果导向教育理念为指导，分五个阶段实施算法导论课程思政教学改革。根据成果导向教育的反向设计原则，提出价值塑造与知识和能力相结合的课程教学目标。同时，提出专业知识、思政元素与育人目标相融合的课程思政教学设计以及基于软件开发工作流程的课程实验教学设计。匿名满意度问卷和基于达成度的评价结果表明，在专业教学内容中融入思政元素的方式得到学生的普遍认可，而且改善了专业知识的学习效果。

关键词：课程思政；价值引领；成果导向教育；算法导论

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2024）04-0154-03

0 引言

2017年9月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于深化教育体制机制改革的意见》[1]指出，“健全全员育人、全过程育人、全方位育人的体制机制，充分发掘各门课程中的德育内涵，加强德育课程、思政课程。”2022年10月，习近平总书记在党的二十大报告[2]中指出，“教育是国之大计、党之大计。培养什么人、怎样培养人、为谁培养人是教育的根本问题。育人的根本在于立德。全面贯彻党的教育方针，落实立德树人根本任务，培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人。”课程思政是一种教育理念，实施课程思政需要在课程教学过程中完成思政引导，使学生形成正确的价值观[3]。

算法是计算机科学与软件工程的重要基础，并且已经融入包括人工智能、大数据在内的几乎所有前沿领域。在由美国计算机学会和电气电子工程师学会联合制定的计算机科学课程体系规范CS2013[4]中，要求计算机科学本科学位的申请者掌握算法相关技术。算法导论课程旨在培养学生的逻辑思维和分析、解决问题的能力，掌握算法设计的策略与方法。同时，要求学生灵活运用算法设计策略编程解决实际问题，形成初步的工程实践能力，为学习后续软件开发类课程打下基础。《高校思想政治工作质量提升工程实施纲要》[5]指出，要大力推动以课程思政为目标的课堂教学改革，实现思想政治教育与知识体系教育的有机融合。在算法导论课程的教学改革中，迫切地需要从教学内容中提炼出所蕴含的思政元素和所承载的思政教育功能，深入探索如何对开展课程思政教学进行整体设计，实现思政元素与教学内容的深入融合，对学生进行世界观、人生观的塑造和价值引领，全面落实专业课程立德树人的根本任务。

1 教学现状与问题分析

在开展教学改革之前，研究首先进行了学情和课程特点分析。经过分析得出，山东青年政治学院计算机专业学生的特点如下：①学生前期学习了大量的基础课和专业基础课，他们对计算机专业课程有着较为浓厚的兴趣。另一方面，他们对算法导论课程今后是否有用又充满困惑。②部分学生对先修课程C++语言程序设计和数据结构核心知识（如数据结构定义、指针技术等）的掌握不够牢固，缺乏探索复杂问题的动力与信心。鉴于此，亟需通过思政元素向他们介绍算法的广阔应用空间，从而激发他们的学习兴趣并树立学好本课程的信心。此外，通过算法编程实践，可以培养学生的工匠精神，激发他们投身专业、报效国家的使命担当。

2 基于OBE 理念的课程思政教学改革实施

2.1 教学改革实施方案设计

成果导向教育（OBE， Outcome-based Education） 的核心理念是所有教学环节以学生为中心、成果导向和持续改进[6]。研究认为，在课程思政教学改革中引入OBE理念的积极意义在于，通过反向设计教学内容，确保教学目标中有关价值引领和人格塑造等内容得到落实，并且通过达成度评价和改进反馈机制逐步改善教学效果。在OBE理念指导下，研究将课程改革的实施过程分为以下五个阶段：课程思政总体目标设计与分解、课程思政教学设计、课程思政教学实践、教学改革效果评估、教学反思与持续改进。

2.2 基于OBE 理念的教学改革实施过程

1） 课程思政总体目标设计与分解

研究在“立德树人”和“全方位育人、全过程育人”原则指导下确定本课程的育人总目标为：在教学过程中，提高学生运用辩证唯物主义哲学的科学世界观和方法论分析解决现实问题的能力，结合优秀中华传统文化以及社会主义核心价值观对学生进行思想引领，塑造符合新时代要求的世界观、人生观、价值观。为了便于开展课程思政教学设计，研究将上述育人总目标进一步细化为多个具体的价值塑造目标。它们与知识能力目标共同构成了本课程的教学目标。根据OBE的反向设计原则，研究建立了本课程教学目标与毕业要求指标点间的对应关系（如表1所示）。

2） 课程思政教学设计

在该阶段，研究结合各目标对计算机专业毕业要求指标点的支撑情况编写了新的课程教学大纲。然后，研究根据教学内容并结合课程思政素材，详细论证了课程思政育人目标、授课要点与思政元素融入点之间的对应关系。此后，研究从以下层面对课程知识体系中蕴含的思想价值和精神内涵进行深度挖掘：①提炼算法设计与分析技术中蕴含的辩证唯物主义哲学思想，培养学生的思辨能力。比如，For循环语句体现了“量变积累到一定程度可以引发质变”的哲学思想。又如，采用高等数学中求极限的技术分析算法渐进时间复杂度体现了“抓主要矛盾”的哲学思想。②从算法设计策略中探寻古人智慧，寻找与中华优秀传统文化和社会主义核心价值观的契合点。比如，分治策略中“分而治之”的思想与《孙子兵法》中“凡治众如治寡，分数是也”的思想高度一致。又如，在讲授基于搜索策略解决图着色问题时，教师指出该问题的现实意义在于使用最少的颜色为地图中的不同国家和地区着色。通过世界地图可以引申出以下内容，即中华优秀传统文化中有着“和合”的思想，我国政府主张国家之间以和平协商方式确定边界。③从算法设计大师的专业发展轨迹中探寻科学精神与工匠精神。比如，图灵奖获得者迪杰斯特拉因解决了单源点最短路径问题而闻名于世。他在科研之余积极投身教学，被称为“一天教学24 小时”的教授[7]。④通过算法的最新应用激发学生的学习兴趣，培养创新意识和投身计算机行业的职业目标。比如，利用计数排序算法可以解决查询高考成绩排名的问题。又如，利用二分查找算法可以实现搜索引擎的IP地址归属地查询等[8]。⑤通过算法编程实践，培养学生的思辨能力、协作精神和创新精神，实现潜移默化的育人效果。研究将思政元素融入各专业知识模块教学中，具体教学设计如表2所示。

3） 课程思政教学实践

在理论教学中，研究融合了问题驱动、可视化教学、案例教学等教学方法，以提高学生的参与度，培养思维创新能力。例如，计数排序算法是典型的桶排序算法，属于穷举策略的范畴。研究将该算法的执行过程划分为初始化、桶赋值、桶更新和桶排序四个阶段。在问题驱动教学过程中，教师渐进地提出如下的问题：根据问题实例，能否找出算法主要参数k（即桶数量）与关键字取值范围的关系？在桶赋值阶段，应当如何对每个桶进行赋值，使得桶C[i]恰好存放“取值为i”的关键字个数？在桶更新阶段，应当如何对每个桶执行更新，使得桶C[i]恰好存放“取值小于等于i”的关键字个数？在桶排序阶段，应当如何根据桶的指示将待排序关键字按从小到大的顺序输出到辅助数组中？通过对这些问题进行研究，学生体验了发现问题、解决问题的科学研究方法，在潜移默化中培养了攻坚克难的意志品质。此外，通过可视化教学，教师为学生开展对上述问题的知识探究提供了学习支架（如图1 所示）。在算法总结部分，教师指出计数排序算法通过牺牲存储空间减少了比较次数，从而提高了排序效率，而这恰好体现了辩证唯物主义哲学思想中“时间与空间是矛盾统一”的观点。

在实验教学中，研究借鉴“工作过程导向”的思想[9]对实验步骤和实验要求进行重构，遵循软件开发模式思路设计了7环节的实验工作流程以及育人目标（具体如表3所示）。研究要求学生开展小组实验。每个小组内部根据贡献度进行差异化评分，以期培养学生的工匠精神、团队协作精神、合作学习能力以及创新实践能力。此外，研究在实验验收环节引入补充性的互动方式，要求各小组讨论以下问题：算法中蕴含着许多辩证唯物主义哲学思想，某些算法设计策略与古人的智慧高度一致。你是否赞同该观点，请举例说明并解释原因。

4） 课程思政教学改革效果评估

在结课后，研究使用问卷星工具面向计算机专业学生开展了课程思政教学效果的匿名问卷调查。此次调查成功回收有效问卷81份，回收率为96.4%。调查结果表明，接受“在本课程中融入思政元素这种学习形式”的学生占比88.89%。认为“本课程实施课程思政教学改革的效果不错”的学生占比76.54%。认为“在本课程中融入思政元素后有助于激发学习兴趣”的学生占比71.6%。认为“教师注重言传身教，向学生传递正能量，能积极引导正面思考和解决问题”的学生占比91.36%。有86.42%的学生认为，通过学习本课程，提高了自己的思想认识。有 82.72%的学生认为，通过学习本课程，自己的思辨能力、综合分析能力和团队协作能力有所提高。在期末考试结束后，研究采用课程目标达成度的评价方法[10]对两个行政班进行评价。其中，一班对指标点1-3，2-3，3-1，4-1的达成度分别为0.71，0.75，0.8，0.77。二班对上述指标点的达成度分别为0.72，0.75，0.8，0.8。上述结果表明，通过实施课程思政教学改革，激发了学生的学习兴趣，改善了专业知识的学习效果。

5） 教学反思与持续改进措施

研究开展课程思政教学改革的收获在于：①如果能够在教学中自觉地将辩证唯物主义哲学思想与专业知识融为一体，将对培养学生的创新精神和能力大有裨益。②为了实现“立德树人”的目标，应当在精挑细选案例的基础上进行再加工和再设计，实现思政元素与教学内容的紧密融合。只有思政案例得到学生的认可，才能真正起到效果。通过问卷调查，研究发现课程教学尚存在以下问题：①某些教学内容缺少具体案例支撑，导致学生印象不深。②个别思政元素的融入方式略显生硬，从而未达到预期效果。

针对上述问题，研究拟采取以下的持续改进措施：①继续加强小组讨论力度，鼓励学生将所学技术中蕴含的辩证唯物主义哲学思想充分挖掘出来，提高思维和创新能力。增加线上/线下小组讨论内容，引入STT（Student Talking Time） 教学模式[11]，进一步提高学生的参与度。②将算法策略在某些场景（如宿舍分配、在线组卷等）中的具体算法展现给学生，鼓励他们将所学算法运用到大创项目、后续的课程设计和毕业设计中，促进算法技术在后续教学环节中的“落地”，提高实践创新能力。②将部分思政元素学习内容录制成视频微课，作为在线学习资源。同时，将思政元素全面融入课程作业和习题之中。

3 结论

针对如何挖掘教学内容中的隐性思政元素以及如何有效实现计算机专业能力培养与人格塑造相统一的问题，开展了基于OBE理念的算法导论课程思政教学改革，并取得一定成效。今后的研究方向包括：①如何利用混合式教学强化课程思政的价值塑造效果，并且提高学生的学习参与度。②如何通过以赛促教提升学生的动手实践能力。③引入学生自评机制，设计更为全面的教学效果评价体系。④挖掘民族团结、奉献精神、职业道德等价值引领内容，从而丰富现有的课程思政案例内容。

参考文献：

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[11] 张伟娜，毕忠勤，周平.STT教学模式下算法设计与分析课程思政探索与实践[J].计算机教育，2022（3）：126-129.

【通联编辑：王 力】