產(chǎn)學合作協(xié)同育人項目教學內(nèi)容和課程體系改革項目申報書模板-基于“七問”路徑的地方高校一流課程建設(shè)

沒有一個冬天不可逾越，沒有一個春天不會來臨?！戏街苣┰改阋簧?，一生被愛。想要的都擁有，得不到的都釋懷?！嗽麻L安填表說明(1)全日制本科高校在職教師或在校學生；(2)原則上不接受之前已獲得過同類項目資助的重復2.有關(guān)項目內(nèi)容、具體要求和說明請參考項目申報指3.項目負責人填寫的內(nèi)容由所在單位負責審核，所填內(nèi)容必須真實、可靠。4.申請書由項目負責人填寫并手寫簽名，報送所在高校主管部門審查、簽署意見并蓋章后，將掃描文件上傳到項目平臺()。項目概況(單選)項目負責人(主要教學及科研工作)獲得藍橋杯軟件設(shè)計大賽省賽二等獎2020.10操作系統(tǒng)慕課設(shè)計和制作的探究2024.6疫情下教師在線教學能力提升的探究項目主要成員(不含項目負算法課程是計算機類課程體系中公認的一門非常重要的基礎(chǔ)課程，主要目的是通過理論講解、實例演示以及課內(nèi)項目訓練，培養(yǎng)學生掌握計算機算法設(shè)計、算法分析及復雜性理論的基本概念、基本的算法分析方法和常用的算法設(shè)計技術(shù)。近年來，該課程受到廣大理工科甚至相關(guān)專業(yè)學科學生的普遍歡迎。針對計算機類算法課程的思政建設(shè)是十分必要和重要的

[1]。一方面，計算機和軟件工程類人才在社會中的需求量越來越大，活躍在各行各業(yè)的IT人才需要更高的社會責任感和職業(yè)道德；另一方面，算法課程較為基礎(chǔ)，是計算機類專業(yè)普遍認可的基礎(chǔ)課程，研究以算法課程為抓手的思政教育模式對各大高校計算機類專業(yè)人才培養(yǎng)具有較高的借鑒和推廣意義。目前各大高校的計算機類算法課程思政建設(shè)普遍還不成熟和完善，還存在較多的共性問題。1高校計算機類算法課程思政建設(shè)的特點和問題眾所周知，課程思政的建設(shè)方案與建設(shè)效果直接與開設(shè)課程的內(nèi)容特點以及授課對象的人群特點有著緊密的聯(lián)系。以同濟大學軟件學院開設(shè)的算法設(shè)計與分析課程為例進行具體闡述。1.1計算機類算法課程的特點（1）課程理論深度深、難度大，包含較多的公式和推導，如遞歸關(guān)系式求解、主定理（MasterTheory）的證明和推導、動態(tài)規(guī)劃問題的建模、貪心算法的最優(yōu)性證明等，學生理解起來難度比較大。（2）課程內(nèi)容多，包括課程內(nèi)容包括算法和算法效率分析的基本概念、分治算法、分支限界算法、動態(tài)規(guī)劃算法、貪婪算法、隨機算法、近似算法、計算復雜度等知識點，但各大高校普遍的課內(nèi)上課時間是34學時或51學時，授課時間有限，主講教師如何進行內(nèi)容選擇且做到重難點突出也是一個重要的問題。（3）課程的學習一般以編程語言和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為先修課程，而這些課程多以具體的代碼編譯和執(zhí)行過程為重點，但本課程核心在算法思想的介紹和分析，較為抽象。（4）課程的內(nèi)容較為基礎(chǔ)，專業(yè)性不鮮明，不同于其他專業(yè)課程如操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等具有明確的應用場景，算法課的內(nèi)容可以融合在依賴于計算機實現(xiàn)的各種功能系統(tǒng)中，如操作系統(tǒng)的進程調(diào)度算法、無線網(wǎng)絡中的定位算法、人工智能的梯度下降算法等。應用場景不明確的知識介紹，讓學生在學習過程中極其容易丟失學習的目的性。1.2算法課程中“人”的特點全國各大高校尤其是上海市的四大教育部直屬高校開設(shè)的算法課程在授課教師以及授課對象上，也普遍存在以下幾個特點。（1）算法課程是計算機類專業(yè)普遍開設(shè)在大一或大二的重要基礎(chǔ)課程，受眾人群數(shù)量大，且學生年齡相對較小。（2）學生多為工科背景，在人文素養(yǎng)及工程倫理、職業(yè)道德等環(huán)節(jié)的引導普遍較少。（3）授課教師所承受的授課壓力，如有限時間內(nèi)大量的知識輸出、活躍的課堂氣氛、老師們自身的知識儲備（偏工程技術(shù)、弱人文精神）等，都決定了該課程在開展教學育人時存在的局限性。1.3現(xiàn)有算法課程思政建設(shè)存在的問題（1）現(xiàn)有算法課程思政建設(shè)普遍存在多個課程知識點與多種思政元素融合的現(xiàn)象（如國際視野、民族情懷、科技進步、傳統(tǒng)文化、職業(yè)道德、科學精神等）[2-6]；在課程思政環(huán)節(jié)，學生學習體會有拼湊感強、系統(tǒng)性差的問題。相應的，在學習完相關(guān)專業(yè)知識后，其相關(guān)的思政教育明顯存在效果差、影響力度小的問題。（2）算法課程本身的特點限制了課程思政的開展。算法課程具有內(nèi)容多、難度大的特點，在充分講授原有課程內(nèi)容的基礎(chǔ)上再進行思政建設(shè)和設(shè)計，存在時間少、可施展空間小的問題。（3）算法知識點與思政元素融合方式、人才培育效果評價機制等尚無明確形式，課程思政建設(shè)方案有待進一步探索。本次項目的實施為后續(xù)企業(yè)與高校的合作搭建了平臺，具有橋梁的作用，項目實施的意義較大。2.項目培訓方式：本項目培訓的方式更加多元化，采用線上線下、理論+實踐相結(jié)合的培訓方式。大數(shù)據(jù)分析相關(guān)師資培訓研議報告及大數(shù)據(jù)分析技術(shù)相關(guān)學習資料等，。在進行線下培訓時，采用理論+實踐的培訓方式，不僅要注重理論知識，還要注重實戰(zhàn)鍛煉，在實學習成效。為了提高教師的學習效率，以及更好地掌握教師培訓情況，本項目采用以任務為導向，將培訓內(nèi)容分解成每天的學習任務，最后以學習日志和課程設(shè)計的形式提交。除進行線下培訓外，還可以帶領(lǐng)高校教師參觀企業(yè)，組織專任教師去企業(yè)頂中去。項目實施的途徑和方式更加多元化，更具有趣味性，可以訓。3.項目培訓內(nèi)容：本項目實施目的是提高教師專業(yè)技能、教學能力和課程建設(shè)水平。本項目對教師專業(yè)技能的培訓更注重教師實踐能力的提升，培訓內(nèi)容不拘泥于課本理論，側(cè)重于大數(shù)據(jù)分析技術(shù)在企業(yè)中的實際應用。通過實際項目演練，加深教師對所學知識點的理解和掌握，使得教師通過培訓達到大數(shù)據(jù)專業(yè)的能力要求。2以兵法和算法為雙主線的算法課程思政建設(shè)針對現(xiàn)有算法課程思政建設(shè)的難點和問題，將算法學習與中國古代著名兵法《孫子兵法》和《三十六計》相融合，從問題本質(zhì)上實現(xiàn)思政教育與算法知識的雙主線并行學習的思政建設(shè)框架。具體建設(shè)方案如圖1所示，即按照算法課程的內(nèi)容結(jié)構(gòu)安排，為算法課程中每一部分的知點安排對應的兵法謀略解讀，同時引出對應的思政育人因素，以此期望學生在學習算法的同時，協(xié)同學習兵法謀略中的對應計策和理念，獲得對中國傳統(tǒng)文化尤其是以兵法謀略為代表的民族文化自豪感和成就感。具體的對應點解讀可參見2.2節(jié)。2.1以兵法為主題的算法課程思政建設(shè)的育人目標《孫子兵法》和《三十六計》是我國文化的精髓，具有很高的歷史地位和借鑒意義?！秾O子兵法》成書于春秋末期，是我國古代流傳下來最早的最完整的軍事著作，其主要敘述了戰(zhàn)略方面的理論，其中的哲理不僅適用于軍事戰(zhàn)爭，對商業(yè)、政治競爭方面也有借鑒意義

[7]。內(nèi)容包括戰(zhàn)爭規(guī)律、哲學、戰(zhàn)略、政治、經(jīng)濟、外交、地理等內(nèi)容，涉及面很廣。與此同時，《三十六計》或稱三十六策，是指中國古代三十六個兵法策略，語源于南北朝，成書于明清，它是根據(jù)中國古代軍事思想和豐富的斗爭經(jīng)驗總結(jié)而成的兵書，是中華民族悠久的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)之一。以這兩本典籍作為算法課程思政建設(shè)的主要參考，可以達到以下3個主要育人目標。（1）在加深對算法的理解和運用的同時，增強學生對中華民族傳統(tǒng)文化尤其是兵法的深刻認識，體會中華民族文化的博大精深，弘揚文化自信。如果把兵法和戰(zhàn)術(shù)謀略當成戰(zhàn)爭勝利的算法，那么算法則是把計算機有限的時間和空間資源作為戰(zhàn)場，人們通過設(shè)計不同的算法實現(xiàn)對計算機資源的競爭和爭奪。從這個角度，兵法謀略和算法思想具有極高的契合度。（2）通過在授課過程中，連續(xù)地引入相同主題的思政元素，實現(xiàn)對學生文化自信、民族自豪感的強化性教育；同時也有效地避免傳統(tǒng)課程思政建設(shè)中存在的思政元素多且主題不統(tǒng)一的問題。（3）兼容性地吸收其他思政元素，如對待科研的探索精神、工程師的職業(yè)道德等，適當?shù)卮┎逶谄渌惴ㄖR點中，避免過度強調(diào)“兵法”帶來的思政教育學習厭倦感。鑒于此，以兵法和算法為雙主線學習的算法課程思政建設(shè)方案從以下3個方面分別對課程進行建設(shè)。2.2建立兵法和算法知識點映射矩陣梳理算法和兵法的知識體系，列舉二者共通性，具體見表1。在表1中，算法課程中的主要算法思想及其對應的兵法謀略計策均通過矩陣的形式列出，每個知識點的契合點也通過兵法謀略的解讀以及算法思想的解讀進一步關(guān)聯(lián)起來。例如，在介紹算法中的蠻力法時，除了介紹蠻力法的基本思想，還要讓學生體會解決問題的最基本、最直接的方法就是不斷努力和嘗試，把所有情況都試過了最后總能找到問題的解，這與《孫子兵法》“軍爭篇”中“軍爭之難者，以迂為直，以思為利”的含義不謀而合，即不論過程多么迂回，堅持朝著戰(zhàn)場的方向前進就能最終到達目的地，這也和我們中華民族刻在骨子里的堅韌不拔、不怕困難、迎難而上的奮斗精神相契合。再如，在介紹分治法時，課堂中除了向?qū)W生介紹分治法的基本思想（即通過設(shè)計算法將大規(guī)模的問題，通過遞歸的方式分解成一系列相同類型規(guī)模更小的子問題求解，不斷分解直到子問題能直接得到解為止，再將子問題的解合并為原問題的解）還通過諸如大整數(shù)相乘、矩陣乘法、二分搜索算法、歸并排序等案例分析進一步加深學生對分治算法思想以及設(shè)計技巧的理解。當然，這些思想和《孫子兵法》“謀攻篇”中關(guān)于用兵的計謀異曲同工，“故用兵之法，十則圍之，五則攻之，倍則分之”，尤其是“倍則分之”即是強調(diào)當敵人的兵力是我們的若干倍時，就采用分兵、逐個擊破的策略取得勝利，這和工程素養(yǎng)中分工合作、合作共贏等理念相吻合。此外，在介紹回溯法時，算法課堂中我們要求學生掌握回溯法在解空間樹搜索時當遇到不符合約束或不能取得最優(yōu)解的節(jié)點時，回溯到當前節(jié)點的上一層，再繼續(xù)求解的算法思想。通過概念介紹以及基本案例講解，學生已經(jīng)深入了解回溯法的基本思想后，再將《三十六計》中的“欲擒故縱”計策相關(guān)聯(lián)，進一步引出思政元素點，做人做事不能被一時的失敗蒙蔽雙眼，能屈能伸、百折不撓奮斗到底才能成功。最后，再比如貪心策略，算法課堂中介紹的貪心策略是不斷通過當前步驟中的最優(yōu)性選擇期望達到全局的最優(yōu)解，除了介紹貪心策略的基本概念、基本算法步驟、算法的正確性證明等，再通過諸如活動安排、分數(shù)背包問題、迪杰特斯拉算法等案例分析進一步加深學生對貪心策略的理解。貪心策略很容易和哲學中的貪心問題相關(guān)聯(lián)，而《三十六計》中最著名的貪心策略應用當屬諸葛亮和司馬懿的“空城計”。諸葛亮正是充分利用了司馬懿的多疑特性，將本是全局最優(yōu)的直接攻城這一步硬生生地演成僅當前一步的最優(yōu)，讓司馬懿克制住貪心，止步在一座空城之前。當然兵法策略沒有好壞之分，但是在人才培養(yǎng)時，我們要利用貪心策略不一定都能取得全局最優(yōu)解的科學性問題，幫助學生樹立大局觀和正確的人生價值觀，更好地為社會和國家奮斗。2.3優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)和教學方法為了保障雙主線的算法課程思政建設(shè)順利實施，首先要做的就是要優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)和教學方法，在有限時間內(nèi)提高知識傳授效率，為思政教育預留足夠的時間和空間。（1）本門課程利用多個教材、多種教學資源，立足根本，在講清楚、講透徹課程中的重點、難點上下狠工夫。精心備課，耐心講解，努力鉆研有效的授課方式，將每個知識點都能通俗易懂地傳授給學生。在備課中博采多個參考文獻、大量案例、網(wǎng)上素材、實驗演示等多種材料的精髓。比如，為每個班級建立線上課程群，在課程群里共享往年錄播的教學視頻，供學生在課余時間預習或者復習使用。此外，建立課程網(wǎng)站，除了分享相關(guān)的課程教學目標和教學內(nèi)容，還將經(jīng)典算法通過動態(tài)演示的形式呈現(xiàn)給學生，使復雜算法更直觀地被理解和接受。（2）充分了解本專業(yè)本科生的培養(yǎng)計劃，建立課程體系中各知識點的有效銜接機制。以同濟大學軟件學院算法課程為例，其所在的課程體系如圖2所示。在課程內(nèi)容的教授過程，很多知識點諸如排序、選擇算法等雖然包括在所采用的教材里，但是在先修課程離散數(shù)學、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中已經(jīng)介紹，屬于重復知識點。我們通過舊知識新學法，達到新舊知識的無縫銜接，具體如讓學生自薦，選擇出一部分內(nèi)容自己講解，在復習鞏固舊知識的基礎(chǔ)上站在算法分析與設(shè)計的角度，對比著進行學習，從而達到舊知識有新意的學習，且一門課程由多個演講者上課，避免一個老師從頭講到尾而容易產(chǎn)生枯燥和乏味的上課氛圍。此外，在講授動態(tài)規(guī)劃、貪心算法時，不斷提醒學生關(guān)聯(lián)高年級學習的專業(yè)課程，如計算機視覺、語音信號處理等課程中都會有針對這兩類算法的具體應用，比如計算機視覺課程中的馬爾科夫決策過程和語音信號處理課程中的隱馬爾科夫鏈算法都是動態(tài)規(guī)劃算法的具體應用。進一步，幫助學生建立學有所用、學有所長的學習信念。

（3）建立有效的互動模式，課堂氣氛輕松活躍。避免無效或者形式化、少數(shù)人的師生互動；增加學生間的互動，鼓勵學生以小組的形式討論、開展項目、進行小規(guī)模知識點的講解等，如在課程開始的考核環(huán)節(jié)介紹中，有意識地引入“課堂活躍度”分數(shù)這一部分，讓學生把積極回答問題，積極和老師互動當成是提高成績的一種方式，從這個動機上，強化師生互動的作用。此外，為避免無效互動，盡量避免提一些沒有思考價的問題，多增加一些像直接思考會產(chǎn)生思維陷阱的問題，如在學習分治算法的效率分析遞歸關(guān)系式時，可以向?qū)W生提問如下的等式是否成立：大規(guī)模問題求解時間成本=小規(guī)模問題求解的時間成本×小規(guī)模問題的數(shù)量。將這種邏輯上很直觀但屬于思維陷阱的問題拋給學生，讓學生回答和思考，從而調(diào)動學生的思考能力以及參與積極性，實現(xiàn)高效的課堂知識傳授。（4）緊跟社會發(fā)展以及軟件技術(shù)革新的腳步，將科學研究領(lǐng)域中出現(xiàn)的新知識、新方法等與課程內(nèi)容緊密結(jié)合；用具體實例讓學生意識到所學內(nèi)容的經(jīng)典性、重要性。比如，在講到分治算法中的超大整數(shù)相乘的案例時，將2019年報道的谷歌提出的“超大數(shù)相乘”算法新聞和學生分享。再如，講到動態(tài)規(guī)劃算法時，用阿里巴巴、谷歌等公司的面試算法題目作為算法講解的例題，再次讓學生體會到所學課程內(nèi)容的重要性。最后，在講到分支限界算法時，用授課教師的科研課題中利用二維分支限界算法進行圖像中物體定位的科研問題進一步拓展課本所學知識，幫助學生提高以及深化所學課程內(nèi)容，提高學生積極思考的能力。2.4建立三方聯(lián)動的教學評估模式及反饋機制

為了對本思政建設(shè)方案進行客觀評價及持續(xù)改進，建立“專業(yè)教師主導—思政教師監(jiān)督—學生反饋評價”的閉環(huán)評估模式及反饋機制。利用發(fā)放調(diào)查問卷的形式，具體到由誰發(fā)放調(diào)查問卷，以及對多個年級的學生發(fā)放調(diào)查問卷的細節(jié)化操作，驗證所提課程思政建設(shè)方案的成效。通過當屆學生和歷屆在校學生的問卷對比，對比建設(shè)方案的即時成效以及教育影響程度。通過專業(yè)教師以及思政教師分別發(fā)放針對性不同（如專業(yè)教師注重思政和算法的融合，思政教師注重思政教育效果等）的問卷，達到驗證該方案在制訂時思政教育設(shè)計的目的和完成時的效果是否存在統(tǒng)一性。最后再通過教師對4份問卷的系統(tǒng)化分析，針對性地對課程思政建設(shè)方案進行修改，實現(xiàn)本方案的迭代升級。此外，具體的問卷放發(fā)形式，可以采用課程QQ群、Canvas等線上教學手段。3結(jié)語通過探索性地將算法課程的思政建設(shè)主題統(tǒng)一成中國古代的兵法謀略學習，實現(xiàn)了兵法和算法的雙向促進教育作用，最后通過建立的“專業(yè)教師、思政導師和多屆學生”三方聯(lián)動的閉環(huán)教學評估模式及反饋機制驗證了所提方案的可行性和有效性；同時也為計算機類其他課程的思政建設(shè)提供了一個新的研究思路。經(jīng)過若干次的教學實施和反饋評估后，在該方案相對成熟的基礎(chǔ)上，總結(jié)和積累專業(yè)課程如何在統(tǒng)一的思政主題下實施課程思政建設(shè)的經(jīng)驗和成果，建立高校計算機類算法課程思政教學案例，初步凝練一套凸顯課程特色的系統(tǒng)化課程思政建設(shè)體系，該體系可以在新的統(tǒng)一思政主題下，適當修改和調(diào)整后在算法課程群以及計算機類其他專業(yè)課程上推廣和試用。下一步，還將加大在學院、兄弟院校的宣傳力度，采用諸如算法課程思政經(jīng)驗分享會、研討會等交流形式，進一步擴大該方案的影響力度。通過本課題的研究，力求達到以下預期目標：（1）對區(qū)域代表性企業(yè)進行調(diào)查走訪，通過調(diào)查結(jié)果分析得到圍繞軟件工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案要求及畢業(yè)要求的解決復雜工程問題的創(chuàng)新能力需求報告；（2）校企雙方教師嘗試在嵌入式核心課程的實踐教學中將OBE教學模式進行應用，包括共同進行項目選擇、案例設(shè)計、場景設(shè)計及實施過程；（3）校企雙方教師在課程設(shè)計中加入師生協(xié)同創(chuàng)新，制定過程化考核機制，完善軟件工程專業(yè)課程體系；（4）形成帶有實踐效果的應用研究報告；（5）發(fā)表教學改革論文1-2篇。2023年8月-2023年1月：開展性工科產(chǎn)教融合、校企合作模式相關(guān)外政策及文獻的整理，并對相關(guān)文獻和法規(guī)進行研究探索，深入理解國家對新工科專