课程思政优秀案例（四十八）|《大学计算机基础》：以智能·赋能为核心的计算机基础课程思政建设

2022-05-25 北京交通大学阅读量: 42

编者按

为深入贯彻落实教育部《高等学校课程思政建设指导纲要》等文件精神，进一步改进教学方法，推动案例教学在学校课程思政教学中的应用，加强课程思政经验共享，提升课程思政教学质量，北京交通大学本科生院推出课程思政系列优秀案例。

近期，本科生院已对教育部首批国家级课程思政示范课程、北京市课程思政示范课程、校级课程思政示范课程案例进行推送宣传。本期推出的是：计算机学院推荐的课程《大学计算机基础》（课程负责人：周围，教学团队成员：许宏丽，张和平，靳小燕，李会霞，白慧慧）课程思政建设案例。

以智能·赋能为核心的计算机基础课程思政建设

完成人：周围

审核人：熊轲

一

课程和案例的基本情况

课程名称：大学计算机基础（C102001B）

授课对象：大一新生（约3000人/年）

课程性质：信息能力模块（计算认知层），0学分，16学时，限选（除计算机、软件、詹天佑学院之外全校学院的植入课程）

课程简介：“大学计算机基础”课程，是面向全校大学生信息素养和应用创新能力培养的第一门课，肩负着计算机基础知识、基础技能和计算思维培养的重要使命，肩负着新时代大学生跨学科计算机创新能力的培养任务。

课程团队自成立之初，二十余年来始终把教书育人放在第一位，适应新时代技术变革，不断优化教育教学内容和模式，强化思维创新应用能力，持续开展科学有效的教学研究与实践。课程先后荣获大学计算机基础国家级教学团队、国家级北京市级优秀教学成果奖、国家级一流本科课程、MOOC金课、全国优秀教材等荣誉称号。

课程负责人：周围

教学团队成员：许宏丽，张和平，靳小燕，李会霞，白慧慧

案例简介：

大学计算机基础课程是一门理论和实践相结合的大规模通识教育课程，具有覆盖专业多、学生差异大、课程学时少、知识点更新快、课外学时有限、实验室有限等诸多特点。随着各学院对学生的新技术知识能力的要求和重视程度越来越高，教学团队重新审视课程目标，修订课程大纲，优化教学内容，融入思政元素，开展了以“智能·赋能”为核心的大学计算机基础教学研究，通过近年来的课程实践，获得较好成效。建设总体框架如图1所示。

图1. 以智能·赋能为核心的计算机基础教学课程建设框架

以智能·赋能为核心的计算机基础课程建设的主要内容有：

（1）加强课程内容建设，提升大学生智能技术实践能力。

人工智能、大数据、互联网+等一系列快速发展的新技术，是计算机与多学科融会贯通、跨界创新工程教育的基础。作为大学生计算机通识教育的基础课程，团队围绕我校“智慧交通”特色近年来重点设计和开发如无人驾驶、开源硬件等系列新实验。

（2）优化教学模式，助力大规模赋能教育实施。

“大班授课、小班实验”，是传统的计算机实验教学模式，但仅基于实验室单一场所的教学会受到学生规模、学时数以及实验室容量的限制，课程中的很多实验内容，尤其是智能技术硬件实验很难安排全校3000人规模的实验开展。如何实施是赋能教育落地的关键，“线上MOOC+线下实验”的混合式教学模式是改变和优化实验的利器，有利于赋能教育的大规模实施。

（3）价值塑造，为学生整个大学阶段树立正确的世界观。

课程团队将能力培养、思维模式转变和价值塑造相融合，将课程思政和教学设计、教学体系、教学资源库、线下实验教学紧密结合。课题团队结合时事政治，形成了与之密切相关特别是以爱国主义教育为重点的多元化思政内容，使“大学计算机基础”不仅为后继计算机课程的学习奠定必要的基础，更潜移默化中为整个大学阶段树立正确的世界观，主动担负时代责任和历史使命。

二

案例蕴含的思政元素分析

团队在课程建设、研究和实践中，逐渐形成了以爱国主义教育、智慧交通（无人驾驶）特色为主的家国情怀、强国意识、工匠精神、安全教育、社会责任等多元化思政元素。“家国情怀”是道德层面的价值追求和政治取向，“工匠精神”是职业层面的价值取向和行为表现，“强国意识”是民族崛起的目标和中国梦的表达，“安全教育”是新形势国际竞争中的思考和行动，这些元素构成了社会责任和学生核心价值观。

课程具有明确的“智慧交通”特色定位，思政元素和课程案例密切结合。例如，家国情怀：无人驾驶中高速网络的重要性与华为5G事件；强国意识：无人驾驶中开源软件应用与国有自主可控操作系统研发；工匠精神：无人驾驶中人工智能模型优化与实验对比、科学并精准的数据描述；安全教育：交通出行大数据保护与赴美上市事件；社会责任：结合各自专业发展与创新，担负时代和社会责任。

三

案例教学整体设计

（一）教学设计

智能技术涉及的知识点较多，怎样的实验内容能够体现智能技术的特色，并能提高学生的兴趣，开阔视野，更好地结合并辅助学校各专业课程的学习呢？课程团队围绕“智慧交通”双一流目标，提出了基于开源的智能驾驶实验教学内容设计与实践。从2017年至今，在实验室增设智能小型无人车、交互机器人和百度无人驾驶车等中小型设备，基于这些设备开发的实验，拓展了“大学计算机基础”课程的实验广度和深度。

面向非计算机专业的学生来说，遵循循序渐进、由简入繁的学习路径不可或缺。在实验资源设计时，结合学生基础的差异和实验室资源现状，设计了如下实验资源（表1）。

表1.围绕智慧交通的新实验设计

课程采用“线上MOOC+线下实验”混合式教学。团队注重实验案例驱动教学，秉承问题性、真实性、典型性和综合性原则，精选、精编特色化实验资源，打造课程教学资源库。团队注重线下面对面实验教学，在实验内容分层、小组讨论、答疑等环节，结合全球计算机技术的发展与我国技术发展的成果融入思政元素，加强课程的趣味性和时事性，使学生能够获得更深层次的理解和思考，增强对我国科技发展的自信心、培养爱国主义精神，体会科学技术的创新发展对国家发展带来的影响。

（二）教学实践

1. 无人驾驶系列实验与思政元素设计

无人驾驶是依靠人工智能、视觉计算、雷达、监控装置和全球定位系统协同合作，让计算机可以在人类不主动操作下，自动安全地进行机动车辆操作。实验使用国产百度开源平台的无人驾驶实体车以及Linux虚拟机环境，实验中融入的思政元素如表2所示。

表2. 无人驾驶系列实验与思政元素设计

实验1：无人驾驶-硬件系统认知实验（0.5小时）。了解计算机的主要硬件部件；观察无人驾驶实体车，熟悉实体车上的各类传感器。

实验2：无人驾驶-操作系统 ROS 实验（1-2小时）。熟悉 Linux（Ubuntu）基本操作命令；初步了解无人驾驶和 ROS 平台；了解无人驾驶几种基本运动功能的实现方法。

实验3：无人驾驶-交通标识图像的识别实验（1-2小时）。熟悉 pycharm 集成开发环境和 python 语言；了解机器学习、深度学习中图像识别功能的实现方法；了解无人驾驶中交通标识图像的识别及应用。

实验4：无人驾驶-高速铁路全自动无人驾驶（1小时）。国内首个无人驾驶的地铁列车-燕房线于2017年底通车试运营，这是中国内地首批符合自动化等级最高标准的全自动地铁列车，可实现全自动运行。了解高铁列车全自动无人驾驶的系统、关键技术原理等内容。

团队在实验授课时融入时政热点，如在无人驾驶认知实验中，引入华为5G技术先进性和促进无人驾驶普及应用的重要性、国外压制华为的手段及当代大学生应该做什么的思考，培养学生的技术强国意识，增强忧患意识，提高学生对待信息技术的安全意识。在交通标识图像的识别实验中，通过对神经网络模型参数的优化与实验对比，让学生认识到科学需要精益求精、不断进取，一丝不苟的工匠精神。

2. 开源硬件系列实验与思政元素设计

开源硬件是开源文化的一部分，和开源软件方式类似进行计算机和电子硬件的设计。随着Arduino、树莓派等开源硬件平台的普及，结合软件和算法模型，开源硬件推动了创新应用上了一个新高度。团队使用Arduino\树莓派开发套件制作教学视频，并放到中国大学MOOC中的“大学计算机硬件实验”课程，受到学生好评。主要实验内容和思政元素设计如表3所示。

表3. 开源硬件系列实验与思政元素设计

实验1：开源硬件基础实验（2小时）。了解传感器的工作原理和使用要点；掌握软硬件结合的开源硬件开发方法；第一次点亮 LED，第一次开动电动机；第一次摸摸电阻电容，第一次给自己的硬件编程。简单看得见的系统构建。

实验2：开源硬件综合实验（2小时）。掌握基于开源硬件的软硬件结合综合应用；了解多种传感器和设备的特点及应用。不局限于计算机，声光电热、机械材料、拧螺丝、使工具、线粗细，劲大小……，多分析、多体会、多思考，重理解。

在开源软硬件系统为主的讲授过程中，同时介绍中国软件行业的发展，举例说明我国比较成熟的软硬件系统如红旗Linux、华为鸿蒙操作系统、Gitee、天河系列超级计算机，这些企业为中国计算机发展做出的努力和付出的艰辛，让学生了解到一套成熟系统来之不易，树立科学工匠精神，并认识到科技的重要性，提高科技强国的意识。

图2. 实验活动场景

（三）教学反思

本课程是一门科学技术类课程，过硬的专业技术固然重要，但是没有良好的品德、正确的价值观为基础，再好的技术都是行不远甚至有害的。“大学计算机基础”课程教学，将思政教育渗透到教学过程，开展以智能·赋能为核心的课程建设并取得一定成绩。先后获得北京市教学成果奖二等奖（2021年）、计算机教育大会优秀论文（2022年）等荣誉。今后课程团队继续关注时事热点、丰富课程思政案例资源，将爱国主义精神、家国情怀、强国有我、个人品格、道德情操、法治、科学观、创新、开源、共享、绿色等更多的思政元素融入到教学内容中，打造成为具有“智慧交通”特色的优秀通识类思政课程。

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1.课程思政优秀案例（一）|《信号与系统》：连续时间信号的时域抽样

2.课程思政优秀案例（二）|课程思政融入《城市轨道交通系统运营管理》行车调度指挥教学的研究与实践

3.课程思政优秀案例（三）|《电磁场与电磁波》：法拉第电磁感应定律

4.课程思政优秀案例（四）|《会计学原理》：分析京沪高铁报表激发爱路报国情怀

5.课程思政优秀案例（五）|《土力学》：一盘散沙的启示

6.课程思政优秀案例（六）|《机械原理》：机构自由度的计算

7.课程思政优秀案例（七）|《大学物理》：静电场中的导体

8.课程思政优秀案例（八）|《无线通信基础》：回顾无线通信发展史，立志科技报国，在伟大梦想中成就事业