以课程思政主题为背景的实验课程案例设计与实施

摘  要：实验课程是理工科教学环节的重要组成部分，然而该环节在课程思政的设计与实施方面还存在碎片化、抽象化等不足。该文以网络编程技术的实验课程为例，从学情分析、教学目标入手，详细介绍八个实验课程对应的课程思政主题设计思路，并从课前讨论、课中实践、课后拓展三个方面探讨实验教学实施过程，最后以“TCP的基础通信模型”实验为例，按照学、思、践、悟的思路，给出课程思政主题实验教学关键步骤的实施方案。在实践教学中融入课程思政教育，对增强价值引领，进而实现课堂教学全面思政化具有重要意义。

关键词：课程思政；实验课程案例；教学改革；网络编程技术；TCP的基础通信模型

中图分类号：G641      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2025）01-0106-06

Abstract： Experimental courses are an important part of the science and technology teaching process. However， there are still deficiencies in the design and implementation of course ideology and politics in this process， such as fragmentation and abstraction. This paper takes the experimental course of "Network Programming Technology" as an example， and starts from the analysis of the learning situation and teaching objectives， introduces in detail the design ideas of the theme-based course ideology and politics corresponding to the eight experimental courses. The paper discusses the implementation process of experimental teaching from three aspects： pre-course discussion， in-course practice and post-course expansion. Finally， taking the experiment of "Basic Communication Model of TCP" as an example， we give the implementation plan based on the idea of learning， thinking， practicing and understanding， and give the critical steps of the experimental teaching of the theme-based course ideology and politics. The effective integration of the course ideology and politics in experimental teaching is essential to enhance value leadership and thus realize the comprehensive ideology curriculum teaching.

Keywords： Ideological and political theories teaching in all courses; experimental course case; teaching reform; Network Programming Technology; TCP basic communication model

计算机实践教学是高校计算机类专业教育的重要组成部分，也是培养学生解决复杂工程问题能力的关键环节，直接影响着高等教育的人才培养质量[1]。计算机类专业的工程教育专业认证中明确要求实验或实践课程学分占比应不小于20%，大多数专业课程培养方案中，该部分占比可高达二分之一。实验课程虽然非常重要，但其课程思政建设相对理论课程较为滞后[2-5]，具体体现在实验课程对课程思政元素的挖掘加工、课程思政元素与实践教学的渗透融合等方面的探索相对较少，课程思政案例存在碎片化、抽象化等不足[6-7]。2020年5月，教育部印发《高等学校课程思政建设指导纲要》（以下简称《纲要》），明确提出要将课程思政融入课堂教学建设全过程，包括融入实验实训等环节[8]。因此，本文以网络编程技术课程为例，对照《纲要》将项目化的课程思政主题作为实验项目背景，完善实验课程的思想政治内容建设，对打通理工类课程“全程育人”之路，实现全过程课程思政教育具有重要借鉴意义。

一  课程概述

网络编程技术是计算机科学与技术、软件工程等专业的专业基础课程。该课程主要培养学生掌握WinSock网络编程接口、网络程序设计的基本知识，掌握网络程序的基本框架，进一步深化理解TCP和UDP协议的工作机制和工作原理，并在此基础上掌握基于TCP/IP等各种应用层协议的具体应用程序，使学生具备TCP/IP协议编程和进行网络应用程序开发的基本能力[9]。该课程的实验教学与理论教学中的知识点一一对应，主要包括：基础通信模型、SELECT模型、事件选择模型、异步选择模型、重叠IO模型、完成端口模型。网络编程技术课程理论部分常见的思政素材涵盖：爱国敬业、勇攀科学高峰、大国工匠精神和精益求精等[10-13]，但实验环节的课程思政在实施上还存在以下不足：对于项目式的实验，对应知识点的课程思政元素显得比较零散；抽象化的课程思政元素实施需要教师的讲解或引导，必将占用实验课程中学生宝贵的动手实践时间；传统课程思政元素与实验项目契合度不高，难以体现课程的高阶性、创新性和挑战度[14-15]。因此，本文根据网络编程技术实验课程为培养学生的计算思维、网络编程以及理论联系实际的能力等特征，设计课程思政主题作为实验项目的整体背景，贯穿整个实验项目[16]；并依托数字化云教材的富媒体属性，引入课程思政元素音、视频的立体化呈现方式，加大了学生自主探究空间，且能很好地满足课程两性一度要求[17]。

二  项目化课程思政的案例设计

网络编程技术的实验课程与课程思政主题对应关系如图1所示。

（一）  社会主义核心价值观的加密编码

编码的作用是采用一种新的载体来表示前一个载体所表达的信息，以达到存储或传输的目的，计算机中的信息主要是以电磁信号为主，要将现实世界中的复杂内容通过电磁信号进行表达，就需要进行转化，这个过程就是编码。常见的编码有：UTF8编码、GBK编码、Base64编码、URL编码、HTML编码、摩斯码，数据结构中的哈夫曼编码等。社会主义核心价值观共有24字，12个词，每一个词对应一个十二进制中的一个数字，对应关系见表1。

该实验要求学生使用以上对应编码对“我爱中国”这句话进行加密编码，并将结果显示出来。基本思路是将需要编码的内容拆分成单个的字或字母，然后将拆分后的字或字母转化为ASCII码（每个中文字符长度为两字节，转化为ASCII码会得到两个结果），最后将ASCII码转化为对应的十二进制并对照表1输出最后的结果。例如：“我爱中国”的编码结果见表2。

实验提供了两段音频分别讲解了编码在生活中的应用，以及社会主义核心价值观产生的缘由，并通过社会主义核心价值观的编码以及加密过程，既能使得学生加深对社会主义核心价值观的理解，又能让学生掌握编码的作用和意义。

（二）  “81192”请返航

2001年4月1日凌晨，美国一架侦察机闯入我国南海领空，王伟为保卫祖国领空，遭美机撞击被迫跳伞坠海壮烈牺牲。当时王伟接到的命令是：“81192，请返航。”但得到的回答是：“81192收到，我已无法返航，你们继续前进。”十年之后，我国的空军战斗力有了空前的发展，从2011年1月11日中国歼-20的横空出世以来，我国陆续研制了歼-10、歼-16、运-20和轰-6K等主力战机。二十多年来，我们无时无刻不在期待奇迹的发生，期待能够再次在南海上空听到英雄王伟的声音。

该实验要求学生使用TCP基础通信模型，用客户端模拟战机向服务器发送消息：“81192收到，我已返航。”服务器则回复：“81192，国已强，请返航。”课程思政主题通过音频介绍了英雄王伟的生平，并给出了81192事件的视频讲解链接。该实验通过模拟（虚拟）通信，增强学生的爱国主义思想，同时缅怀英烈，激励学生的强军梦、强国梦。

（三）  航天梦之嫦娥奔月扬国威

探月工程自2004年1月立项并正式启动以来，我国已连续成功实施嫦娥一号、嫦娥二号、嫦娥三号、载人返回飞行试验、嫦娥四号和嫦娥五号等任务。2020年11月24日4时30分，我国在中国文昌航天发射场，使用长征五号遥五运载火箭成功发射了探月工程的嫦娥五号探测器，开启了我国首次地外天体采样返回之旅。嫦娥五号在遥远的月球上，长时间实时进行通信会有较大的能耗和一定的延时，因此我们需要定时让嫦娥五号向地球上的控制台发送信息，以确保嫦娥五号处于正常工作的状态。

该实验要求学生使用UDP基础通信模型实现嫦娥五号作为客户端定时向控制台（服务器）发送消息的功能，并思考UDP阻塞模型与TCP阻塞模型的区别。课程思政主题通过音频介绍了探月工程取得的巨大成就，并通过聚焦中国航空航天发展成就，增强学生的爱国主义思想，激励学生的航空航天梦。

（四）  隆中精神：淡泊明志，宁静致远

诸葛亮是我国传统文化中忠臣与智者的代表人物，“淡泊明志、宁静致远、躬耕苦读、鞠躬尽瘁”是诸葛亮隐居隆中的写照，亦包含了湖北文理学院的校训。这短短十六个字激励学生要传承和发扬隆中精神，要有心系天下的国士精神、鞠躬尽瘁的负责精神、实事求是的务实精神和公正廉洁的法制精神。

基础通信模型无法完成多个客户端的通信，因此该实验要求学生使用SELECT通信模型完成多客户端消息通信的功能。实验要求学生创建2个客户端，并分别向服务器发送：“淡泊明志”和“宁静致远”，最后在服务器端汇聚成完整的湖北文理学院校训。课程思政主题中使用音频介绍了诸葛亮与隆中的历史渊源，并引导同学思考校训的出处，以及诸葛亮忧国忧民，忠君报国的隆中精神。

（五）  展志愿风采，创文明城市

“奉献、有爱、互助、进步。”是志愿者精神，它在襄阳市防疫、创文、创卫等活动中起到了积极作用。志愿者们用自己的实际行动传递和践行着雷锋精神，为改善社会，促进社会进步而服务。襄阳市各个基层组织也积极组织志愿者开展各项志愿服务活动，争当创建文明城市的引领者、宣传者、践行者，为创建全国文明城市添砖加瓦。

为了进一步加强志愿服务活动的管理，需要对参与活动的志愿者们进行签到和签退操作，记录下每位志愿者参与活动的时长，该实验要求学生基于TCP或UDP协议完成以下功能：先启动服务器端，当打开客户端的时候，向服务器自动发送签到信息，当关闭或退出客户端的时候，服务器自动记录签退信息。课程思政主题中使用音频介绍了志愿服务发挥高校培育时代新人中的重要作用，并引导学生回顾奉献、友爱、互助、进步的志愿服务精神，形成长期深入开展志愿服务活动的内在动力和有力支撑。

（六）  留存审计日志

《中华人民共和国网络安全法》自2017年6月1日起施行，其中第二十一条规定，“采取监测、记录网络运行状态、网络安全事件的技术措施，并按照规定留存相关的网络日志不少于六个月。”依据此条款，包含信息系统审计的相关网络日志至少需要保存六个月。

实验要求学生结合异步选择通信模型多客户端通信特点，在服务器端创建空白Windows窗口，同时创建若干个客户端，在启动客户端时，在服务器端记录下客户端的IP地址与连接时间，在关闭客户端时，服务器端则记录对应的关闭时间，从而形成简单的网络审计日志。课程思政主题中先用音频介绍了网络安全法的意义，然后重点对该法规中信息系统审计日志规定做了具体描述，通过网络安全法的学习，引导学生遵纪守法，提高法律意识，无论是在做什么类型的信息系统或软件，都应当遵守网络安全法的规定，保存网络日志，并将网络日志留存至少六个月。