《C语言程序设计》课程思政教学案例(一等奖)

1 《C/C++语言程序设计》课程思政教学案例（一等奖） 一、课程简介 《C/C++语言程序设计》是高校大学生的计算机类通识课程，是 通向计算机编程语言世界的入门课程，是所有计算机技术应用的奠 基石，在培养学生计算思维和逻辑思维、设计算法解决专业具体问 题的综合性高级应用人才的全局中，占有重要地位。课程遵循“以 赛促学、以赛促练”的教学理念，采用线上线下混合教学模式，将 课程学习与 ACM 协会培训、OJ 平台排位赛训练的多维学习空间无缝 连接，旨在培养学生学以致用和自主学习意识、团队协作能力、压 力下完成设计任务的挑战精神，培养严谨求实、敢于创新的科学精 神。通过系统学习和上机训练，使学生掌握计算机编程和模块设计 的基本知识和技能、学会常用的数据结构和算法设计方法，具备逻 辑推理、数学建模、编程实现和计算机系统能力，为后续信息类课 程学习和专业知识应用提供有效工具和创新基础。 二、教学目标 （一）本讲的课程思政教学目标 1.以“引导学生厚植爱国主义情怀”为思政目标，通过讲授递 推算法求解圆周率 π 的应用（教学），融入“中国故事”思政元 素，古代科学家刘徽和祖冲之最早提出计算圆周率的方法，彰显古 人的聪明才智，是中华民族的骄傲，是我们民族和文化自信的源泉 （思政）。 2.以“引导学生培养奋斗精神”为思政目标，通过视频演示古 2 代科学家计算圆周率的割圆术过程和无限逼近思想（教学），穿插 先人不为名利为科学献身的故事，引入“奋斗精神”思政元素，永 远是我们学习的榜样，是我们敬仰和传承的民族精神（思政）。 3.以“引导学生增长知识见识”为思政目标，通过类比和案例 演示古代科学家割圆术逼近法计算圆周率和现代迭代算法求解圆周 率（教学），切入“科技创新”思政点，对比体悟现代计算工具的 优势（教学），鼓励学生掌握先进的科学技术，完成“科教兴 国”、“民族复兴”之伟大使命（思政）。 4.老师在“讲授”和“演示”点播后，学生上机练习，通过设 置迭代次数和迭代终止精度，观察算法的执行时间和圆周率 π 的精 确位数，感受古代科学家的伟大发明和现代计算工具的超快速度， 在“感受”、“反思”和“体悟”中再次强化知识点和思政点的碰 撞共鸣，形成永久的固化和记忆。 （二）案例如何体现课程思政教学目标 1.引导学生厚植爱国主义情怀，引导学生培养奋斗精神 本节课讲解的“递推算法”，关键是递推公式，首先让同学看 几个式子： 公式的共同点就是求解圆周率，引发问题：古人是如何计算圆 周率的？ 3 故事资料：早在公元三世纪，魏晋时期数学家刘徽利用割圆 术，用圆内接六边形起算，令边数加倍，以圆内接正 3*2n 边形的面 积为圆面积的近似值，再利用公式：圆周率=圆面积/半径 2 来得 到圆周率 π 的近似值。 他在著作《九章算术》中描述：割之弥细，所失弥少，割之又 割，以至于不可割，则与圆合体，而无所失矣。他是中国最早明确 主张用逻辑推理的方式来论证数学命题的人。刘徽的一生是为数学 刻苦探求的一生。他虽然地位低下，但人格高尚，他不是沽名钓誉 的庸人，而是学而不厌的伟人，他给我们中华民族留下了宝贵的财 富。 南北朝时期杰出的数学家、天文学家祖冲之，在著作《缀术》 中，算出圆周率（π）的真值在 3.1415926 和 3.1415927 之间，相 当于精确到小数第 7 位，简化成 3.1415926，祖冲之因此入选世界 纪录协会世界第一位将圆周率值计算到小数第 7 位的科学家。祖冲 之还给出圆周率(π)的两个分数形式：22/7（约率）和 355/113 （密率），其中密率精确到小数第 7 位。祖冲之对圆周率数值的精 确推算值，对于中国乃至世界是一个重大贡献，后人将“约率”用 他的名字命名为“祖冲之圆周率”，简称“祖率”。 两位古人数学家的人格魅力和科学探索精神，为世人敬仰，更 是我们民族的骄傲，是我们坚持道路自信和文化自信的源泉。 2.引导学生增长知识见识 古人手工计算可以将圆周率精确到小数位第 7 位，计算机编程 4 求得的圆周率精度达到多少？ 古人采用最原始的人工计算，尚能将圆周率推算出这么高的精 度，可见科学家的严谨的科学态度。随后演示递推算法设计的圆周 率程序，通过调整精度对比运行结果，从循环次数可知，每提高一 位精度运算次数就要提高几十倍甚至几百倍，从中体会现代计算工 具速度之快、计算能力之强大，从而鼓励学生好好学习，掌握最新 的计算技术，承担伟大民族复兴的重任。 3.问题启发、案例演示、线上视频、对比分析、上机验证，多 种教学方法和教学环节，让学生全方位多形式感悟思政元素，引发 思考，产生共鸣 公式的由来源远流长，引出我国古代数学家计算圆周率的故 事： 视频播放：一个是刘徽和他的割圆术，另一个是祖冲之和圆周 率的高效计算，从中感悟我中华民族的聪明才智，上下五千年文化 的璀璨光辉，引导身为中华儿女的自豪和爱国主义情怀。 随后案例演示，学生自己动手训练：递推算法设计的圆周率程 序，通过调整精度对比运行结果，从循环次数可知，每提高一位精 度运算次数就要提高几十倍，从中体会现代计算工具的强大，科技 就是生产力的力量，从而鼓励学生好好学习，承担伟大民族复兴的 重任。 三、课程思政案例内容 （一） 案例的引出 5 1.线上活动 观看教学平台教学视频：祖冲之和圆周率。 2.任务发布 观察公式，总结出公式中各项之间的关系。 3.教师活动 视频中提到了刘徽和割圆术，讲到祖冲之计算的圆周率，随之 将我国古代科学家计算圆周率的故事资料展现给同学，学习思考讨 论。 4.学生讨论 刘徽有哪些人格魅力值得我们学习？ 祖冲之的伟大贡献是什么？ 你从中有哪些感悟？ 多少年后才有了公式 2？公示 2 中各项之间存在什么关系？ （二）案例内容 1.授课内容： 1）什么是递推算法？ 今天我们学习递推算法，计算机程序设计中最常见的算法有枚 举法、递推法、迭代法、递归法、排序和查找法，递推算法是一种 简单的算法，即通过已知条件，利用特定关系得出中间推论，即递 6 推公式，然后根据公式找出下一项，直至得到结果的算法。实现递 推算法的关键是找出递推公式，今天我们就以计算圆周率为例讲解 如何归纳递推公式而完成算法设计。 同学们观察这三个公式，都是完成了一个重要常数的计算，什 么常数？对，圆周率。我们不得不说说我国古人是如何计算圆周 率，引出本次课程思政案例。 2）播放视频：祖冲之和圆周率 3）问题讨论 谁是计算圆周率第一人？如何计算的？计算结果是多少？ 4）归纳递推公式 通过仔细观察公式 2，发现相邻两项之间具有固定关系：规律， 下一项的分母是前一项分母+2，这个规律就是递推关系。如数列： 1、1/3、1/5，观察前 3 个数，大家就能推断出下面的数是 1/7、 1/9…，于是得到递推项：an+1=1/an+2 相邻两项的符号不同，通过（-1）n 解决。于是得到递推公式： 5）编写程序并运行观察结果： 7 递推过程可以无限循环下去，while(fabs(a)=1e-7);语句是循 环终止条件，即极限终止或者无限逼近的终止。调整 while(fabs(a)=1e-7);语句，分别设置 1e-5 和 1e-9，观察 π 的 结果和循环次数变化，通过调整精度对比运行结果，