數據結構課程思政教學探索

劉建粉 甘泉

摘?要：課程思政是實現“立德樹人”的有效途徑，是在課程教學中實現價值體系、知識體系和能力體系的有機融合。基于學情和課程分析，確定了數據結構課程思政教育目標為培養學生的計算思維、工程素養以及人文素養，設計了基于OBE和課程思政理念所形成的課程教學目標，并給出一個具體的教學過程設計案例。

關鍵詞：課程思政;教學探索;計算思維;工程素養

中圖分類號：TG4文獻標識碼：A

1?緒論

高校思想政治工作關系到人才培育目標的實現、國家核心競爭力的提高和中華民族的偉大復興。習近平總書記在2016年12月的全國高校思想政治工作會議上指出，圍繞高校“培養什么樣的人、如何培養人以及為誰培養人”的根本問題，要堅持把立德樹人作為中心環節，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現全程育人、全方位育人[1]。在加強和改進思政課程教育教學的同時，發揮高校各門課程的育人功能，促使專業課程思政化，進而形成課程思政和思政課程教育同向同行，共同提升高校思想政治教育效果。

2?數據結構課程思政的重要性

《數據結構》是計算機類專業的必修基礎課，該課程兼具理論和實踐性，是計算思維和工程素養培養的啟蒙課程。計算思維是指運用計算機科學的基礎概念求解問題、設計系統和理解人類的行為，其特征是抽象和自動化[2]。工程素養是指從事工程實踐的工程專業技術人員所具有的素養，是面向工程實踐活動時所具有的潛能和適應性，包括技術修養、文化修養和人格修養[3]，具體表現有：善于分析和觀察;善于實踐和總結;工作嚴謹、細致;精于協調、溝通;勇于發明和創新;不斷學習;敬業精神等。

新時代的大學教學，既要關注學生的個性特征，尊重教學規律，了解學生的思維方式和行為習慣，用科學、健康的思想學識與積極、有啟發的教學行為去感染、熏陶、引導學生;更要立足大學“立德樹人”的根本使命，在教學中引入思政教育，將思想引領與專業教育統一起來，在塑造學生專業能力的同時，培育學生良好的性格品質，從而為學生的終身發展奠定良好基礎。因此，在數據結構中引入思政教育是非常重要的，是實現育人育心目標的有效手段。

3?數據結構課程思政教學探索

3.1?學情和課程分析

《數據結構》課程開設在物聯網工程專業第3學期，授課對象為大二學生，前面已開設過《物聯網導論》和《高級語言程序設計》等基礎專業課程，具備利用高級語言編寫實現簡單算法能力，但對復雜對象及復雜問題分析與求解能力缺乏。該階段的學生經過了大一階段的新鮮、浮躁、迷茫后，開始有所感悟和醒悟，開始有了學習的方向和目標，這時非常需要對同學們在人生觀和價值觀上進行引導，在科學思維和工程素養上進行培養。通過調查發現，物聯網工程專業所有學生在大二時都有電腦，人手一部手機，并且學校在各個教學區、宿舍區都提供WIFI服務，自主學習條件具備，但同學利用手機和電腦學習的比例較低，大多都是娛樂和休閑，且發現這些同學存在一些共性的問題：對自我認識能力不足、自信心不足、自制力較差、表達能力欠缺、做事不夠細致和嚴謹等，當然也存在著單純、善良、內斂、有韌性等優點。而《數據結構》課程由于涉及的算法有些比較抽象，實驗操作又要求學生具備較強的動手能力，學生在學習過程中容易遇到困難和問題，導致學生自信心受挫，學習興趣下降，學習主動性不足，從而導致教學效果不理想。

基于以上分析，在《數據結構》課程教學中引入思政教育，就是要引導學生正確認識自己，形成積極健康的人生觀和價值觀，調動學生學習的積極性和主動性，幫助學生建立學習自信，發現學習潛能，特別重要的就是要把知識體系、能力體系和價值體系有機融合起來。因此，把數據結構課程思政教育目標確定為培養學生的計算思維、工程素養以及人文素養。

3.2?教學目標設計

將工程教育認證畢業要求和《數據結構》課程在其中所起的支撐作用結合起來，并且在其中融入相應的價值理念，形成《數據結構》課程具體的教學目標。如：基礎知識部分，除了要求理解和識記知識外，還要加入背景了解和思想認識;應用部分，除了要求技能外，還要有思維上的分析、批判、創造、實踐等，以及團隊合作、溝通交流、項目管理等;綜合部分，除了知識和技能的綜合要求外，還要融入生活、學習、職業素質、人文素養等。另外還要培養學生終身學習能力，使得學生能利用現代信息化工具進行自主學習、探究課程、發現問題。還要對學生情感發展、興趣所在、價值取向進行關注和引導。如下為基于OBE和課程思政理念所形成的具體的課程教學目標。

目標1：理解數據結構及算法相關的基本概念【理解】，掌握線性表、棧、隊列、樹、圖等典型數據結構的邏輯結構、存儲結構及各種基本操作的實現【掌握】，能夠針對實際問題，通過分析、抽象并選擇合適的數據邏輯結構建模【分析】，能分析常用算法的時間和空間復雜度【應用】，并能設計出合理的存儲結構和結構清晰、正確易讀以及時間和空間復雜度符合要求的算法【創造】。

目標2：能夠用程序設計語言實現線性表、棧、隊列、樹、圖的各種存儲結構及其對應的基本操作【應用】，能夠針對具體應用問題，在分析、抽象及合理設計的基礎上，編寫調試程序，完成應用問題的求解【創造】。

目標3：掌握查找、排序等算法【掌握】，能夠針對復雜計算機工程問題的具體情境，識別影響系統性能的關鍵因素，基于理論和實驗的方法，評價系統性能并給出改進方案【評價】。

目標4：通過拓撲排序、關鍵路徑等算法的學習，了解計算機工程管理中任務協調、資源調度等方面問題及解決策略【應用】。

目標5：掌握最優二叉樹、最短路徑、最小生成樹等算法【掌握】，了解這些算法發明者的生平和事跡，體會算法之美，認識數據結構和算法在計算學科中的重要作用，提倡工匠精神，激勵創新和改造【評價】。

目標6：通過對理論、實踐學習的過程和產出進行反思，具備在專業學習中有意識選用適宜的學習策略、調控手段的初步能力【評價】。

3.3?教學過程設計

在上述教學目標的指導下，按照教學章節內容，細化出具體的課程目標，并根據目標和內容設計出詳細的教學過程。下面以線性表內容為例，介紹具體教學設計。

知識和技能目標：理解線性表的概念，能歸納出線性表的邏輯結構特點;能理解線性表二元組以及抽象數據類型的定義，識別其中的要求;能說出線性表中基本操作的含義。能用圖示法說明線性表順序存儲和鏈式存儲的原理和要點;區分不同存儲結構的特點和應用場合;并能用C語言寫出各種存儲結構類型定義，實現各種基本操作并完成測試。能對現實中的應用問題進行分析、抽象，找出適用線性表的特征，并能根據應用需求，選擇或設計合適的存儲結構，選擇或設計合適的操作，開發出滿足應用需求的程序。

價值目標：能自主探索課程，提前學習微課;能對提前預設的問題進行思考、分析和抽象，并設計出數據結構;能在小組討論中提出問題，能解答其他同學疑問;能夠將設計的算法進行編程實現和驗證，遇到問題能尋求解決的途徑，能累積調試經驗和技巧;能認真完成老師布置的各項作業，做到嚴謹和誠信。

教學過程設計：

（1）采用問題驅動法，提前在網絡平臺上發布自主學習任務，激發學生思考，導入新課。

問題1：如何編程實現一個通訊錄管理系統，要求具有插入、修改、刪除、查找聯系人等基本功能。請對該應用進行分析、抽象并設計出數據結構。

問題2：什么是線性表？它的邏輯結構是？有哪些特點？其基本操作有哪些？其數據在計算機內如何存儲？

問題3：生活中還要哪些方面的應用都可以把數據結構歸納為線性表的情況？

（2）線下課堂上采用案例引導和演示，把線性表的邏輯結構、存儲結構、基本操作以及不同存儲結構適用的場景進行講解和對比，進一步強化知識和技能。

案例：通訊錄管理系統的分析、設計與實現。

（3）采用對分教學法，開展小組討論，碰撞思想火花，引導學生主動發現價值，強化應用，進行創造。

案例：一元多項式的計算。一元多項式An（x）、Bm（x）按升冪表示：An（x）=?a0+a1x1+…+an-1xn-1?+?anxn，Bm（x）=?b0+b1x1+…+bm-1xm-1?+?bmxm，設m

（4）采用任務驅動，布置作業，完成問題的求解并實踐，實現學生自我探索，形成潛移默化的學習自覺。

作業：編程實現上述通訊錄管理系統及一元多項式的加、減、乘的計算。

（5）線上或線下答疑，采用網絡平臺、QQ、微信、班級學習群、郵箱或電話等方式，及時解決學生遇到的問題，為下一步學習卸下包袱，掃清障礙，提升學習自信，保持學習興趣。

教學評價：評價內容包括知識、技能和價值三個方面，具體有知識掌握情況、問題解決能力、算法設計能力、編程動手能力、作業完成情況、學習的態度、討論的參與度、合作和溝通等。評價環節采用過程+期末測試進行，知識和技能成績采用量化標準打分，價值成績采用學生自評、小組互評和教師評價打分構成。

4?結論

課程思政是對現有教育的補充和完善，是實現“立德樹人”的有效途徑，更是一個系統工程。在數據結構課程思政教學中，就是將知識體系、能力體系和價值體系有機融合，旨在培養學生知識和能力的同時，培養學生正確的人生觀、價值觀，培養科學素養、工程素養和道德素養，培養社會主義建設者和接班人。

參考文獻：

[1]習近平在全國高校思想政治工作會議上強調：把思想政治工作貫穿教育教學過程?開創我國高等教育事業發展新局面[N].人民日報，2016-12-09（1）.

[2]李薇，黒新宏，王磊，等.課程思政教育在C語言程序設計課程中的應用[J].計算機教育，2019（11）：20-23.

[3]胡澤民.工程師職業素養[M].西安電子科技大學出版社，2017-11-01：1-10.

基金項目：平頂山學院教學改革研究項目（JY2018-050）

作者簡介：劉建粉（1972-），女，漢族，河南西峽縣人，碩士，教授，主要研究方向：網絡信息處理。