融合思政元素的數據結構實驗教學改革與實踐

劉伯紅，吳思遠，夏 英

（重慶郵電大學計算機科學與技術學院，重慶 400065）

0 引言

2016 年12 月，習總書記在全國高校思想政治工作會議上指出，除思政課程的思政育人，“其他各門課都要守好一段渠、種好責任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應”，明確新工科背景下思想政治教育改革的總體方向，指出思政教育要與信息技術深度融合，具有時代特色與感召力。2020 年6 月，教育部下發《高等學校課程思政建設指導綱要》，提出課程思政要在所有高校與學科專業中全面推進落實，思政教育不光是思政教師的責任，也是其他教師應盡的責任，是每一門課程應擔負的義務，如何將思政教育與所授專業課程有機結合，是新時期每個高校教師都必須認真面對和思考的問題。

計算機專業是新工科建設的重點專業，而數據結構實驗課程是該專業一門重要的專業基礎實驗課程，讓學生在實驗與習題中掌握數據結構知識，同時培養編程能力與分析問題、解決問題的能力，是計算機專業課程思政較為理想的切入課程。因此，立足學科內涵，研究如何在數據結構實驗課中結合課程特點挖掘課程思政資源，踐行課程思政，進行教學方法和教學模式創新，對于推動新工科建設，提高專業課程育人功能，具有十分重要的意義。

1 相關工作

目前，計算機專業課程思政實踐過程中，許多一線教師進行了大量相關工作，也形成了很多有益的經驗教訓。王新宇等基于任務驅動和模擬情境，闡述了數據結構課程思政教學設計方案與實施過程；代丹丹等將學科內容和思政內容相結合，以Python 程序設計為例，基于PBL 和混合式教學等方法進行程序設計類課程思政教學案例設計；李靜等圍繞思政育人目標、教學內容和環節、課程教學方法和課程考核方式4 個方面，提出課程的思政教學路徑；趙海燕等從數據結構編程訓練入手，調整課程教學目標重心，完善課程思政教學評價體系并進行課程思政實踐研究；淡海英以哈夫曼編碼為例進行思政內容教學設計，使用任務驅動和情景模擬教學方法，從課前導入、算法分析、案例介紹，實踐演練到評價反思等5 個環節進行闡述；周雅靜以C 語言程序設計教學為例，從IT 行業的崗位素質要求出發確定課程思政目標并進行課程思政教學設計。

分析上述文獻不難發現，計算機專業的課程思政建設還處于起步階段，還有大量工作要做，不同作者從不同的角度對課程思政進行了論述，但缺乏系統性的頂層設計，無法體現課程思政的目標全貌；在平時課堂教學中，部分教師雖然偶爾也會進行思政教育，但是并沒有納入課程教學大綱，思政內容也不成體系，在教學方式、教學內容和教育手段上也較為單一，教學載體較為陳舊。同時，這些工作主要偏向課程思政融入專業理論課程的教學研究上，專門針對計算機專業實驗實踐課程的課程思政研究還不多見。

因此，針對以上問題，本文通過對數據結構實驗課程開展課程思政研究實踐，從不同角度多方位進行實驗教學改革，主要通過思政元素挖掘進行了16 學時8 個實驗的教學內容的設計與更新，然后通過線上線下混合式教學進行教學方法創新。在整個教學活動中，引入成果導向（Outcome-Based Education，OBE）工程教育理念，以學生為中心，以成果為導向進行教學模式創新。該課程教學實踐的主要創新點在于從整體上介紹了數據結構實驗課程思政教學改革具體思路，彌補了課程思政在新工科實驗實踐教學方面研究的不足。

2 思政元素融合

2.1 課程思政總體目標

在重慶郵電大學數據結構實驗教學方案中，實驗課程共計16 學時，分為8 次實驗，每次2 學時。在學生動手實驗之前，任課教師一般要對實驗中的知識要點和解題思路進行10～15min 的講解。在講解專業技術知識的同時，要求任課教師結合課程內容本身的特點，挖掘專業知識中蘊含的一些哲理和思想，將知識傳授與價值引領相結合，實現知識教育與價值引導同頻共振。使學生理解專業技術知識中包含的世界觀，樹立社會主義核心價值觀，通過工程實踐中的創新實踐，培養學生求真務實、不怕困難、開拓創新、勇攀高峰、追求卓越的大國工匠精神。

2.2 思政元素挖掘與設計

課程思政融入思政元素內容應與專業課程內容本身息息相關，才能在課堂教學中做到潤物無聲，如果加入的思政元素與專業知識相去甚遠，割裂專業課程與思政內容的內在聯系，效果將會大打折扣，甚至背道而馳。因此，在思政元素融入過程中，必須將專業課內容與思政內容進行深入挖掘與整合。表1 是根據目前數據結構實驗教學的具體內容進行的思政元素設計。

Table 1 Ideological and political element design of data structure experiment course表1 數據結構實驗課程思政元素設計

續表

2.3 課程思政設計具體案例

結合表1，以數據結構實驗四隊列為例，闡述課程思政案例的具體設計與實施過程。

“隊列”是數據結構中線性結構的一種，是“操作受限”的線性表，只允許在表的一端也即隊尾進行插入，而在另一端也即隊頭進行刪除。這種結構的特點是“先進先出（Fist In First Out，FIFO）”，先入隊的元素先刪除，后入隊的元素后刪除。通過本次實驗教學，希望學生能掌握隊列的基礎原理，領會隊列這種數據結構蘊含的思政思想，并運用C 語言實現隊列及其基本操作，然后運用所學知識模擬現實生活中銀行排隊問題并加以程序實現，表2 是隊列實驗教學目標。

Table 2 Queue experimental teaching goals表2 隊列實驗教學目標

從以上課程教學目標出發，對現有的實驗教學內容進行分析與梳理，遵循“源于課本、用于實踐、拓展創新”的原則，對原有的教學內容進行改革，融入思政元素，具體設計如表3所示。

Table 3 Detailed ideological and political element design of queue experimental表3 隊列實驗思政元素具體設計

3 課程思政教學實施

3.1 基于OBE的實驗教學改革

OBE 是基于學習產出的教育模式，從畢業標準出發制定課程體系和教學標準，對課程思政教學有較好的指導意義。在實踐教學中，結合學校參加教育部工程認證的實際情況，基于現代OBE 工程教育理念，“以學生為中心、以產出為導向、持續改進”，構建以專業學習和課程思政學習效果為導向的人才培養體系。

數據結構實驗課程思政實施路徑如圖1 所示，為了有效開展課程思政，采取逆向設計，從內外需求出發，根據數據結構實驗課程目標與專業畢業要求的對應關系，從支撐畢業要求指標點出發，對實驗教學大綱、實驗指導書、實驗考核指標進行修訂。

（1）教學目標確定。在原有教學目標的基礎上增加價值目標，在實驗大綱中增加數據結構實驗課程思政教育目標，明確思政教育在專業課程教學中的地位并將其納入整個教學過程中。

（2）教學內容設定。在原有專業知識教學內容的基礎上，在實驗指導書中增加能夠與專業知識有機融合的思想教育具體內容和案例，確定立德樹人的教育初心。

（3）教學理論指導。對實驗指導書教學內容的修訂要在教學理論指導下進行，遵循計算機學科發展規律，遵循教育認識和思想政治工作規律的特點。

（4）思政元素融入。思政元素的融入是一項動態工作，不是一成不變、一勞永逸的，要緊跟當前社會關注熱點，發掘現實生活中的思政案例和素材，進行法制教育、愛國主義教育和敬業教育等。

（5）實驗教學實施。在教學實施上將思政元素引入到實驗課堂、課上課下、線上線下多個教學環節。

（6）教學效果評價。實驗考核指標上，不僅從專業知識考核角度出發，還增加從思政教學角度進行評估，考核學生學習主動性并評估學生學習滿意度指標。

3.2 線上線下混合式實驗教學改革

如圖1 所示，課程思政最后的效果都要通過教學活動加以體現，在“互聯網+”環境下，由于課堂教學時間有限，學生借助于網絡教學平臺進行在線學習、在線實驗已經成為課堂教學的有益補充。因此，開展課程思政也可充分利用網絡教學平臺的優勢進行混合式教學，通過自主學習平臺或者雨課堂等實現課上課下無縫銜接。

Fig.1 Ideological and political practical path of data structure experimental course圖1 數據結構實驗課程思政實施路徑

線上線下混合式教學流程如圖2 所示，混合式教學實行線上教學與線下教學雙管齊下、統籌兼顧的教學模式。

Fig.2 Online and offline blended-teaching圖2 線上線下混合式教學

根據數據結構實驗課程的特點，對于教學內容中的重難點，可以采用項目驅動式教學方法。學生學習在課外，內化在課堂。在課堂外，學生充分利用線上知識點視頻和算法演示程序等資源進行自主學習，同時提供與專業知識點緊密相聯系的思政視頻，如與隊列知識相關的因排隊插隊引發的實事新聞事件等。學生課前預習除學習專業課程資料外，也可以觀看思政視頻，了解與課程內容相關的思政元素內容，引發學習興趣。在課堂內，教師對難點進行講解，學生實驗過程中，教師進行個性化指導，學生也可以分組完成實驗任務，潛移默化培養學生的團隊精神。

4 教學效果分析

基于課程思政的數據結構實驗教學方案在重慶郵電大學2020-2021 學年試行，并將教學效果同2019-2020 學年作比較。評價指標主要包括學生學習主動性、學生平均成績和學生學習滿意度等方面。

學生學習主動性主要從課堂考勤（遲到率和曠課率）和每個拓展實驗（附加實驗，選做）完成率方面考慮。實驗成績由課堂檢查成績（占比70%）和實驗報告（占比30%）組成。學生學習滿意度和學評教得分數據從學校教務處設置的相關問卷數據中得到，此主要作為學校“學評教”的主要參考數據。學習效果比較結果如表4所示。

Table 4 Comparison of learning effects表4 學習效果比較

從表4 可以看出，所有評價指標都有不同程序的提升，學生學習主動性得到了提高，遲到曠課人數減少，拓展實驗（附加實驗）完成率有較大提升，學生平均成績提高4分左右，學生學習滿意度提高近10%，作為專業工程認證評價最重的指標——達成度也較以前有了較大提高。由此可見，新的基于課程思政的教學方案強化了專業實踐課程的育人功能，提高了學生的學習熱情，發揮了學生學習的主觀能動性，不僅提高了學生的編程能力，也培養了學生誠實守信的品質，拷貝別人代碼和抄襲實驗報告的現象也基本杜絕。

5 結語

立德樹人是教育的初心和使命，在新工科建設的熱潮下，各高校都在積極開展基于課程思政的教學改革。本文以數據結構實驗教學為例，從思政元素挖掘與設計上進行詳細設計與探討，基于OBE 教學理念，采用混合式教學對教學方法與教學模式進行改革與創新，以學生為中心，以成果為導向，切實提高學生的專業技能和職業素養。優化課程思政教學資源和豐富課程思政教學手段是下一步研究的重點。