高校空間數據結構課程思政教學探索與實踐

摘" 要" 課程思政建設背景下，聚焦新時代高校師生專業理想與國家發展密切聯系的需求，探索新時代高校空間數據結構課程教學與課程思政的有機融合。高校空間數據結構課程教學改革從課程教學目標、教學活動設計、雙向教學評價三方面構建多元立體化教學模式。實踐證明，多元立體化教學模式可以有效提升學生的專業素質與思想素養，推進高校課程思政建設。

關鍵詞" 地理信息科學；空間數據結構；課程思政；教學評價；多元立體化教學模式

中圖分類號：G641" " 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）14-0077-04

0" 引言

高等學校人才培養需著力落實立德樹人根本任務，充分發揮好每門課程的育人作用。課程思政建設必須積極強化思政元素在課程中的高度滲透，充分做好課程知識傳授與思政教育“兩張皮”問題的防范工作。專業課任課教師的主動性和創造性對專業課課程思政建設至關重要[1]。在中國式教育現代化和教育數字化轉型背景下，專業課任課教師要充分借助現代化技術，全面提高思政素養和教學能力，圍繞“教什么”“如何教”“效果如何”三大板塊實現有效教學。

2016年，習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上提出“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”，強調思政工作在高校教學中的重要性[2]。高校思政工作在高校教學中具有重要地位，將直接關系未來高校所培養人才的素質和發展方向。如何緊密圍繞黨的創新理論，深入挖掘課程中潛在的思政元素，并將其有機融入教育教學，以實現思政教育貫穿全過程，成為高校教師在授課過程中必須面對的重要議題。

空間數據結構是高校地理信息科學專業的一門必修基礎課程，不僅可以很好地培養學生的程序設計能力，還可以為學生以后從事地理信息科學相關工作奠定重要基礎。課程內容涉及通用數據結構的常規內容和空間數據結構的一般內容，具有知識點多、邏輯性強、內容抽象等特點，因此，教學工作者應善于組織教學內容并運用適當的教學模式。

多元立體化教學模式是一種以學生為中心、教師為引導，注重能力培養，將多種教學資源、方法和手段融入教學全過程的模式。空間數據結構課程從課程教學目標、教學活動設計、雙向教學評價三方面構建多元立體化教學模式，加強學生對空間數據結構知識的理解與應用，提高創新思維與實踐能力，并在教育教學過程中潛移默化地融入思政元素，為培養德才兼備的新時代人才提供有力支持。

本文將探討多元立體化教學模式在高校空間數據結構課程中的應用，探索課程教學與思政元素的有機融合，并對其實踐效果進行論證。實踐證明，這種教學模式可以有效提升學生的專業素質與思想素養，進一步推進高校課程思政建設，培養更多適應新時代需求的地理信息科學人才。

1" 課程思政教學目標與要求

圍繞空間數據結構課程思政的豐富度、深度和廣度，以“綜合素質高、專業基礎實、實踐能力強”為原則，確立如下課程思政教學目標與要求。

1.1" 堅持立德樹人

立德樹人是高等教育的根本任務。堅持將立德樹人作為首要目標，將思政教育貫穿課程全程，實現全過程、全方位育人，是實現立德樹人的重要途徑[3]。空間數據結構作為高校地理信息科學專業的必備基礎課程，尤其需要重視課程思政與專業知識的有機融合，注重培養學生成為具有愛國主義精神、社會責任擔當，具備專業素養的優秀人才，為我國地理信息科學領域的發展作出積極的貢獻。

1.2" 充分挖掘思政元素

從國家科技發展成就、科學家精神、科研成果和創新精神等多個方面挖掘可以融入空間數據結構課程的思政元素。引入我國地理信息科學領域的突出成就和發展趨勢，讓學生了解我國在地理信息科學領域的實力和水平，適時闡述我國在高科技領域中遇到的“卡脖子”問題，讓學生認識到我國在科技發展上依然面臨許多困難和挑戰，進而培養學生的愛國情懷和社會責任感；介紹我國地理信息科學領域的著名科學家和突出科研成果，激發學生勇于攀登科學高峰的精神，強調創新的重要性，讓學生認識到只有不斷創新才能推動科學進步和社會發展。

1.3" 注重實際應用與實踐能力培養

除了理論教育，還應注重培養學生的專業素質和實踐能力。通過結合實際案例，引導學生將課程內容應用于解決地理信息科學領域的實際問題，提高他們的專業素質和實踐技能。課程強調空間數據結構在測繪和地理信息處理中的實際應用，讓學生了解專業知識與實際工作的聯系，培養他們在地理信息科學領域的實踐能力。此外，通過設計專業項目，讓學生親身體驗地理信息系統的開發、數據分析和決策支持等實際工作，從而提高實踐能力和解決問題的能力。

2" 課程思政教學活動

以三份教學案例分別闡述課程思政教學活動的教學目標、教學內容和教學步驟。

2.1" “圖”說中國交通動脈

2.1.1" 教學目標

掌握數據結構圖的定義、存儲結構和若干操作的實現；了解中國交通動脈的基本情況和發展歷

程；掌握如何基于數據結構圖描述中國交通動脈并進行相關分析；培養學生的愛國情懷和民族自豪感。

2.1.2" 教學內容

圖形數據結構是一種常用的非線性數據結構，圖由節點和邊組成，每個節點代表一個數據元素，邊代表數據元素之間的關系，在圖中，節點之間的關系可以是任意的。圖形數據結構在人工智能、計算機科學、社會科學等領域都有廣泛應用。中國交通動脈是指連接中國各地的大動脈，包括鐵路、公路、水路和航空等交通線路和節點，利用圖描述中國各地的交通線路和節點十分方便。“圖”說中國交通動脈，即以中國交通動脈為應用場景講授圖形數據結構，講述一代又一代中國人創造輝煌的故事，比如詹天佑與京張鐵路、“死亡之線”上的鐵路、青藏鐵路、中老鐵路等，不但可以幫助學生深入掌握圖形數據結構的定義和基本操作，還可以幫助學生了解中國交通動脈的基本情況和發展歷程，向奮斗者致敬。

2.1.3" 教學步驟

1）圖形數據結構導入。

2）討論圖的定義及其特點，給出抽象數據類型。

3）介紹圖形數據結構的基本操作：插入、刪除、遍歷等。

4）講述中國交通動脈的起源、發展過程和現狀，以及中國交通動脈在中國經濟發展中的重要作用，基于圖形數據結構可視化展示中國百年交通動脈之演變，以便學生更直觀地了解中國交通動脈的情況。

5）引發學生思考如何利用圖形數據結構表達中國交通動脈。

6）指導學生完成課程實習，通過具體案例展示如何使用圖形數據結構指導交通動脈的設計、建設和規劃。例如，引導學生基于圖的最小生成樹算法進行交通動脈規劃設計方案的優化，基于圖的最短路徑算法設計城市之間的最優通行線路。將算法設計和實現融入具體的應用場景，幫助學生更好地理解和掌握圖形數據結構的實際應用。

2.2" “樹”遇唐詩宋詞

2.2.1" 教學目標

掌握數據結構樹的定義、存儲結構和若干操作的實現；掌握如何基于樹支撐唐詩宋詞分類框架的表達；弘揚中華優秀傳統文化，提高學生的文化素養，增強學生的審美意識和藝術鑒賞能力，培養學生的人文關懷和社會責任感。

2.2.2" 教學內容

樹型結構是一類重要的非線性數據結構，是以分支關系定義的層次結構，人類社會的族譜、各種社會組織機構、文件系統中的目錄結構等都可以用樹形象化表示。唐詩和宋詞是中國文學史上的兩顆明珠，以其獨特的文學形式和深刻的思想內涵成為中華優秀傳統文化的重要組成部分，對中華優秀傳統文化和民族精神產生深遠的影響，成為中華優秀傳統文化傳承的重要載體。唐詩宋詞資料宏富，合理、系統而詳明的分類，對于查閱和研究古典詩詞具有非常重要的價值。“樹”遇唐詩宋詞，即嘗試將唐詩宋詞總設幾大類，大類下設中類、小類，小類下分項，借由樹型結構存儲管理查索。在查閱資料進行設計的過程中，學生需要接觸大量的唐詩宋詞，包括許多愛國憂民的名篇，在閱讀時極易被眾多詩人熾烈的愛國熱情所感染，堅定熱愛祖國、建設祖國的信念。

2.2.3" 教學步驟

1）樹形數據結構導入。

2）討論樹的定義及其特點，給出抽象數據類型。

3）介紹樹形數據結構的基本操作：插入、刪除、遍歷等。

4）引導學生討論唐詩宋詞的分類體系，比如以繪景狀物、場景記敘、人物摹寫、情感抒寫、諭理警世[4]進行大類劃分。

5）引發學生思考如何利用樹形數據結構進行唐詩宋詞的分類組織。

6）指導學生基于教師精選的唐詩宋詞完成課程實習，啟發學生在樹的存儲結構及各種操作實現的基礎上，進一步實現唐詩宋詞的目錄構建、分類掛接等高級功能。

2.3" “隊”助疫情防控

2.3.1" 教學目標

掌握數據結構隊列的基本概念、特點、存儲結構以及隊列的應用；掌握如何基于隊列管理和追蹤疫情數據，輔助疫情防控工作；強調遵守社會秩序，尊重社會公德；培養學生執著專注、作風嚴謹、誠實守信的素質。

2.3.2" 教學內容

隊列是數據結構中線性結構的一種，是“操作受限”的線性表，只允許在表的一端即隊尾進行插入，而在另一端即隊頭進行刪除。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[5]。在疫情防控中，隊列能夠有序地存儲、管理、排列、組織和處理疫情數據，確保數據的完整性、時效性，為決策者提供準確的信息，跟蹤接觸者和疫情傳播鏈，在應急情況下可以有效地分配資源和協調救援行動。“隊”助疫情防控，即以疫情防控為大背景，應用隊列模擬疫情防控工作流程，包括疫情數據的收集和入隊、疫情數據的分類和相應疫情報告生成等。在學習和模擬中，學生深入理解隊列數據結構的應用，同時加深對防疫工作的認識，提高社會責任感[6]。

2.3.3" 教學步驟

1）隊列數據結構導入。

2）討論隊列的定義及其特點，包括先進先出（FIFO）的操作特性以及如何實現隊列的入隊和出隊操作。

3）介紹隊列數據結構的基本操作，包括數據的插入、刪除、遍歷等，同時介紹如何維護隊列的規則，確保數據的完整性和時效性。

4）引導學生學習如何有效地收集和記錄疫情相關數據，包括病例報告、接觸者信息、疫苗接種情況等，了解如何將這些數據存儲在隊列中，以支持追蹤和分析。

5）引發學生思考如何應用隊列數據結構處理疫情數據，按時間順序記錄數據，生成疫情報告，以便支持決策制定和疫情追蹤。

6）指導學生基于教師給出的模擬疫情數據完成課程實習，啟發學生在隊列的存儲結構及各種操作實現的基礎上，進一步實現數據采集員、數據處理員和決策者等不同角色在不同情境下實際應用隊列數據結構，模擬疫情防控工作流程。

3" 課程思政雙向教學評價

以問卷調查和數據分析等方式對空間數據結構課程思政教學實踐的效果進行評價和分析，根據評價結果不斷改進教學方法，在反饋與改進中不斷迭代，形成評價與改進閉環，進一步完善課程思政教學實踐。首先，明確評價的目的是檢驗教學成果與學生學習效果，除考量學生知識目標和能力目標的達成之外，還需要考量思政目標的達成情況，也就是說，在掌握空間數據的存儲結構和操作之外，還需要將學生素質的提高、品德修養的增強以及態度情感和價值觀的改變作為增值評價的對象。其次，思想政治素養的提升是一個動態的變化過程，要注重教學過程的評價，關注學生的全面發展，不僅要考查學生在特定時間點的狀況，還要了解他們的進步和成長。最后，思政目標的實現評價不應該僅僅依賴專業課教師的評價，還應該涵蓋學生個人自我評價、學生之間互評以及師生相互評價，全方位地檢驗課程思政的實施效果。雙向教學評價閉環有助于提升教育質量，確保課程思政的有效性，為學生全面發展提供更好的支持。

3.1" 調查問卷設計

調查問卷設計是課程思政雙向教學評價的關鍵環節，它決定了評價的有效性和可信度。在對空間數據結構課程思政教學實踐的評價中，調查問卷應該經過精心設計，以確保獲取全面和有用的信息。問卷應包括以下內容。

1）學生對課程思政的認知程度：評估學生是否清晰了解課程中融入的思政元素，是否能明確思政教育的目標和意義。

2）學生對課程思政的接受程度：了解學生是否認為課程思政對他們的成長和發展有積極的影響。

3）課程對學生思想觀念和價值觀的影響：了解學生的思想觀念和價值觀是否發生改變以及這些變化的具體方向。

4）實踐與專業素養：學生在課程中是否獲得實踐機會，是否感到專業素養有提升。

5）學生對課程的評價：課程的優點和不足以及對改進的建議。

3.2" 數據分析和完善措施

對以上收集到的數據進行系統性分析，得出課程思政實際效果，包括：對每個問題的統計分析，以確定學生在不同方面的認知和接受程度；通過比較不同年級、性別和學術水平的學生的數據，了解是否存在顯著差異；利用圖表和統計數據直觀呈現評價結果，以便更好地理解和總結。

基于評價結果，可以制定相應的改進措施，包括但不限于：調整教學方法，改進和優化課程的思政元素，使其更具吸引力和實際應用性，提高學生的認知和接受程度；增加實踐機會，讓學生更深入地體驗課程的實際應用，培養學生的社會責任感和專業素養；加強與學生的互動和討論，鼓勵學生主動參與思政教育，促進學生進行思想觀念和價值觀的深刻反思；定期對課程內容和組織進行調整，以更好地滿足學生的需求和期望。

這個過程是一個持續的迭代過程，通過不斷地評價和改進，課程思政可以更好地發揮作用，培養綜合素質高、專業基礎實、實踐能力強的學生。

4" 結束語

課程思政是高校落實立德樹人根本任務的必然選擇，也是高校課程教學改革的必然趨勢。課程思政使得思政課與專業課的互通變為可能。課程思政的實施還處于探索階段，雖然已經取得一定的效果，但教師的課程思政水平、思政內容的內涵和深度挖掘、思政內容融入方式等方面還有待提高[7-8]，只有進一步拓展課程思政的實施范圍和深度，高校才能在教會學生技能的同時不斷提高學生的思想水平、政治覺悟、道德品質、文化素養，讓學生成為德才兼備、全面發展的人才。積極探索符合本專業特點的課程思政有機融合方式，以實現全員、全過程、全方位育人，有效提升學生專業素質與思想素養是高校教師之責。本文圍繞地理信息科學專業空間數據結構課程，探討如何將課程知識傳授與思政教育進行有機融合，從課程教學目標、教學活動設計、雙向教學評價三方面構建多元立體化教學模式，希望為同類教學提供借鑒和參考。

5" 參考文獻

[1] 王迎春，楊福平，姜丙坤.關于課程思政和專業思政的認識和思考[J].現代交際，2020（16）：142-143.

[2] 習近平.把思想政治工作貫穿教育教學全過程 開創我國高等教育事業發展新局面[N].光明日報，2016-12-09（1）.

[3] 習近平.思政課是落實立德樹人根本任務的關鍵課程[J].奮斗，2020（17）：4-16.

[4] 屈陳.分類系統詳明 詮釋簡潔準確：評《唐詩宋詞分類描寫辭典》[J].社會科學輯刊，1990（3）：162.

[5] 嚴蔚敏，吳偉民.數據結構（C語言版）[M].北京：清華大學出版社，2018.

[6] 劉雯敏.疫情防控背景下數據結構課程思政教學案例[J].微型電腦應用，2022，38（1）：167-169.

[7] 邱偉光.論課程思政的內在規定與實施重點[J].思想理論教育，2018（8）：62-65.

[8] 裴晨晨.淺析高校開展“課程思政”的問題及對策建議[J].決策咨詢，2018（4）：77-80.

作者簡介：林冰仙，博士，副教授；周良辰，通信作者，博士，教授。