数据结构课程思政实践探索

魏 莉

（山西广播电视大学，山西太原 030027）

2016 年，习近平总书记在全国高校思政工作会议上提出高校思想政治工作需要深思“培养什么样的人、如何培养人以及为谁培养人”这个根本问题。2017 年，上海市高教工委率先提出大力推动以课程思政为目标的教学改革，构建“三全育人”大格局，即全员、全方位、全过程地推进高校课程思政建设，落实教师立德树人的根本任务，促进高校课程育人质量全面提升。为应对科技革命与产业变革，2017 年教育部发布了《关于开展新工科研究与实践的通知》，要求高校探索工科发展新模式，培养新时期工程人才。新工科专业如人工智能、大数据、云计算等，相比于传统工科人才，需要实践能力强、创新能力强的高素质复合型人才，他们不仅需要运用知识解决问题，还需要提升文化、价值层面的素养[1]。如果在专业教育时，只培养知识和专业能力，缺乏思想政治等全面素质的培养，毕业生在职业化发展过程中容易出现人才工具性问题，人才培养的漏洞就暴露出来了[2]。例如学习计算机语言知识，既可以编写程序提高工作生活效率，也可以编写病毒软件对计算机数据信息进行篡改、盗取，造成严重的国家网络信息安全事件。高校专业课程需要提升对学生的世界观、人生观和价值观的引领，引导学生用专业知识来服务社会，培养德才兼备的人才[3]。

数据结构是一门工科基础课程，是介于数学、计算机硬件、软件之间的计算机专业的核心课程，在专业课程体系中发挥重要的作用，综合性强，内容抽象，应用广泛。本研究以数据结构课程为例，根据专业人才培养特点和专业能力素质要求，科学合理设计思想政治教育内容，形成专业课教学与思想政治理论课教学紧密结合、同向同行的育人格局。

一、数据结构课程思政的教学设计

（一） 教学目标

课程思政发展了课程理论，工科专业的思想政治教育目标是把马克思主义立场观点方法与专业教育目标有机结合，让学生通过学习社会主义核心价值观，认知理解和价值认同，进而内化为自身的价值体系和行动自觉。为实现专业教育和思政教育相统一的目标，教师须不断提升育人观念的高度，突出对学生的价值引领，把“立德树人”作为教育的根本任务[4]。

1.专业培养目标

依据《国家工程教育认证标准》，计算机科学与技术专业培养能在计算机硬件研究和软件开发及相关技术的应用等方面工作的专业工程技术人才。要求学生系统地掌握专业核心知识和扎实的基础理论知识；要求掌握计算机科学的基本思维方法和基本研究方法，具备创新意识和严谨的科学素养；要求具备良好的工程素养，清楚计算机专业对信息化社会的影响，特别是对知识产权保护、信息安全等有基本认识。

2.课程目标

依据课程评估指标体系，数据结构课程的指标点支撑矩阵表如表1 所示，表中列举了工程知识、问题分析、设计/开发解决方案、研究、使用现代工具、工程与社会、职业规范、个人和团队、沟通、项目管理、终身学习等11个指标点，这些指标点是以知识、素质和能力要求三方面来体现的。对指标点的目标支撑等级分为三种，即High-support、Mediate-support、Low-support。例如，数据结构课程在培养学生问题分析能力方面是高支撑作用，在培养学生沟通能力方面是低支撑作用。

数据结构研究的内容包括数据的逻辑结构、数据的存储结构和数据的运算三个方面，其核心内容是如何依据数据间的逻辑关系把数据合理、有效地存储到计算机中进行处理。数据结构是一门理论与实践密切结合的综合性课程，要求学习者具备一定的数学修养和逻辑思维能力，掌握一门高级编程语言。基于OBE（成果导向教育） 理念进行课程教学目标的设计，从知识目标、能力目标和素质目标三个方面来设计。

知识目标：描述数据结构和算法的基本概念，分析数据结构与算法的密切关系。描述各种数据结构的特点、存储表示和运算方法，编写算法中的关键语句。设计编写算法的步骤，并能分析算法。

能力目标：引导学生利用数据结构知识，分析生活中的各类数据结构问题，培养观察能力、抽象概括能力、逻辑思维能力。培养学生能够基于相关背景知识分析问题和选择合适的数据结构解决问题的能力，对数据结构问题能够设计并优化算法，进行探索性的研究。

素质目标：教师应激发学生科技报国的社会责任感，培养学生的职业价值认同感、沟通合作的团队意识、探索未知终身学习的意识、精益求精的工匠精神和遵守职业道德规范。

（二） 教学策略

数据结构课程专业性强，课程思政容易产生口号性表述、空洞无物等现象，应避免与课程知识学习和能力培养目标相脱离。教师在专业知识的教授过程中应该避免生硬灌输国家政策方针或心灵鸡汤。通过教学实践与研究，教师应该进行精心的教学设计，将课程思政元素有机融入数据结构教学内容，优化课程思政内容供给，实现知识教育与思政教育的有机结合。教师应改革灌输等传统方式为参与、体验和实践的认知方式，创新评价方式，改善教育成效。数据结构的思政教学设计应注重理论联系实际，结合实践训练，激发学生思考。用好思政的“盐”，才能讲出真理的“味”。

表1 数据结构课程的指标点支撑矩阵表

例如，教师可以设计主题交流活动，讨论社会热点、职业伦理等问题，请学生结合专业知识，深入思考、分析和探讨解决问题的思路和方法。教师还可设计实验项目，项目化学习，引导学生规范项目流程，形成认真钻研、严谨细致、勇于创新的科学精神。

（三） 教学评价设计

课程思政教学评价设计可分为形成性评价和总结性评价。形成性评价是指教学过程中，了解学生学习的成效、情感、价值观等，及时发现教学中的问题而进行的评价。教师通过设计调查问卷等，可以评估学生的情感、价值目标的变化。学生的态度和价值观，决定了学生学习的内容和学习的方式。教师可利用SPSS 等软件对调查问卷中得到的各类信息和数据，从统计学角度进行分析，将结果量化，得出具体数值，使标准更加统一[5]。对于较为复杂的数据结构问题，教师在教学过程中应合理运用老师评价、学生自评、同伴互评及合作学习团队项目评价，培养学生的团队协作精神、合作意识及创新创造能力。总结性评价可以设计实验项目，教师针对实验项目制定实施方案和评测标准。

二、数据结构课程思政融合点

数据结构的主要内容包括： 线性表、栈和队列、数组、树和二叉树、图、查找和排序等基本数据结构和算法。课程知识比较抽象，学生容易望而生畏。教师需要进行精心的教学设计，在课程中有机融入思想政治元素，情境化体验式学习，促进学生反思，不断创新课程思政。兴趣是最好的老师。教师应该结合课程特点，分析学生的特点，恰当地通过案例引入相关概念、理论和技术，引导学生深度参与。

数据结构课程思政建设可以从五个方面切入。一是教师要培养学生能运用所学专业知识解决实际问题的能力，运用马克思历史唯物主义和辩证唯物主义的方法深入分析和认识问题，不断探索创新。二是课程实践性强，应用广泛，教师应培养学生发展计算机科学技术，提升科技报国的社会责任感。三是课程专业综合性强、知识更新快，教师需组织学生开展科学思维方法的训练，提升科学素养，探索未知、追求真理，树立终身学习的意识，不断改革创新。四是很多复杂的数据结构问题需要采用工程化方法来开发计算机软件和硬件，强调团队协作，沟通合作。五是引导学生在实践中理解并遵守职业道德和规范，培养学生精益求精的工匠精神。

（一） “栈”中的思政元素

引入浏览器的“前进”和“后退”的功能案例，让学生体会到栈这种特殊的先进后出的结构应用广泛，提升学生的职业价值认同和个人职业胜任力。

分析栈的结构特点时，运用马克思的“抽象的归纳”和“具体的演绎”方法，抽象是发现、认识事物的特性，具体是未经过抽象的感性对象。

（二） “队列”中的思政元素

“队列”是一种“操作受限”的线性表，只允许在一端进行插入操作，而在另一端进行删除操作，队首删除元素，队尾插入元素。用队列结构联系生活实际，例如在食堂排队打饭，排在前面的学生先打饭，强调遵守秩序，促进有序、高效。教师可以教育引导学生要懂规矩、守纪律，进而对学生进行社会主义核心价值观教育。

（三） “图的遍历”中的思政元素

“图的遍历”方式有深度优先遍历和广度优先遍历。图的深度优先遍历策略是尽可能“深入”，广度优先遍历策略是尽可能“广泛”。对于深度和广度而言，已经不是简单的算法实现问题。引导学生运用多角度的方式、方法来观察事物和处理问题。应引领学生运用方法论解决“怎么办”的问题，即中国传统文化中“取”和“舍”的关系。

“图的遍历”还可联系其在人工智能方面的应用，例如阿尔法狗围棋机器人。结合社会热点事件“人机围棋大战”，组织主题讨论活动，引导培养学生的科学精神和职业认同感。人工智能时代已经来临，教师要培养计算机专业学生的工匠精神，运用人工智能技术使我们的生活更加便捷、智能、高效。

（四） “赫夫曼编码”中的思政元素

引入图片压缩技术，选取新冠肺炎疫情期间武汉方舱医院中备战高考的女生照片做案例。一个民族只要有读书声，就有无穷的希望和力量。用读书积蓄力量，只有勤学奋斗，才能用科学精神和专业本领战胜困难，用过硬本领来回应时代的挑战。加速大数据、移动通信等新一代信息技术的应用和转化。

赫夫曼编码是美国数学家赫夫曼在麻省理工学院读书期间发表的一篇论文中提出的一种压缩编码方法，得到广泛应用。树立榜样，学习先进典型人物，鼓励学生不懈努力、改革创新，思考计算机专业的新的方法和理论，助力科技强国，并注重新技术的应用转化，提高生产生活效率。

三、结语

课程思政的重点是在教学过程中实现思想政治、历史观、价值观等价值引领，将专业教育和思政教育目标有机统一，多角度探索二者的融合之道。创新工科专业思政课程的教学和评价方式，突出对学生的价值引领性，结合工科专业课程特点，在教学实践中逐步提高完善，采用案例引入的方式，注重学生参与、体验和反思，巧用相关话题，做到润物无声地开展课程思政。在各学科教学中将思政内容的灵魂与血肉注入教学全过程，将课程思政落地，引领育人方向。