课程思政元素挖掘与教学实践研究

童蔚苹 陈淑燕 杨帆 林柏锦

[摘 要] 结合课程思政建设，从立德树人视角挖掘“Python数据结构与算法”课程的思想政治元素，以强化法规教育和践行工匠精神为主线，聚集新时代工匠精神的内涵，建立课程专业知识点和思想政治教育的契合点。通过精心设计教学案例，在恰当的教学过程和教学环节中融入思想政治内容，使得课程思政教育做到自然有效，如盐化水。教学实践表明，课程思政与专业知识教学有机融合、相辅相成，有利于提升教学效果和育人成效。

[关键词] 课程思政;数据结构与算法;立德树人;工匠精神

[基金项目] 2020年度东南大学第三批“课程思政”校级示范课改革试点项目“数据结构与算法B”（2020xjj125）;2019年度中国高等教育学会教学研究分会中国高校“金课”建设平台推进计划“面向交通大数据时代的数据科学课程群建设”

[作者简介] 童蔚苹（1974—），女，浙江衢州人，博士，东南大学交通学院讲师，主要从事交通仿真、交通大数据分析研究;

陈淑燕（1967—），女，安徽合肥人，博士，东南大学交通学院教授，博士生导师，主要从事数据挖掘、驾驶行为分析研究;杨 帆（1986—），女，河南郑州人，博士，东南大学交通学院讲师，主要从事交通大数据分析与建模研究。

[中图分类号] G642   [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2021）34-0014-04   [收稿日期] 2021-02-24

2020年5月，教育部印发《高等学校课程思政建设指导纲要》[1]。纲要指出：把思想政治教育贯穿人才培养体系，全面推进高校课程思政建设，发挥好每门课程的育人作用，提高高校人才培养质量。高校在加强思政课程的同时，着力课程思政建设，赋予专业课程价值引领的重任。专业教师须寓价值观引导于课程知识传授和能力培养的全链条、多维度教学过程之中，帮助学生树立正确的世界观、价值观、人生观。每所高校、每门课程、每位教师都要守好一段渠、种好责任田，形成协同效应，构建全员、全程、全方位的育人格局。

“数据结构与算法”一直以来是计算机相关专业的核心专业基础课，是计算机学科公认的主干课。为服务国家交通强国发展战略，适应“互联网+交通”大数据新时代发展背景，培养交通工程领域具有研发创新能力的多学科交叉型专业人才，具备运用相关计算机软件与仿真工具对复杂交通工程问题进行分析、建模与仿真的知识和能力，“Python数据结构与算法”课程应势而开，成为东南大学交通工程专业人才培养体系中的一门专业基础课。

一、以强化法规意识教育和践行工匠精神为主线

从法规层面讲，遵守《计算机软件保护条例》是所有计算机从业人员职业道德的最基本要求，作为交通工程领域未来从事交通仿真及软件开发的人才，交通工程专业的学生也应对此有清晰的认识。软件是程序员高度智慧的结晶，其开发需要投入大量的智力和财力。与有形财产一样，软件也受到国家法律的保护。尊重软件著作权，提高开发者的积极性和创造性，才能促进软件产业的健康发展，从而促进人类文明的进步。科研诚信和学术道德是治学的起码要求，作为学生，体现在具体行动上，就是在实际的学习、科研活动中自觉遵守学术规范、法律法规。

此外，作为优秀的软件开发人员，应追求比程序正确更高的目标，如更高效的算法、更健壮的软件、可复用性的模型和可灵活配置的组件等。体现在技术探索上就是要不断研究性能更好的算法、更优的数据结构和更灵活的模型结构，而不仅仅是实现功能，这是一种对科学孜孜以求的工匠精神。作为新时代的大学生，一定要继承和弘扬这种精神[2-9]。

作为授课教师，需要深入钻研，结合专业培养目标，明确课程的德育目标，做好新时代发展背景下课程专业培养目标和德育培养目标相融合的课程规划设计，挖掘課程体系结构和知识内容中的德育元素。在本课程中，“数据结构+算法=程序”是一个公认的概念，但对于大学二年级的学生来讲理解起来还是比较抽象的。授课教师需具有精益求精的工匠精神，利用信息技术和人工智能技术积极推进思想政治教育与专业教育深度融合，通过设计编程实践、项目案例和情景模拟等教学方式，变抽象为具体，让学生在理解数据结构和算法的重要性、掌握数据结构概念内涵的同时，吸引学生主动参与到富含思想政治元素的课堂教学中来，实现知识传授和价值引领的有机融合。

二、聚集新时代工匠精神的内涵，精心设计教学案例

深刻理解工匠精神的时代内涵，从立德树人和思政育人的视角，建立本课程与工匠精神核心内涵之间的契合点，实现二者有机融合。

（一）数据结构优化和弘扬精益求精科学精神的关系

对于任何问题，程序员优先考虑数据的表示，找到表达该问题最恰当的数据结构，同时追求逻辑的极简、时间的最少和存储的最省，并懂得其中的平衡，真正做到精益求精。下面结合词梯问题做详细阐述。

问题描述：单词接龙Word Ladder问题。1878年，“爱丽丝漫游奇境”的作者Lewis Carroll发明了一个单词游戏：从一个单词演变到另一个单词，其中的过程可以经过多个中间单词，演变中要求相邻两个单词之间有且仅有1个字母的差异，如FOOL变SAGE：FOOL→POOL→POLL→POLE→PALE→SALE→SAGE，目标是找到单词变换最短序列。

问题分析：问题求解目标是最短转换序列。看到最短目标序列首先想到的就是广度优先搜索，而广度优先搜索的对象则是图。但是本题并没有直接给出图的结构，因此需要把问题抽象成图的模型。

创建该问题的图表示有多种方式。假设有一个单词列表，其中每个单词的长度都相同。首先，为每个单词创建一个顶点，如果两个单词只相差一个字母，就在两者之间创建一条边，将它们连接起来，因此我们只需要把满足转换条件的点相连，就形成了一张图。对于只有少量单词的情况，这个方法还不错。但是，假设列表中有几千甚至上万个单词，将一个单词与列表中的其他所有单词进行比较，建图的时间复杂度为O（n2）。