数据结构课程思政教学探索

刘建粉 甘泉

摘 要：课程思政是实现“立德树人”的有效途径，是在课程教学中实现价值体系、知识体系和能力体系的有机融合。基于学情和课程分析，确定了数据结构课程思政教育目标为培养学生的计算思维、工程素养以及人文素养，设计了基于OBE和课程思政理念所形成的课程教学目标，并给出一个具体的教学过程设计案例。

关键词：课程思政;教学探索;计算思维;工程素养

中图分类号：TG4文献标识码：A

1 绪论

高校思想政治工作关系到人才培育目标的实现、国家核心竞争力的提高和中华民族的伟大复兴。习近平总书记在2016年12月的全国高校思想政治工作会议上指出，围绕高校“培养什么样的人、如何培养人以及为谁培养人”的根本问题，要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人[1]。在加强和改进思政课程教育教学的同时，发挥高校各门课程的育人功能，促使专业课程思政化，进而形成课程思政和思政课程教育同向同行，共同提升高校思想政治教育效果。

2 数据结构课程思政的重要性

《数据结构》是计算机类专业的必修基础课，该课程兼具理论和实践性，是计算思维和工程素养培养的启蒙课程。计算思维是指运用计算机科学的基础概念求解问题、设计系统和理解人类的行为，其特征是抽象和自动化[2]。工程素养是指从事工程实践的工程专业技术人员所具有的素养，是面向工程实践活动时所具有的潜能和适应性，包括技术修养、文化修养和人格修养[3]，具体表现有：善于分析和观察;善于实践和总结;工作严谨、细致;精于协调、沟通;勇于发明和创新;不断学习;敬业精神等。

新时代的大学教学，既要关注学生的个性特征，尊重教学规律，了解学生的思维方式和行为习惯，用科学、健康的思想学识与积极、有启发的教学行为去感染、熏陶、引导学生;更要立足大学“立德树人”的根本使命，在教学中引入思政教育，将思想引领与专业教育统一起来，在塑造学生专业能力的同时，培育学生良好的性格品质，从而为学生的终身发展奠定良好基础。因此，在数据结构中引入思政教育是非常重要的，是实现育人育心目标的有效手段。

3 数据结构课程思政教学探索

3.1 学情和课程分析

《数据结构》课程开设在物联网工程专业第3学期，授课对象为大二学生，前面已开设过《物联网导论》和《高级语言程序设计》等基础专业课程，具备利用高级语言编写实现简单算法能力，但对复杂对象及复杂问题分析与求解能力缺乏。该阶段的学生经过了大一阶段的新鲜、浮躁、迷茫后，开始有所感悟和醒悟，开始有了学习的方向和目标，这时非常需要对同学们在人生观和价值观上进行引导，在科学思维和工程素养上进行培养。通过调查发现，物联网工程专业所有学生在大二时都有电脑，人手一部手机，并且学校在各个教学区、宿舍区都提供WIFI服务，自主学习条件具备，但同学利用手机和电脑学习的比例较低，大多都是娱乐和休闲，且发现这些同学存在一些共性的问题：对自我认识能力不足、自信心不足、自制力较差、表达能力欠缺、做事不够细致和严谨等，当然也存在着单纯、善良、内敛、有韧性等优点。而《数据结构》课程由于涉及的算法有些比较抽象，实验操作又要求学生具备较强的动手能力，学生在学习过程中容易遇到困难和问题，导致学生自信心受挫，学习兴趣下降，学习主动性不足，从而导致教学效果不理想。

基于以上分析，在《数据结构》课程教学中引入思政教育，就是要引导学生正确认识自己，形成积极健康的人生观和价值观，调动学生学习的积极性和主动性，帮助学生建立学习自信，发现学习潜能，特别重要的就是要把知识体系、能力体系和价值体系有机融合起来。因此，把数据结构课程思政教育目标确定为培养学生的计算思维、工程素养以及人文素养。

3.2 教学目标设计

将工程教育认证毕业要求和《数据结构》课程在其中所起的支撐作用结合起来，并且在其中融入相应的价值理念，形成《数据结构》课程具体的教学目标。如：基础知识部分，除了要求理解和识记知识外，还要加入背景了解和思想认识;应用部分，除了要求技能外，还要有思维上的分析、批判、创造、实践等，以及团队合作、沟通交流、项目管理等;综合部分，除了知识和技能的综合要求外，还要融入生活、学习、职业素质、人文素养等。另外还要培养学生终身学习能力，使得学生能利用现代信息化工具进行自主学习、探究课程、发现问题。还要对学生情感发展、兴趣所在、价值取向进行关注和引导。如下为基于OBE和课程思政理念所形成的具体的课程教学目标。

目标1：理解数据结构及算法相关的基本概念【理解】，掌握线性表、栈、队列、树、图等典型数据结构的逻辑结构、存储结构及各种基本操作的实现【掌握】，能够针对实际问题，通过分析、抽象并选择合适的数据逻辑结构建模【分析】，能分析常用算法的时间和空间复杂度【应用】，并能设计出合理的存储结构和结构清晰、正确易读以及时间和空间复杂度符合要求的算法【创造】。

目标2：能够用程序设计语言实现线性表、栈、队列、树、图的各种存储结构及其对应的基本操作【应用】，能够针对具体应用问题，在分析、抽象及合理设计的基础上，编写调试程序，完成应用问题的求解【创造】。

目标3：掌握查找、排序等算法【掌握】，能够针对复杂计算机工程问题的具体情境，识别影响系统性能的关键因素，基于理论和实验的方法，评价系统性能并给出改进方案【评价】。

目标4：通过拓扑排序、关键路径等算法的学习，了解计算机工程管理中任务协调、资源调度等方面问题及解决策略【应用】。

目标5：掌握最优二叉树、最短路径、最小生成树等算法【掌握】，了解这些算法发明者的生平和事迹，体会算法之美，认识数据结构和算法在计算学科中的重要作用，提倡工匠精神，激励创新和改造【评价】。

目标6：通过对理论、实践学习的过程和产出进行反思，具备在专业学习中有意识选用适宜的学习策略、调控手段的初步能力【评价】。

3.3 教学过程设计

在上述教学目标的指导下，按照教学章节内容，细化出具体的课程目标，并根据目标和内容设计出详细的教学过程。下面以线性表内容为例，介绍具体教学设计。

知识和技能目标：理解线性表的概念，能归纳出线性表的逻辑结构特点;能理解线性表二元组以及抽象数据类型的定义，识别其中的要求;能说出线性表中基本操作的含义。能用图示法说明线性表顺序存储和链式存储的原理和要点;区分不同存储结构的特点和应用场合;并能用C语言写出各种存储结构类型定义，实现各种基本操作并完成测试。能对现实中的应用问题进行分析、抽象，找出适用线性表的特征，并能根据应用需求，选择或设计合适的存储结构，选择或设计合适的操作，开发出满足应用需求的程序。

价值目标：能自主探索课程，提前学习微课;能对提前预设的问题进行思考、分析和抽象，并设计出数据结构;能在小组讨论中提出问题，能解答其他同学疑问;能够将设计的算法进行编程实现和验证，遇到问题能寻求解决的途径，能累积调试经验和技巧;能认真完成老师布置的各项作业，做到严谨和诚信。

教学过程设计：

（1）采用问题驱动法，提前在网络平台上发布自主学习任务，激发学生思考，导入新课。

问题1：如何编程实现一个通讯录管理系统，要求具有插入、修改、删除、查找联系人等基本功能。请对该应用进行分析、抽象并设计出数据结构。

问题2：什么是线性表？它的逻辑结构是？有哪些特点？其基本操作有哪些？其数据在计算机内如何存储？

问题3：生活中还要哪些方面的应用都可以把数据结构归纳为线性表的情况？

（2）线下课堂上采用案例引导和演示，把线性表的逻辑结构、存储结构、基本操作以及不同存储结构适用的场景进行讲解和对比，进一步强化知识和技能。

案例：通讯录管理系统的分析、设计与实现。

（3）采用对分教学法，开展小组讨论，碰撞思想火花，引导学生主动发现价值，强化应用，进行创造。

案例：一元多项式的计算。一元多项式An（x）、Bm（x）按升幂表示：An（x）= a0+a1x1+…+an-1xn-1 + anxn，Bm（x）= b0+b1x1+…+bm-1xm-1 + bmxm，设m

（4）采用任务驱动，布置作业，完成问题的求解并实践，实现学生自我探索，形成潜移默化的学习自觉。

作业：编程实现上述通讯录管理系统及一元多项式的加、减、乘的计算。

（5）线上或线下答疑，采用网络平台、QQ、微信、班级学习群、邮箱或电话等方式，及时解决学生遇到的问题，为下一步學习卸下包袱，扫清障碍，提升学习自信，保持学习兴趣。

教学评价：评价内容包括知识、技能和价值三个方面，具体有知识掌握情况、问题解决能力、算法设计能力、编程动手能力、作业完成情况、学习的态度、讨论的参与度、合作和沟通等。评价环节采用过程+期末测试进行，知识和技能成绩采用量化标准打分，价值成绩采用学生自评、小组互评和教师评价打分构成。

4 结论

课程思政是对现有教育的补充和完善，是实现“立德树人”的有效途径，更是一个系统工程。在数据结构课程思政教学中，就是将知识体系、能力体系和价值体系有机融合，旨在培养学生知识和能力的同时，培养学生正确的人生观、价值观，培养科学素养、工程素养和道德素养，培养社会主义建设者和接班人。

参考文献：

[1]习近平在全国高校思想政治工作会议上强调：把思想政治工作贯穿教育教学过程 开创我国高等教育事业发展新局面[N].人民日报，2016-12-09（1）.

[2]李薇，黒新宏，王磊，等.课程思政教育在C语言程序设计课程中的应用[J].计算机教育，2019（11）：20-23.

[3]胡泽民.工程师职业素养[M].西安电子科技大学出版社，2017-11-01：1-10.

基金项目：平顶山学院教学改革研究项目（JY2018-050）

作者简介：刘建粉（1972-），女，汉族，河南西峡县人，硕士，教授，主要研究方向：网络信息处理。