《数据结构》课程思政教学设计*

文/熊瑛（中南民族大学电子信息工程学院）

课程思政是指以构建全程、全课程、全员育人格局的形式将各类课程与思想政治理论课程同向同行，从而形成协同效应，把“立德树人”作为教育根本政治任务的一种综合教育理念。它的主要形式是将思政元素，包括思政教育的理论知识、精神追求以及价值理念等融入各门课程中去，潜移默化地对学生思想行为、意识等举止产生积极影响。习近平总书记曾经指出，“高校立身之本在于立德树人”“要用好课堂教学这个主渠道”。这无疑对高校教育和高校教师的教学工作提出了明确的要求。然而，当前我国高等学校思政教育还是主要依赖于思想政治理论课的开设和考核，面临着思政教育方式单一、部分理工科类专业课教师没有对思政教育引起足够的重视、专业课与思政元素的结合过于生硬等问题。

针对这一形势，高校应当加强教师队伍“主力军”的建设，坚守思政课程建设的“主阵地”，用好课堂教学的“主渠道”，不断挖掘专业课体系知识中的思政元素，并将思政元素与专业理论课和实践课紧密融合与联系起来，真正实现各类课程与思政课程同向同行，从而形成协同效应。这也有利于加深学生对本专业知识在实际应用方面的理解，培养其理论与实践相结合的能力和综合的人文素质，激发学生的爱国情怀和强烈的使命感与责任感，为其之后利用专业知识投身于祖国的建设奠定思想基础[1-3]。

一、《数据结构》课程开展思政教学的重要性

《数据结构》课程需要以程序设计、 高等数学、离散数学等先修课程为基础，同时涉及逻辑思维与算法能力，学习难度比较大。它是面向光信息科学与工程专业、通信工程专业、电子信息工程等专业的本科生开设的专业教育课程。

通过本课程的学习，使学生熟练地掌握在程序设计应用中，特别是在软件系统的非数值计算类应用方面，常用数据模型以及实现方法；熟练建模的基本方法以及在计算机科学与工程的基本应用；在高级程序设计语言课程的基础上，进一步提高程序设计的综合能力；在理论与方法上，为后续专业课程的学习奠定基础[4]。

《高等学校课程思政建设指导纲要》明确提出，课程思政建设必须要在所有高校、所有学科专业全面推进，围绕全面提高人才培养能力这一核心点，围绕政治认同、家国情怀、文化素养、宪法法治意识、道德修养等重点优化课程思政内容供给，不断提升教师开展课程思政建设的意识和能力。专业课教师可以利用课堂教学活动，创新教学方法，在理论知识讲解的过程中结合思政元素，采用任务驱动、情景模拟等方法，不仅可以使课程中部分抽象难懂的知识变得通俗易懂，有助于学生理解课堂内容，同时也潜移默化地培养了学生的人文素养和思想道德教育，无形中锻炼了学生运用唯物辩证法的基本规律灵活解决实际问题的能力，并逐渐形成马克思主义哲学的实践观[5-6]。

二、《数据结构》思政教学框架设计

（一）《数据结构》课程整体教学目标

此处的教学目标是指本课程的知识、能力、素质和价值观等教育目标。高校通过思政教育的形象化、具体化，运用案例与思维方式的转化，培养学生的编程规范和程序设计思维，用人生哲学、社会主义思想等特征解释数据结构中的部分经典专业知识，既达到了课程思政的目的，也进一步促进了学生对专业知识的理解和学习。

（1）掌握最小生成树的基本概念、原理和操作方法，掌握最小生成树的两种典型算法。

（2）通过最小生成树的应用案例，增强了学生的爱国情怀和民族自豪感，激发了学生学以报国的责任感和学以致用的信心。

（3）采用情境式教学方法创设软件开发过程中的企业情境，开展诚信、敬业、守法等道德教育，积极引导学生建立社会主义核心价值观。

（二）《数据结构》课程思政教育内容

课程思政教育内容分为核心教育内容和其他教育内容两个板块，其中核心教育内容主要是围绕家国情怀、政治认同、宪法法治意识、文化素养、道德修养、社会主义核心价值观教育、中国特色社会主义和中国梦教育、劳动教育、法治教育、心理健康教育、中华优秀传统文化教育等基本内容确定，其核心内容主要包括最小生成树的基本概念、原理、方法，普里姆算法和克鲁斯卡尔算法寻找最小生成树的基本方法、思想和步骤以及最小生成树的普遍应用领域。它所体现的思政元素有：数据结构设计方法学、实践论、正确认识事物主要矛盾、树立最优化的科学精神以及创新探索的职业素养，让学生真正从思想上清楚地认识到马克思主义哲学的实践观是如何在《数据结构》课程中发挥作用。

其他教育内容则是结合学科专业和课程特点自行确定，其主要包括：寻找最小生成树的代码编写，类比图与之前所学的内容等。任课教师应当充分挖掘课程知识点中的思政元素，并将这些思政元素自然融入课程知识点的教学过程中。

三、《数据结构》教学方法与教学设计

任务驱动法是指在学习的过程中，学生在教师的指引下，紧密围绕一个共同的任务活动中心，在问题动机的强烈驱动下，通过主动应用学习资源，进行互动协作和自主探索的学习，在完成既定任务的同时，积极引导学生产生一种学习的实践活动。教学过程中主要采用任务驱动法和模拟情景的方法来设计方案，同时穿插课件PPT展示、动图演示、小组讨论、奖励机制等等活动形式，以一个最小生成树的实际应用为例：

（1）问题导入

问题描述：在n个城市间建立通信网络，需架设n-1条线路。求解如何以最低经济代价建设通信网。一方面，通信网络与我们的现代生活息息相关，这一问题的引入具有很强的现代感，可以帮助学生了解通信网络在我们现实生活中所起到的作用，进而扩充学生的知识面，并加深他们对自己专业的理解；另一方面，以这个问题为切入点，鼓励学生运用目前所学专业知识寻找通信网络铺设的最佳方案，将理论知识转化为实践，不仅能够培养学生的动手能力，还进一步加深了他们对马克思主义哲学实践观的理解。除此之外，通过寻找最低经济代价方案，可以使学生树立勤俭节约的良好品质，并对最小生成树的现实意义和必要性有着更加清晰的认识。

（2）算法介绍

首先，介绍生成树的基本概念，然后介绍最小代价生成树的概念，接着引出两种常用的构造最小生成树的算法，普里姆算法和克鲁斯卡尔算法。一边讲解的同时一边播放课件，用图解或动图的形式让学生更加直观清晰地理解这两个算法。之后带领学生从代码的角度来理解这两个算法，运用启发式的教学方法引导学生思考每个问题的处理步骤，并且能够自己尝试着独立写出代码，使学生不仅能够掌握，还要能够真正理解这些算法。

（3）案例设计与分析

这一环节鼓励学生发挥主观能动性和创新思考的能力，让学生以小组为单位开展讨论，除了之前提到的最小生成树的应用外，还需讨论找到最小生成树的可能应用领域，并设计一个针对该领域的典型问题作为新的案例。学生可以利用网络查阅资料，然后再互相讨论，用这种“头脑风暴”的模式产生尽可能多的思维碰撞和想法，讨论结束后，每个小组派一个代表讲解自己小组的讨论成果。这不仅在一定程度上积极培养了学生的团结协作能力、还锻炼了学生的学习能力，查阅与整理资料的能力，并且在这一过程中，学生还可以汲取和了解我国在通信、网络以及其他领域作出的一些成就，容易激发学生强烈的爱国情怀和民族自豪感，或者是我国在这些方面还存在的一些不足和尚未突破的领域，从而激发学生的责任感和使命感，产生想要利用自身专业技能去为国家贡献力量的渴望。这些都在无形中实现了思政教育，从长远来看，这些思政教学带来的影响会在学生的心中逐渐扎根，最终达到内化于心、外化于行的境界，成为一份宝贵的精神财富。

（4）经验与总结

这一环节，将本课的重点内容再强调和回顾一遍，然后针对同学们在讨论过程中出现的问题一一作出解答，对于表现优秀的小组给予口头表彰或物质奖励，调动学生参与活动讨论的积极性，并请他们向其他同学分享经验，实现共同进步。这种交流互动、“反转课堂”的方式也有利于指引正确学习观、人生观的建立，使学生形成全局观念，摒弃自私自利的思想，在一定程度上引入了核心价值观中的“和谐”“友善”等理念。任课老师也可以对此次讨论总结经验和教训，观察学生在课堂上的表现，由于每组的进度可能有所差异，任课老师可以针对学生的实际情况，调整教学方案，以达到最好的课程效果。

（5）课后实践

布置与本节课相关内容的课后实践任务。具体分为两个部分，先将任务布置下去，视任务难度给出一个合理的时间范围，让同学们带着问题去找答案，培养他们独立思考、自我学习的能力和动手能力、独立解决问题的能力，真正做到学以致用，将课本上的理论知识灵活运用起来，而不是简单地将知识生搬硬套、死记硬背，从而达到思政教育和专业学习相结合的教学目标。第二个部分是集中解答，由于实践活动通常难度较大，部分同学的问题无法解决，可以集中一个时间段，由老师对实践任务进行讲解，并解答同学们的疑惑。这样的实践过程可以让学生尝试着从一个个的错误中走出来，这对于学生克服困难、勇攀高峰的大无畏精神塑造是非常有帮助的。而教师以身作则，“传道授业解惑”则向学生诠释了核心价值观中“敬业”等理念，有利于实现思政教学与实践课业相结合。

四、结语

学生作为国家发展的未来掌舵人，不仅仅要具备高强的本领才干，更重要的是具备好的思想道德素质，而高校作为育人的主阵地，应当加强《数据结构》等专业课的思政教育，把“立德树人”作为教育的根本任务。