数据结构课程思政教学探索

徐鹤, 朱洁, 谭萍

摘要：数据结构课程是计算机及其相关专业的一门重要学科基础必修课。该专业课程教学内容知识点多，在教学过程融入思政元素有助于学生更深层次掌握课程的核心内容。文章探讨数据结构课程知识点结合思想政治教育元素，通过微助教平台进行教学设计，在课程教学同时注重培养学生的守时、公平公正、刻苦学习等态度，并激发学生要努力学习好本课程以及计算机科学技术以科技报国的家国情怀和设计实现国产软件的使命担当。

关键词： 数据结构; 微助教; 课程思政; 教学改革; 课堂工具

中图分类号：TP39      文獻标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）33-0174-03

1引言

根据2020年教育部印发的《高等学校课程思政建设指导纲要》要求，利用物联网、云计算和大数据等现代信息技术，促进课程思政教学在计算机教育领域的实践得到了广泛的探索。施江勇等[1]探讨了大学计算机基础课程在工科类课程中加强思政教育的方法以及具体案例。李红娇等[2]将思政教育融入信息安全概论课程进行了教学实践。郭艳燕针对在线教学特点进行融合思政元素的程序设计基础课程教学设计[3]。数据结构是高等工科院校计算机科学与技术及其相关专业的一门重要学科基础必修课。该课程主要内容包括以下三个方面：数据的逻辑结构、存储结构和运算，涉及线性表、堆栈、队列、数组、树、图和排序算法等基本数据结构与算法分析的知识。微助教是一种基于微信和互联网的课堂教学辅助轻工具，在各课程教学中应用广泛[4-7]，微助教平台提供了“课程思政”教学功能模块。本文通过探讨数据结构课程教学内容思政元素，基于微助教平台进行课前、课中和课后全过程的思政教学设计，可实现将课程思政全程融入本课程的教学。

2 数据结构课程思政教学点

本课程的主要教学内容有：线性表、栈和队列、数组、树和二叉树、集合、搜索树、散列表、图等常见的数据结构，以及各种典型搜索和排序算法。在数据结构课程教学中融入思政的要点有：

（1）在课程开始的引言中，通过类比图书馆信息管理系统对于图书的排序和查找图书的问题，引出如何进行数据结构的组织以提高学生的学习兴趣。同时融入哈佛大学图书馆的二十条训言，宣读“学习这件事，不是缺乏时间，而是缺乏努力”“现在流的口水，将成为明天的眼泪”“没有艰辛，便无所获”等名言，引导学生要只争朝夕、刻苦努力地学习。

（2）在课程导论“为什么要学习数据结构课程？”中，讲解现代信息社会离不开计算机，计算机的广泛应用更离不开数据结构。例如大家最常用的计算机操作系统，为了完成多任务的并行运行和各任务间的快速切换，需要用到典型的数据结构：栈和堆。栈广泛应用在程序调用过程中形成的《系统栈堆》；形成优先权队列，用于操作系统中各程序任务调度的先后顺序。其中的栈是一种线性数据结构，堆是一种树形数据结构。在这里特别要讲解的是在操作系统领域，我们应当非常自豪的是我国的华为公司在2019年8月9日发布了鸿蒙HarmonyOS操作系统，打破国外长期的操作系统垄断地位，HarmonyOS系统目前广泛应用在手机、平板、电视、智能汽车、可穿戴设备等终端设备。通过这里激发学生要为我们国家的操作系统等核心软件开发贡献自己的数据结构知识和力量，努力学习好本课程以及计算机科学技术以科技报国的家国情怀和设计实现自主知识产权的高效国产软件的使命担当。

（3）在哈夫曼树和哈夫曼编码知识模块，融入学生应该具有的社会责任感。实际上在计算机中，图片JPG、PNG、音频MP3、视频MP4、PDF文件等都是对不同的文档进行一定的压缩后形成的文件格式，在这里使用的一个基础的数据结构是哈夫曼树。哈夫曼树则是树形结构的一种。通过微课、课堂讨论等形式，引导我们同学们每个人都要有仁爱之心和社会责任感：可以将哈夫曼树的权值想象成是孤儿院的孤儿年龄，如图1所示。当我们准备救济孤儿时，每次我们希望最先救济的是两名最小的孤儿，然后形成了一个新的家庭；并假设此时恰好新入院1名，孤儿的年龄是这两个最小孤儿年龄之和。则在后面救济的过程中，原先的两名最小的则无须再参与被救济，而新加入的孤儿则需要在孤儿院按照年龄次序进行依次救济。

[<E：＼2022知网文件＼33＼8xs202233＼Image＼image2_9.png> <E：＼2022知网文件＼33＼8xs202233＼Image＼image3_8.png> （a）  正确选择8和9 （b）   错误选择11和17，应选择11和12 图1   融入思政元素的哈夫曼树构造过程示例 ]

（4）在图的最短路径规划相关内容中，讲解在广泛应用的导航定位领域，为了能准确快速找到需要到达的目的地，通常的导航地图软件都提供了多条道路供你进行选择，有最短时间、最短距离、最少收费、避开拥堵等多条路线，这里广泛应用的快速寻路算法就是利用基于图的数据结构，构建深度优先搜索和宽度优先搜索算法来实现快速寻路的。并讲解我国的北斗定位导航系统打破了美国的GPS导航的垄断地位，增强学生对我国科技力量强大的自信心。

（5）在集合的查找内容介绍中，可考虑融入搜索引擎技术到课程中，讲解网络爬虫涉及的法治意识和职业素养[8]。

（6）在散列表知识模块，融入网络安全教育。根据工程教育认证要求，学生在专业学习中应该掌握与安全相关的知识。散列表的散列函数技术被广泛应用于计算机网络通信、电子商务、银行系统等信息安全领域，是密码学中的一项重要工具。特别是在疫情情况下，信息采集所遇到的个人信息、图像、视频等信息存储涉及的隐私安全等问题，激发学生重视本部分内容的学习及对遇到实际问题的解决方案的思考。

3 基于微助教的课程思政教学实践

（1）上课签到：利用微助教的签到功能，课前完成签到，要求学生做任何事情要养成守时的良好习惯。传统的课堂教学时教师进行人工点名费时费力，采用微助教进行点名可以采用二维码、GPS定位和普通签到这些方式根据课程教学进程进行动态签名，并且100多人的教学班级在30秒左右的时间即可完成点名，可有效节省时间，让教师和学生有更多的时间进行教学和讨论问题。表1为2021年8月至9月开学期间本课程的签到出勤率。从表1可以看出，出勤率均达到了98%以上，部分同学没能到课原因是受到疫情或身体状况等请假缺勤。

（2）课中测试：利用微助教的答题，结合课堂教学内容的思政元素融入，设计相应的题目可通过课堂实时检测学生的学习效果。比如在讲到堆栈数据结构知识融入我国华为在操作系统领域取得的成果后，为了加强学生的民族自豪感，可以通过设置填空题的形式，实时检测学生学习的效果，题目可以设置为“我国华为公司研发的具有自主知识产权的面向智能终端的操作系统HarmonyOS，请问在操作系统里面的程序调研常使用的数据结构是（  ）”。通过课中测试结果是99%的同学都回答正确，其他没有回答正确的同学是因为请假未能来上课导致没有掌握这个知识点。

（3）互評作业：利用微助教的互评模块，设置课后作业，并在下次课前进行作业讲解。完成作业讲解后，要求每位同学对系统随机分配的3份作业进行作业评分，根据作业讲解过程中的评分要点，进行互评50%的分数，另外50%的分数由任课教师评定，并设置学生如对评分有疑问可向评分老师申诉。在完成互评作业过程中，学生会发现别人的错误以避免自己产生类似的错误。互评作业培养了学生要公平公正评分的态度和实现相互学习的目的。

（4）课后反馈：利用微助教的课堂反馈模块，通过匿名方式收集一段时间的教学效果，可以加强对实际教学效果的监测，收到学生实时的课程学习效果评价，有助于改进后续的教学进程和内容。例如图2为某次数据结构课程结束后收集的课堂反馈词云和各项评分的显示结果，从中可以看出，上课快、学生对学习效果和课程学习资源不够多是本次教学的不足，后续教学应注意改进。课后反馈给予了学生充分的自由讨论和提问的网络空间，深受学生欢迎。

4结论

通过课程思政元素的引入，可激发学生的社会责任感和爱国情怀，引导学生平时做事要公平公正和并养成守时的好习惯，使得学生树立起一定要学好数据结构的信心和决心。数据结构课程引入思政教学，结合微助教平台，可实现互联网+课程思政教学实践。“时不我待，只争朝夕”，更多专业课程思政元素的引入必能激发学生努力学习好专业课程，同时学生也会珍惜时间学好其他课程。

参考文献：

[1] 施江勇，付绍静，谷松林.大学计算机基础课程中的思政教育[J].计算机教育，2020（1）：9-11，15.

[2] 李红娇，张凯，彭源.思政教育融入信息安全概论课程教学的探索与实践[J].计算机教育，2020（1）：16-19.

[3] 郭艳燕.融合思政元素的程序设计基础课程在线教学设计与实践[J].计算机教育，2020（10）：17-23.

[4] 卢友军，潘峰，魏嘉银，等.基于微助教的数据结构与算法教学改革实践[J].教师，2021（19）：96-97.

[5] 周菲.基于微助教改进“行政法学”教学的实践探索[J].科技视界，2021（6）：85-88.

[6] 肖宁.基于“微助教”的《信号与系统》课程教学改革与实践[J].电子世界，2020（20）：107-109.

[7] 谭萍.基于微助教和腾讯课堂相结合的在线教学组织与实施[J].计算机教育，2020（7）：42-48.

[8] 朱凡微，吴明晖，颜晖.融入课程思政理念的搜索引擎技术课程设计与教学实践[J].计算机教育，2020（4）：10-13.

【通联编辑：光文玲】