融合思政元素的数据结构实验教学改革与实践

刘伯红，吴思远，夏 英

（重庆邮电大学计算机科学与技术学院，重庆 400065）

0 引言

2016 年12 月，习总书记在全国高校思想政治工作会议上指出，除思政课程的思政育人，“其他各门课都要守好一段渠、种好责任田，使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应”，明确新工科背景下思想政治教育改革的总体方向，指出思政教育要与信息技术深度融合，具有时代特色与感召力。2020 年6 月，教育部下发《高等学校课程思政建设指导纲要》，提出课程思政要在所有高校与学科专业中全面推进落实，思政教育不光是思政教师的责任，也是其他教师应尽的责任，是每一门课程应担负的义务，如何将思政教育与所授专业课程有机结合，是新时期每个高校教师都必须认真面对和思考的问题。

计算机专业是新工科建设的重点专业，而数据结构实验课程是该专业一门重要的专业基础实验课程，让学生在实验与习题中掌握数据结构知识，同时培养编程能力与分析问题、解决问题的能力，是计算机专业课程思政较为理想的切入课程。因此，立足学科内涵，研究如何在数据结构实验课中结合课程特点挖掘课程思政资源，践行课程思政，进行教学方法和教学模式创新，对于推动新工科建设，提高专业课程育人功能，具有十分重要的意义。

1 相关工作

目前，计算机专业课程思政实践过程中，许多一线教师进行了大量相关工作，也形成了很多有益的经验教训。王新宇等基于任务驱动和模拟情境，阐述了数据结构课程思政教学设计方案与实施过程；代丹丹等将学科内容和思政内容相结合，以Python 程序设计为例，基于PBL 和混合式教学等方法进行程序设计类课程思政教学案例设计；李静等围绕思政育人目标、教学内容和环节、课程教学方法和课程考核方式4 个方面，提出课程的思政教学路径；赵海燕等从数据结构编程训练入手，调整课程教学目标重心，完善课程思政教学评价体系并进行课程思政实践研究；淡海英以哈夫曼编码为例进行思政内容教学设计，使用任务驱动和情景模拟教学方法，从课前导入、算法分析、案例介绍，实践演练到评价反思等5 个环节进行阐述；周雅静以C 语言程序设计教学为例，从IT 行业的岗位素质要求出发确定课程思政目标并进行课程思政教学设计。

分析上述文献不难发现，计算机专业的课程思政建设还处于起步阶段，还有大量工作要做，不同作者从不同的角度对课程思政进行了论述，但缺乏系统性的顶层设计，无法体现课程思政的目标全貌；在平时课堂教学中，部分教师虽然偶尔也会进行思政教育，但是并没有纳入课程教学大纲，思政内容也不成体系，在教学方式、教学内容和教育手段上也较为单一，教学载体较为陈旧。同时，这些工作主要偏向课程思政融入专业理论课程的教学研究上，专门针对计算机专业实验实践课程的课程思政研究还不多见。

因此，针对以上问题，本文通过对数据结构实验课程开展课程思政研究实践，从不同角度多方位进行实验教学改革，主要通过思政元素挖掘进行了16 学时8 个实验的教学内容的设计与更新，然后通过线上线下混合式教学进行教学方法创新。在整个教学活动中，引入成果导向（Outcome-Based Education，OBE）工程教育理念，以学生为中心，以成果为导向进行教学模式创新。该课程教学实践的主要创新点在于从整体上介绍了数据结构实验课程思政教学改革具体思路，弥补了课程思政在新工科实验实践教学方面研究的不足。

2 思政元素融合

2.1 课程思政总体目标

在重庆邮电大学数据结构实验教学方案中，实验课程共计16 学时，分为8 次实验，每次2 学时。在学生动手实验之前，任课教师一般要对实验中的知识要点和解题思路进行10～15min 的讲解。在讲解专业技术知识的同时，要求任课教师结合课程内容本身的特点，挖掘专业知识中蕴含的一些哲理和思想，将知识传授与价值引领相结合，实现知识教育与价值引导同频共振。使学生理解专业技术知识中包含的世界观，树立社会主义核心价值观，通过工程实践中的创新实践，培养学生求真务实、不怕困难、开拓创新、勇攀高峰、追求卓越的大国工匠精神。

2.2 思政元素挖掘与设计

课程思政融入思政元素内容应与专业课程内容本身息息相关，才能在课堂教学中做到润物无声，如果加入的思政元素与专业知识相去甚远，割裂专业课程与思政内容的内在联系，效果将会大打折扣，甚至背道而驰。因此，在思政元素融入过程中，必须将专业课内容与思政内容进行深入挖掘与整合。表1 是根据目前数据结构实验教学的具体内容进行的思政元素设计。

Table 1 Ideological and political element design of data structure experiment course表1 数据结构实验课程思政元素设计

续表

2.3 课程思政设计具体案例

结合表1，以数据结构实验四队列为例，阐述课程思政案例的具体设计与实施过程。

“队列”是数据结构中线性结构的一种，是“操作受限”的线性表，只允许在表的一端也即队尾进行插入，而在另一端也即队头进行删除。这种结构的特点是“先进先出（Fist In First Out，FIFO）”，先入队的元素先删除，后入队的元素后删除。通过本次实验教学，希望学生能掌握队列的基础原理，领会队列这种数据结构蕴含的思政思想，并运用C 语言实现队列及其基本操作，然后运用所学知识模拟现实生活中银行排队问题并加以程序实现，表2 是队列实验教学目标。

Table 2 Queue experimental teaching goals表2 队列实验教学目标

从以上课程教学目标出发，对现有的实验教学内容进行分析与梳理，遵循“源于课本、用于实践、拓展创新”的原则，对原有的教学内容进行改革，融入思政元素，具体设计如表3所示。

Table 3 Detailed ideological and political element design of queue experimental表3 队列实验思政元素具体设计

3 课程思政教学实施

3.1 基于OBE的实验教学改革

OBE 是基于学习产出的教育模式，从毕业标准出发制定课程体系和教学标准，对课程思政教学有较好的指导意义。在实践教学中，结合学校参加教育部工程认证的实际情况，基于现代OBE 工程教育理念，“以学生为中心、以产出为导向、持续改进”，构建以专业学习和课程思政学习效果为导向的人才培养体系。

数据结构实验课程思政实施路径如图1 所示，为了有效开展课程思政，采取逆向设计，从内外需求出发，根据数据结构实验课程目标与专业毕业要求的对应关系，从支撑毕业要求指标点出发，对实验教学大纲、实验指导书、实验考核指标进行修订。

（1）教学目标确定。在原有教学目标的基础上增加价值目标，在实验大纲中增加数据结构实验课程思政教育目标，明确思政教育在专业课程教学中的地位并将其纳入整个教学过程中。

（2）教学内容设定。在原有专业知识教学内容的基础上，在实验指导书中增加能够与专业知识有机融合的思想教育具体内容和案例，确定立德树人的教育初心。

（3）教学理论指导。对实验指导书教学内容的修订要在教学理论指导下进行，遵循计算机学科发展规律，遵循教育认识和思想政治工作规律的特点。

（4）思政元素融入。思政元素的融入是一项动态工作，不是一成不变、一劳永逸的，要紧跟当前社会关注热点，发掘现实生活中的思政案例和素材，进行法制教育、爱国主义教育和敬业教育等。

（5）实验教学实施。在教学实施上将思政元素引入到实验课堂、课上课下、线上线下多个教学环节。

（6）教学效果评价。实验考核指标上，不仅从专业知识考核角度出发，还增加从思政教学角度进行评估，考核学生学习主动性并评估学生学习满意度指标。

3.2 线上线下混合式实验教学改革

如图1 所示，课程思政最后的效果都要通过教学活动加以体现，在“互联网+”环境下，由于课堂教学时间有限，学生借助于网络教学平台进行在线学习、在线实验已经成为课堂教学的有益补充。因此，开展课程思政也可充分利用网络教学平台的优势进行混合式教学，通过自主学习平台或者雨课堂等实现课上课下无缝衔接。

Fig.1 Ideological and political practical path of data structure experimental course图1 数据结构实验课程思政实施路径

线上线下混合式教学流程如图2 所示，混合式教学实行线上教学与线下教学双管齐下、统筹兼顾的教学模式。

Fig.2 Online and offline blended-teaching图2 线上线下混合式教学

根据数据结构实验课程的特点，对于教学内容中的重难点，可以采用项目驱动式教学方法。学生学习在课外，内化在课堂。在课堂外，学生充分利用线上知识点视频和算法演示程序等资源进行自主学习，同时提供与专业知识点紧密相联系的思政视频，如与队列知识相关的因排队插队引发的实事新闻事件等。学生课前预习除学习专业课程资料外，也可以观看思政视频，了解与课程内容相关的思政元素内容，引发学习兴趣。在课堂内，教师对难点进行讲解，学生实验过程中，教师进行个性化指导，学生也可以分组完成实验任务，潜移默化培养学生的团队精神。

4 教学效果分析

基于课程思政的数据结构实验教学方案在重庆邮电大学2020-2021 学年试行，并将教学效果同2019-2020 学年作比较。评价指标主要包括学生学习主动性、学生平均成绩和学生学习满意度等方面。

学生学习主动性主要从课堂考勤（迟到率和旷课率）和每个拓展实验（附加实验，选做）完成率方面考虑。实验成绩由课堂检查成绩（占比70%）和实验报告（占比30%）组成。学生学习满意度和学评教得分数据从学校教务处设置的相关问卷数据中得到，此主要作为学校“学评教”的主要参考数据。学习效果比较结果如表4所示。

Table 4 Comparison of learning effects表4 学习效果比较

从表4 可以看出，所有评价指标都有不同程序的提升，学生学习主动性得到了提高，迟到旷课人数减少，拓展实验（附加实验）完成率有较大提升，学生平均成绩提高4分左右，学生学习满意度提高近10%，作为专业工程认证评价最重的指标——达成度也较以前有了较大提高。由此可见，新的基于课程思政的教学方案强化了专业实践课程的育人功能，提高了学生的学习热情，发挥了学生学习的主观能动性，不仅提高了学生的编程能力，也培养了学生诚实守信的品质，拷贝别人代码和抄袭实验报告的现象也基本杜绝。

5 结语

立德树人是教育的初心和使命，在新工科建设的热潮下，各高校都在积极开展基于课程思政的教学改革。本文以数据结构实验教学为例，从思政元素挖掘与设计上进行详细设计与探讨，基于OBE 教学理念，采用混合式教学对教学方法与教学模式进行改革与创新，以学生为中心，以成果为导向，切实提高学生的专业技能和职业素养。优化课程思政教学资源和丰富课程思政教学手段是下一步研究的重点。