“数据结构”课程思政育人体系的构建与探索

刘小晶 夏小云 陈滨 王超超 杜卫锋 嘉兴学院信息科学与工程学院

“数据结构”是形塑计算机类专业学生计算思维、程序设计能力和培育工程意识和专业素养的重要课程，是计算机类专业重要的核心基础课。该课程在知识的发现和知识的应用过程中蕴含着大量能够影响学生价值观的元素。笔者所在的课程教学团队以“数据结构”课程为建设对象，经过多年的实践探究，形成了以“红船精神”为引领，“线上线下、课内课外、校内校外”三维联合推动的课程思政育人体系。该体系围绕“开拓创新、激情奋斗、乐于奉献、精益求精、团结协作、科技报国、责任担当、诚信守则”八大思政元素，通过“显性”与“隐性”相结合的育人方式实施思政育人，使该课程的育人功能得到有效提升，有助于时代新人的培养。

● 红船精神蕴含丰富的思想政治教育价值

红船精神是中国共产党建党精神的集中体现，其深刻内涵是“开天辟地、敢为人先的首创精神；坚定理想、百折不挠的奋斗精神；立党为公、忠诚为民的奉献精神”。[1]大学生是有理想信念、有知识、富有想象力和创造力的群体，他们精力充沛、斗志旺盛。在“数据结构”课程的育人过程中，大力弘扬红船精神，目的在于：引领青年大学生坚定理想信念和勇于担当的作为；切实增强青年大学生的创新意识，激励敢为人先的锐气，提高开拓创新的能力；引领青年大学生要有宽阔的胸怀、高远的志向、为民服务的理念和乐于奉献的精神；加强青年大学生的责任担当教育，帮助他们提高责任意识。

● 课程思政的实施方案设计

笔者所在教学团队近年来始终致力于对“数据结构”课程可以承载的思政育人工作的价值目标、教学内容、教学实施、教学评价等方面进行有益探索与实践，并从“价值”“内容”“实施”三个维度勾勒出“数据结构”课程思政育人图谱。

1.价值——重设课程目标

如何将课程思政有效融入专业课程教育，首先要求专业课程一线教师根据社会、专业、课程的定位，研究并重设课程目标。“数据结构”课程目标的确定需考虑以下几个方面的问题：一是，“数据结构”课程在专业课程体系中的地位是什么？“数据结构”在计算机专业教育课程体系中处于核心地位，是一门重要的专业技术基础课。该课程主要研究和讨论的内容是现实世界实体在计算机中的表示和实现，旨在培养学生分析问题处理对象的特征，并根据特征编写高效的程序实现在计算机中存储表示并处理数据的能力。二是，“数据结构”课程目标需支撑专业工程教育认证中毕业要求的指标点是什么？根据学校计算机科学与技术专业人才培养方案中毕业要求与课程的支撑关系，该课程支撑“工程知识”中的“问题表述”和“建模与求解”两个二级指标点，以及“问题分析”和“个人与团队”中的一个二级指标点。三是，“四新”建设要求高等教育要把握新时代教育发展的历史使命，将受教育者培养成德智体美劳全面发展的高质量人才。作为培养未来计算机类专业“新工科”人才的重要课程，“数据结构”要正确树立“立德树人”的课程思政核心目标，课程目标不仅包含传统的知识和能力目标，还要包括课程思政等素质目标，其表述的内容有精神高度、素养宽度和灵魂厚度[2]等。

基于上述三个方面的考虑与分析，课程团队将“数据结构”课程目标表述为：

课程目标1（知识目标）：能够清楚表述数据结构的基本概念和有关操作算法思想；能够辨别处理不同数据的基本方法、操作原理和特性。

课程目标2（能力目标）：能够运用数据结构课程知识和批判思维，分析具体问题中计算机处理对象的数据结构特征，选择合适的数据存储结构，设计满足实际要求的高效操作算法；能够综合运用数据结构的基本原理和设计方法，分析研究复杂问题的特征，自主设计可行的求解方案，并能运用高级语言编写高效的实现问题求解的应用程序。

课程目标3（价值目标）：在学习与实践中能体现红船精神的德育价值和工程行为规范意识、科技报国的家国情怀和责任担当，并做到诚信守则，同时能将精益求精的工匠精神和团队协作、奉献精神融入学习行为中。

2.内容——课程思政素材及育人方式

围绕红船精神深刻内涵及社会主义核心价值观，课程团队深入挖掘课程中所蕴含的思政元素，搜集课程思政素材，确定课程思政育人方式，并通过进一步的梳理，确定了“数据结构”课程思政育人体系（如图1）。其中，课程思政采用“线上线下、课内课外、校内校外”三维联合推动，并通过“显性”与“隐性”相结合的育人方式进行施教。在教学过程中，教师在八大教学内容中适时融合相适应的八大思政元素所对应的思政素材，以促成课程价值目标的达成，并使其与课程的知识目标和能力目标交融互促，有效提升课程的育人成效。

图1 “数据结构”课程思政育人体系

3.实施——融入课程思政的教学设计与实施

（1）教学全过程的设计

本课程结合BOPPPS教学设计方法和五星教学原理指导教学活动的设计，具体设计如图2所示。其中，课程的导入、目标、前测是课前在线上利用网络平台通过观看视频与问题测试完成知识的传授，促进学生低阶知识目标的达成；后测和总结是在课后线上利用网络平台或线下通过拓展问题解答和总结反思来完成知识的延伸、迁移，促进学生高阶能力目标和素质目标的达成。核心的“参与式学习”是在线下的课中实现，其教学活动基于美国教育设计家梅瑞尔教授提出的“五星教学原理”进行设计，“五星”中间的一颗星是指“聚焦解决问题”，其余四颗星分别是指“激活旧知”“示证新知”“尝试应用”和“融会贯通”。五星教学原理认为重中之重是教学应该以问题为中心，以“聚焦解决问题”为教学宗旨开展教学[3]，让学生在“聚焦问题”的牵引下，实现“巩固知识”“激发动机”“协同合作”和“多向互动”，以促进学生学习态度、学习行为的改变，充分挖掘学生的潜能，激发其拓展创新、团结协作、精益求精等行为意识，使教学内容真正内化于心。同时，将教学活动延伸到课前和课后，有效拓展了教学的时间与空间，并回应了专业教师普遍认为的“专业课程内容多、学时少，如果再增加课程思政内容，势必会影响到课程内容的教学效果”的认识误区。

图2 基于“BOPPPS+五星教学原理”的混合式教学活动设计

（2）实施课程思政的途径

本课程主要通过以下五种途径实施课程思政，这五种途径不是孤立的，可以相互组合选用，也可以单独选用。

①通过课前观看视频施教。教师可以及时捕捉并收集与课程内容相关联的视频，将其上传至课程的网络平台，供学生适时观看。例如，在讲授“队列的应用”之前，要求学生课前在线上观看安全事故新闻视频，并要求学生思考造成悲剧的原因，以及如何才能避免这类事件的再次发生，从而引导学生关联“队列”这种数据结构的操作规则，并在实际应用中树立正确的懂礼、守则、谦让和积极向善的道德法治规范，提高自觉维护国家长治久安和人民的生命财产安全的责任担当意识。

②通过课中讲专业知识点相关的故事施教。知识点是教学最基本的单元，也是思政元素最基础的承载点。在传授或引入知识点时，可以针对知识的来源、发展、应用等，讲解知识背后的故事，或者讲述学科发展史、重要事件、科学家与大师甚至是教师本人的故事来诠释知识所蕴含的价值观。例如，在导入“哈夫曼编码”知识内容时，通过讲述哈夫曼编码的发明者、无失真压缩算法的先行者David Huffman发表哈夫曼编码的故事，激发学生的学习兴趣和动机，引发学生思考David Huffman为得出研究成果而坚忍不拔、开拓创新的精神价值追求。

③通过课内实验活动施教。本课程在课内实验中可以将我国的伟大成就、科技文化和新时代的热点问题、社会现象等课程思政素材融入课程实验内容中。例如，在线性表应用的实验内容中，以新时代的热点问题“共同富裕”为实践背景，根据“嘉兴深化城乡统筹推动高质量发展建设共同富裕示范区的典范城市行动方案（2021—2025年）”，选取其中明确规定的2025年要实现的30个目标指标值构成一个线性表，要求学生编程完成对“共同富裕目标指标管理系统”的设计与实现，以模拟对嘉兴市共同富裕示范区的典范城市目标指标进行读入、显示、增加、查找、修改、移动、保存等操作。在学生完成实验的同时，培养其新时代社会主义核心价值观，引导学生树立远大理想，激发其科技报国的家国情怀和责任担当。

④通过课外小组协作活动施教。为了提升学生运用知识解决复杂问题的能力，本课程在每章结束后，都会通过课程平台在线上发布一个综合性的教学案例，要求学生在课外以小组为单位协作探究完成，最后将结果以报告的形式在线提交。整个活动开展的目的除了检验学生运用知识解决问题的能力外，更重要的是在小组协作解决问题的过程中潜移默化地培养学生的全局观、责任担任意识、团队协作意识、刻苦钻研的奋斗精神和不计得失的奉献精神，在探究问题解决方案时培养学生的批判思维和相互质疑的能力，在团队合作交流的思维碰撞中开拓学生的创新意识和精益求精的问题求解能力，在撰写报告时要求学生要客观、严谨、诚信。

⑤通过校外社会实践活动施教。在每次开课学期，由任课教师牵头，学生自愿报名组建“少儿编程”培训志愿服务团队，然后利用双休日到与学校有合作关系的培训机构做志愿服务者，志愿者的主要任务就是在培训机构充当教师角色，与机构人员一道对少儿进行编程训练。学生在志愿服务活动中既可将课程中学到的算法思想和形成的计算思维，传递给少年儿童，又能将课程思政育人素材作为少儿编程案例，让少儿在学会编程的同时，增强家国情怀和爱国意识。

● 课程思政实践的成效

在学生层面，通过对课堂统计数据及学习态度观察分析可知，学生课堂活动和课内实验的参与度和积极性得到明显提高，学生的批判性思维能力得到不断提升；通过对实验报告和小组协作完成的案例报告中“心得体会”的分析可知，学生团队协作、探究、优化意识有明显的提高；通过对校外实践活动的培训机构进行访谈可知，学生懂礼、谦让、守则的品格有所提升；通过在课程结束后进行的“对‘数据结构’课程学习后的感悟”问卷调查可知，学生经过课程学习，有强烈的获得感。在课程层面，学校的“数据结构”课程被认定为国家首批混合式一流课程。

●结语

课程思政是系统工程，专业教师的德育意识和德育能力是有效实施课程思政的保证，它们的提升需要教师经过长期的学习与积累，不可能一蹴而就。本课程团队将继续以“着眼于战略，立足于战役，着手于战术”的工作思路不断健全课程思政育人方案，提炼课程育人的思政元素和核心价值，不断充实课程思政资源，创新教学设计、方法、组织与评价方式。