課程思政元素挖掘與教學(xué)實(shí)踐研究

童蔚蘋 陳淑燕 楊帆 林柏錦

[摘 要] 結(jié)合課程思政建設(shè)，從立德樹人視角挖掘“Python數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法”課程的思想政治元素，以強(qiáng)化法規(guī)教育和踐行工匠精神為主線，聚集新時(shí)代工匠精神的內(nèi)涵，建立課程專業(yè)知識點(diǎn)和思想政治教育的契合點(diǎn)。通過精心設(shè)計(jì)教學(xué)案例，在恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)過程和教學(xué)環(huán)節(jié)中融入思想政治內(nèi)容，使得課程思政教育做到自然有效，如鹽化水。教學(xué)實(shí)踐表明，課程思政與專業(yè)知識教學(xué)有機(jī)融合、相輔相成，有利于提升教學(xué)效果和育人成效。

[關(guān)鍵詞] 課程思政;數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法;立德樹人;工匠精神

[基金項(xiàng)目] 2020年度東南大學(xué)第三批“課程思政”校級示范課改革試點(diǎn)項(xiàng)目“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法B”（2020xjj125）;2019年度中國高等教育學(xué)會(huì)教學(xué)研究分會(huì)中國高校“金課”建設(shè)平臺推進(jìn)計(jì)劃“面向交通大數(shù)據(jù)時(shí)代的數(shù)據(jù)科學(xué)課程群建設(shè)”

[作者簡介] 童蔚蘋（1974—），女，浙江衢州人，博士，東南大學(xué)交通學(xué)院講師，主要從事交通仿真、交通大數(shù)據(jù)分析研究;

陳淑燕（1967—），女，安徽合肥人，博士，東南大學(xué)交通學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師，主要從事數(shù)據(jù)挖掘、駕駛行為分析研究;楊 帆（1986—），女，河南鄭州人，博士，東南大學(xué)交通學(xué)院講師，主要從事交通大數(shù)據(jù)分析與建模研究。

[中圖分類號] G642? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2021）34-0014-04? ?[收稿日期] 2021-02-24

2020年5月，教育部印發(fā)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》[1]。綱要指出：把思想政治教育貫穿人才培養(yǎng)體系，全面推進(jìn)高校課程思政建設(shè)，發(fā)揮好每門課程的育人作用，提高高校人才培養(yǎng)質(zhì)量。高校在加強(qiáng)思政課程的同時(shí)，著力課程思政建設(shè)，賦予專業(yè)課程價(jià)值引領(lǐng)的重任。專業(yè)教師須寓價(jià)值觀引導(dǎo)于課程知識傳授和能力培養(yǎng)的全鏈條、多維度教學(xué)過程之中，幫助學(xué)生樹立正確的世界觀、價(jià)值觀、人生觀。每所高校、每門課程、每位教師都要守好一段渠、種好責(zé)任田，形成協(xié)同效應(yīng)，構(gòu)建全員、全程、全方位的育人格局。

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法”一直以來是計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的核心專業(yè)基礎(chǔ)課，是計(jì)算機(jī)學(xué)科公認(rèn)的主干課。為服務(wù)國家交通強(qiáng)國發(fā)展戰(zhàn)略，適應(yīng)“互聯(lián)網(wǎng)+交通”大數(shù)據(jù)新時(shí)代發(fā)展背景，培養(yǎng)交通工程領(lǐng)域具有研發(fā)創(chuàng)新能力的多學(xué)科交叉型專業(yè)人才，具備運(yùn)用相關(guān)計(jì)算機(jī)軟件與仿真工具對復(fù)雜交通工程問題進(jìn)行分析、建模與仿真的知識和能力，“Python數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法”課程應(yīng)勢而開，成為東南大學(xué)交通工程專業(yè)人才培養(yǎng)體系中的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。

一、以強(qiáng)化法規(guī)意識教育和踐行工匠精神為主線

從法規(guī)層面講，遵守《計(jì)算機(jī)軟件保護(hù)條例》是所有計(jì)算機(jī)從業(yè)人員職業(yè)道德的最基本要求，作為交通工程領(lǐng)域未來從事交通仿真及軟件開發(fā)的人才，交通工程專業(yè)的學(xué)生也應(yīng)對此有清晰的認(rèn)識。軟件是程序員高度智慧的結(jié)晶，其開發(fā)需要投入大量的智力和財(cái)力。與有形財(cái)產(chǎn)一樣，軟件也受到國家法律的保護(hù)。尊重軟件著作權(quán)，提高開發(fā)者的積極性和創(chuàng)造性，才能促進(jìn)軟件產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，從而促進(jìn)人類文明的進(jìn)步?？蒲姓\信和學(xué)術(shù)道德是治學(xué)的起碼要求，作為學(xué)生，體現(xiàn)在具體行動(dòng)上，就是在實(shí)際的學(xué)習(xí)、科研活動(dòng)中自覺遵守學(xué)術(shù)規(guī)范、法律法規(guī)。

此外，作為優(yōu)秀的軟件開發(fā)人員，應(yīng)追求比程序正確更高的目標(biāo)，如更高效的算法、更健壯的軟件、可復(fù)用性的模型和可靈活配置的組件等。體現(xiàn)在技術(shù)探索上就是要不斷研究性能更好的算法、更優(yōu)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和更靈活的模型結(jié)構(gòu)，而不僅僅是實(shí)現(xiàn)功能，這是一種對科學(xué)孜孜以求的工匠精神。作為新時(shí)代的大學(xué)生，一定要繼承和弘揚(yáng)這種精神[2-9]。

作為授課教師，需要深入鉆研，結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，明確課程的德育目標(biāo)，做好新時(shí)代發(fā)展背景下課程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和德育培養(yǎng)目標(biāo)相融合的課程規(guī)劃設(shè)計(jì)，挖掘課程體系結(jié)構(gòu)和知識內(nèi)容中的德育元素。在本課程中，“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+算法=程序”是一個(gè)公認(rèn)的概念，但對于大學(xué)二年級的學(xué)生來講理解起來還是比較抽象的。授課教師需具有精益求精的工匠精神，利用信息技術(shù)和人工智能技術(shù)積極推進(jìn)思想政治教育與專業(yè)教育深度融合，通過設(shè)計(jì)編程實(shí)踐、項(xiàng)目案例和情景模擬等教學(xué)方式，變抽象為具體，讓學(xué)生在理解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的重要性、掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)概念內(nèi)涵的同時(shí)，吸引學(xué)生主動(dòng)參與到富含思想政治元素的課堂教學(xué)中來，實(shí)現(xiàn)知識傳授和價(jià)值引領(lǐng)的有機(jī)融合。

二、聚集新時(shí)代工匠精神的內(nèi)涵，精心設(shè)計(jì)教學(xué)案例

深刻理解工匠精神的時(shí)代內(nèi)涵，從立德樹人和思政育人的視角，建立本課程與工匠精神核心內(nèi)涵之間的契合點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)二者有機(jī)融合。

（一）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和弘揚(yáng)精益求精科學(xué)精神的關(guān)系

對于任何問題，程序員優(yōu)先考慮數(shù)據(jù)的表示，找到表達(dá)該問題最恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，同時(shí)追求邏輯的極簡、時(shí)間的最少和存儲的最省，并懂得其中的平衡，真正做到精益求精。下面結(jié)合詞梯問題做詳細(xì)闡述。

問題描述：單詞接龍Word Ladder問題。1878年，“愛麗絲漫游奇境”的作者Lewis Carroll發(fā)明了一個(gè)單詞游戲：從一個(gè)單詞演變到另一個(gè)單詞，其中的過程可以經(jīng)過多個(gè)中間單詞，演變中要求相鄰兩個(gè)單詞之間有且僅有1個(gè)字母的差異，如FOOL變SAGE：FOOL→POOL→POLL→POLE→PALE→SALE→SAGE，目標(biāo)是找到單詞變換最短序列。

問題分析：問題求解目標(biāo)是最短轉(zhuǎn)換序列?？吹阶疃棠繕?biāo)序列首先想到的就是廣度優(yōu)先搜索，而廣度優(yōu)先搜索的對象則是圖。但是本題并沒有直接給出圖的結(jié)構(gòu)，因此需要把問題抽象成圖的模型。

創(chuàng)建該問題的圖表示有多種方式。假設(shè)有一個(gè)單詞列表，其中每個(gè)單詞的長度都相同。首先，為每個(gè)單詞創(chuàng)建一個(gè)頂點(diǎn)，如果兩個(gè)單詞只相差一個(gè)字母，就在兩者之間創(chuàng)建一條邊，將它們連接起來，因此我們只需要把滿足轉(zhuǎn)換條件的點(diǎn)相連，就形成了一張圖。對于只有少量單詞的情況，這個(gè)方法還不錯(cuò)。但是，假設(shè)列表中有幾千甚至上萬個(gè)單詞，將一個(gè)單詞與列表中的其他所有單詞進(jìn)行比較，建圖的時(shí)間復(fù)雜度為O（n2）。