《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程思政教學(xué)設(shè)計(jì)*

文/熊瑛（中南民族大學(xué)電子信息工程學(xué)院）

課程思政是指以構(gòu)建全程、全課程、全員育人格局的形式將各類課程與思想政治理論課程同向同行，從而形成協(xié)同效應(yīng)，把“立德樹人”作為教育根本政治任務(wù)的一種綜合教育理念。它的主要形式是將思政元素，包括思政教育的理論知識(shí)、精神追求以及價(jià)值理念等融入各門課程中去，潛移默化地對(duì)學(xué)生思想行為、意識(shí)等舉止產(chǎn)生積極影響。習(xí)近平總書記曾經(jīng)指出，“高校立身之本在于立德樹人”“要用好課堂教學(xué)這個(gè)主渠道”。這無疑對(duì)高校教育和高校教師的教學(xué)工作提出了明確的要求。然而，當(dāng)前我國(guó)高等學(xué)校思政教育還是主要依賴于思想政治理論課的開設(shè)和考核，面臨著思政教育方式單一、部分理工科類專業(yè)課教師沒有對(duì)思政教育引起足夠的重視、專業(yè)課與思政元素的結(jié)合過于生硬等問題。

針對(duì)這一形勢(shì)，高校應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)教師隊(duì)伍“主力軍”的建設(shè)，堅(jiān)守思政課程建設(shè)的“主陣地”，用好課堂教學(xué)的“主渠道”，不斷挖掘?qū)I(yè)課體系知識(shí)中的思政元素，并將思政元素與專業(yè)理論課和實(shí)踐課緊密融合與聯(lián)系起來，真正實(shí)現(xiàn)各類課程與思政課程同向同行，從而形成協(xié)同效應(yīng)。這也有利于加深學(xué)生對(duì)本專業(yè)知識(shí)在實(shí)際應(yīng)用方面的理解，培養(yǎng)其理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力和綜合的人文素質(zhì)，激發(fā)學(xué)生的愛國(guó)情懷和強(qiáng)烈的使命感與責(zé)任感，為其之后利用專業(yè)知識(shí)投身于祖國(guó)的建設(shè)奠定思想基礎(chǔ)[1-3]。

一、《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程開展思政教學(xué)的重要性

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程需要以程序設(shè)計(jì)、 高等數(shù)學(xué)、離散數(shù)學(xué)等先修課程為基礎(chǔ)，同時(shí)涉及邏輯思維與算法能力，學(xué)習(xí)難度比較大。它是面向光信息科學(xué)與工程專業(yè)、通信工程專業(yè)、電子信息工程等專業(yè)的本科生開設(shè)的專業(yè)教育課程。

通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生熟練地掌握在程序設(shè)計(jì)應(yīng)用中，特別是在軟件系統(tǒng)的非數(shù)值計(jì)算類應(yīng)用方面，常用數(shù)據(jù)模型以及實(shí)現(xiàn)方法；熟練建模的基本方法以及在計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程的基本應(yīng)用；在高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言課程的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高程序設(shè)計(jì)的綜合能力；在理論與方法上，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)[4]。

《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》明確提出，課程思政建設(shè)必須要在所有高校、所有學(xué)科專業(yè)全面推進(jìn)，圍繞全面提高人才培養(yǎng)能力這一核心點(diǎn)，圍繞政治認(rèn)同、家國(guó)情懷、文化素養(yǎng)、憲法法治意識(shí)、道德修養(yǎng)等重點(diǎn)優(yōu)化課程思政內(nèi)容供給，不斷提升教師開展課程思政建設(shè)的意識(shí)和能力。專業(yè)課教師可以利用課堂教學(xué)活動(dòng)，創(chuàng)新教學(xué)方法，在理論知識(shí)講解的過程中結(jié)合思政元素，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)、情景模擬等方法，不僅可以使課程中部分抽象難懂的知識(shí)變得通俗易懂，有助于學(xué)生理解課堂內(nèi)容，同時(shí)也潛移默化地培養(yǎng)了學(xué)生的人文素養(yǎng)和思想道德教育，無形中鍛煉了學(xué)生運(yùn)用唯物辯證法的基本規(guī)律靈活解決實(shí)際問題的能力，并逐漸形成馬克思主義哲學(xué)的實(shí)踐觀[5-6]。

二、《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》思政教學(xué)框架設(shè)計(jì)

（一）《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程整體教學(xué)目標(biāo)

此處的教學(xué)目標(biāo)是指本課程的知識(shí)、能力、素質(zhì)和價(jià)值觀等教育目標(biāo)。高校通過思政教育的形象化、具體化，運(yùn)用案例與思維方式的轉(zhuǎn)化，培養(yǎng)學(xué)生的編程規(guī)范和程序設(shè)計(jì)思維，用人生哲學(xué)、社會(huì)主義思想等特征解釋數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的部分經(jīng)典專業(yè)知識(shí)，既達(dá)到了課程思政的目的，也進(jìn)一步促進(jìn)了學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解和學(xué)習(xí)。

（1）掌握最小生成樹的基本概念、原理和操作方法，掌握最小生成樹的兩種典型算法。

（2）通過最小生成樹的應(yīng)用案例，增強(qiáng)了學(xué)生的愛國(guó)情懷和民族自豪感，激發(fā)了學(xué)生學(xué)以報(bào)國(guó)的責(zé)任感和學(xué)以致用的信心。

（3）采用情境式教學(xué)方法創(chuàng)設(shè)軟件開發(fā)過程中的企業(yè)情境，開展誠(chéng)信、敬業(yè)、守法等道德教育，積極引導(dǎo)學(xué)生建立社會(huì)主義核心價(jià)值觀。

（二）《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程思政教育內(nèi)容

課程思政教育內(nèi)容分為核心教育內(nèi)容和其他教育內(nèi)容兩個(gè)板塊，其中核心教育內(nèi)容主要是圍繞家國(guó)情懷、政治認(rèn)同、憲法法治意識(shí)、文化素養(yǎng)、道德修養(yǎng)、社會(huì)主義核心價(jià)值觀教育、中國(guó)特色社會(huì)主義和中國(guó)夢(mèng)教育、勞動(dòng)教育、法治教育、心理健康教育、中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化教育等基本內(nèi)容確定，其核心內(nèi)容主要包括最小生成樹的基本概念、原理、方法，普里姆算法和克魯斯卡爾算法尋找最小生成樹的基本方法、思想和步驟以及最小生成樹的普遍應(yīng)用領(lǐng)域。它所體現(xiàn)的思政元素有：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法學(xué)、實(shí)踐論、正確認(rèn)識(shí)事物主要矛盾、樹立最優(yōu)化的科學(xué)精神以及創(chuàng)新探索的職業(yè)素養(yǎng)，讓學(xué)生真正從思想上清楚地認(rèn)識(shí)到馬克思主義哲學(xué)的實(shí)踐觀是如何在《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程中發(fā)揮作用。

其他教育內(nèi)容則是結(jié)合學(xué)科專業(yè)和課程特點(diǎn)自行確定，其主要包括：尋找最小生成樹的代碼編寫，類比圖與之前所學(xué)的內(nèi)容等。任課教師應(yīng)當(dāng)充分挖掘課程知識(shí)點(diǎn)中的思政元素，并將這些思政元素自然融入課程知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)過程中。

三、《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》教學(xué)方法與教學(xué)設(shè)計(jì)

任務(wù)驅(qū)動(dòng)法是指在學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)生在教師的指引下，緊密圍繞一個(gè)共同的任務(wù)活動(dòng)中心，在問題動(dòng)機(jī)的強(qiáng)烈驅(qū)動(dòng)下，通過主動(dòng)應(yīng)用學(xué)習(xí)資源，進(jìn)行互動(dòng)協(xié)作和自主探索的學(xué)習(xí)，在完成既定任務(wù)的同時(shí)，積極引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生一種學(xué)習(xí)的實(shí)踐活動(dòng)。教學(xué)過程中主要采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法和模擬情景的方法來設(shè)計(jì)方案，同時(shí)穿插課件PPT展示、動(dòng)圖演示、小組討論、獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制等等活動(dòng)形式，以一個(gè)最小生成樹的實(shí)際應(yīng)用為例：

（1）問題導(dǎo)入

問題描述：在n個(gè)城市間建立通信網(wǎng)絡(luò)，需架設(shè)n-1條線路。求解如何以最低經(jīng)濟(jì)代價(jià)建設(shè)通信網(wǎng)。一方面，通信網(wǎng)絡(luò)與我們的現(xiàn)代生活息息相關(guān)，這一問題的引入具有很強(qiáng)的現(xiàn)代感，可以幫助學(xué)生了解通信網(wǎng)絡(luò)在我們現(xiàn)實(shí)生活中所起到的作用，進(jìn)而擴(kuò)充學(xué)生的知識(shí)面，并加深他們對(duì)自己專業(yè)的理解；另一方面，以這個(gè)問題為切入點(diǎn)，鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用目前所學(xué)專業(yè)知識(shí)尋找通信網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)的最佳方案，將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐，不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，還進(jìn)一步加深了他們對(duì)馬克思主義哲學(xué)實(shí)踐觀的理解。除此之外，通過尋找最低經(jīng)濟(jì)代價(jià)方案，可以使學(xué)生樹立勤儉節(jié)約的良好品質(zhì)，并對(duì)最小生成樹的現(xiàn)實(shí)意義和必要性有著更加清晰的認(rèn)識(shí)。

（2）算法介紹

首先，介紹生成樹的基本概念，然后介紹最小代價(jià)生成樹的概念，接著引出兩種常用的構(gòu)造最小生成樹的算法，普里姆算法和克魯斯卡爾算法。一邊講解的同時(shí)一邊播放課件，用圖解或動(dòng)圖的形式讓學(xué)生更加直觀清晰地理解這兩個(gè)算法。之后帶領(lǐng)學(xué)生從代碼的角度來理解這兩個(gè)算法，運(yùn)用啟發(fā)式的教學(xué)方法引導(dǎo)學(xué)生思考每個(gè)問題的處理步驟，并且能夠自己嘗試著獨(dú)立寫出代碼，使學(xué)生不僅能夠掌握，還要能夠真正理解這些算法。

（3）案例設(shè)計(jì)與分析

這一環(huán)節(jié)鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)揮主觀能動(dòng)性和創(chuàng)新思考的能力，讓學(xué)生以小組為單位開展討論，除了之前提到的最小生成樹的應(yīng)用外，還需討論找到最小生成樹的可能應(yīng)用領(lǐng)域，并設(shè)計(jì)一個(gè)針對(duì)該領(lǐng)域的典型問題作為新的案例。學(xué)生可以利用網(wǎng)絡(luò)查閱資料，然后再互相討論，用這種“頭腦風(fēng)暴”的模式產(chǎn)生盡可能多的思維碰撞和想法，討論結(jié)束后，每個(gè)小組派一個(gè)代表講解自己小組的討論成果。這不僅在一定程度上積極培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作能力、還鍛煉了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，查閱與整理資料的能力，并且在這一過程中，學(xué)生還可以汲取和了解我國(guó)在通信、網(wǎng)絡(luò)以及其他領(lǐng)域作出的一些成就，容易激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的愛國(guó)情懷和民族自豪感，或者是我國(guó)在這些方面還存在的一些不足和尚未突破的領(lǐng)域，從而激發(fā)學(xué)生的責(zé)任感和使命感，產(chǎn)生想要利用自身專業(yè)技能去為國(guó)家貢獻(xiàn)力量的渴望。這些都在無形中實(shí)現(xiàn)了思政教育，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，這些思政教學(xué)帶來的影響會(huì)在學(xué)生的心中逐漸扎根，最終達(dá)到內(nèi)化于心、外化于行的境界，成為一份寶貴的精神財(cái)富。

（4）經(jīng)驗(yàn)與總結(jié)

這一環(huán)節(jié)，將本課的重點(diǎn)內(nèi)容再?gòu)?qiáng)調(diào)和回顧一遍，然后針對(duì)同學(xué)們?cè)谟懻撨^程中出現(xiàn)的問題一一作出解答，對(duì)于表現(xiàn)優(yōu)秀的小組給予口頭表彰或物質(zhì)獎(jiǎng)勵(lì)，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與活動(dòng)討論的積極性，并請(qǐng)他們向其他同學(xué)分享經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)共同進(jìn)步。這種交流互動(dòng)、“反轉(zhuǎn)課堂”的方式也有利于指引正確學(xué)習(xí)觀、人生觀的建立，使學(xué)生形成全局觀念，摒棄自私自利的思想，在一定程度上引入了核心價(jià)值觀中的“和諧”“友善”等理念。任課老師也可以對(duì)此次討論總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，觀察學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)，由于每組的進(jìn)度可能有所差異，任課老師可以針對(duì)學(xué)生的實(shí)際情況，調(diào)整教學(xué)方案，以達(dá)到最好的課程效果。

（5）課后實(shí)踐

布置與本節(jié)課相關(guān)內(nèi)容的課后實(shí)踐任務(wù)。具體分為兩個(gè)部分，先將任務(wù)布置下去，視任務(wù)難度給出一個(gè)合理的時(shí)間范圍，讓同學(xué)們帶著問題去找答案，培養(yǎng)他們獨(dú)立思考、自我學(xué)習(xí)的能力和動(dòng)手能力、獨(dú)立解決問題的能力，真正做到學(xué)以致用，將課本上的理論知識(shí)靈活運(yùn)用起來，而不是簡(jiǎn)單地將知識(shí)生搬硬套、死記硬背，從而達(dá)到思政教育和專業(yè)學(xué)習(xí)相結(jié)合的教學(xué)目標(biāo)。第二個(gè)部分是集中解答，由于實(shí)踐活動(dòng)通常難度較大，部分同學(xué)的問題無法解決，可以集中一個(gè)時(shí)間段，由老師對(duì)實(shí)踐任務(wù)進(jìn)行講解，并解答同學(xué)們的疑惑。這樣的實(shí)踐過程可以讓學(xué)生嘗試著從一個(gè)個(gè)的錯(cuò)誤中走出來，這對(duì)于學(xué)生克服困難、勇攀高峰的大無畏精神塑造是非常有幫助的。而教師以身作則，“傳道授業(yè)解惑”則向?qū)W生詮釋了核心價(jià)值觀中“敬業(yè)”等理念，有利于實(shí)現(xiàn)思政教學(xué)與實(shí)踐課業(yè)相結(jié)合。

四、結(jié)語

學(xué)生作為國(guó)家發(fā)展的未來掌舵人，不僅僅要具備高強(qiáng)的本領(lǐng)才干，更重要的是具備好的思想道德素質(zhì)，而高校作為育人的主陣地，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》等專業(yè)課的思政教育，把“立德樹人”作為教育的根本任務(wù)。