融合思政元素的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗教學(xué)改革與實踐

劉伯紅，吳思遠(yuǎn)，夏 英

（重慶郵電大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，重慶 400065）

0 引言

2016 年12 月，習(xí)總書記在全國高校思想政治工作會議上指出，除思政課程的思政育人，“其他各門課都要守好一段渠、種好責(zé)任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)”，明確新工科背景下思想政治教育改革的總體方向，指出思政教育要與信息技術(shù)深度融合，具有時代特色與感召力。2020 年6 月，教育部下發(fā)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》，提出課程思政要在所有高校與學(xué)科專業(yè)中全面推進(jìn)落實，思政教育不光是思政教師的責(zé)任，也是其他教師應(yīng)盡的責(zé)任，是每一門課程應(yīng)擔(dān)負(fù)的義務(wù)，如何將思政教育與所授專業(yè)課程有機結(jié)合，是新時期每個高校教師都必須認(rèn)真面對和思考的問題。

計算機專業(yè)是新工科建設(shè)的重點專業(yè)，而數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗課程是該專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)實驗課程，讓學(xué)生在實驗與習(xí)題中掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識，同時培養(yǎng)編程能力與分析問題、解決問題的能力，是計算機專業(yè)課程思政較為理想的切入課程。因此，立足學(xué)科內(nèi)涵，研究如何在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗課中結(jié)合課程特點挖掘課程思政資源，踐行課程思政，進(jìn)行教學(xué)方法和教學(xué)模式創(chuàng)新，對于推動新工科建設(shè)，提高專業(yè)課程育人功能，具有十分重要的意義。

1 相關(guān)工作

目前，計算機專業(yè)課程思政實踐過程中，許多一線教師進(jìn)行了大量相關(guān)工作，也形成了很多有益的經(jīng)驗教訓(xùn)。王新宇等基于任務(wù)驅(qū)動和模擬情境，闡述了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程思政教學(xué)設(shè)計方案與實施過程；代丹丹等將學(xué)科內(nèi)容和思政內(nèi)容相結(jié)合，以Python 程序設(shè)計為例，基于PBL 和混合式教學(xué)等方法進(jìn)行程序設(shè)計類課程思政教學(xué)案例設(shè)計；李靜等圍繞思政育人目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和環(huán)節(jié)、課程教學(xué)方法和課程考核方式4 個方面，提出課程的思政教學(xué)路徑；趙海燕等從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編程訓(xùn)練入手，調(diào)整課程教學(xué)目標(biāo)重心，完善課程思政教學(xué)評價體系并進(jìn)行課程思政實踐研究；淡海英以哈夫曼編碼為例進(jìn)行思政內(nèi)容教學(xué)設(shè)計，使用任務(wù)驅(qū)動和情景模擬教學(xué)方法，從課前導(dǎo)入、算法分析、案例介紹，實踐演練到評價反思等5 個環(huán)節(jié)進(jìn)行闡述；周雅靜以C 語言程序設(shè)計教學(xué)為例，從IT 行業(yè)的崗位素質(zhì)要求出發(fā)確定課程思政目標(biāo)并進(jìn)行課程思政教學(xué)設(shè)計。

分析上述文獻(xiàn)不難發(fā)現(xiàn)，計算機專業(yè)的課程思政建設(shè)還處于起步階段，還有大量工作要做，不同作者從不同的角度對課程思政進(jìn)行了論述，但缺乏系統(tǒng)性的頂層設(shè)計，無法體現(xiàn)課程思政的目標(biāo)全貌；在平時課堂教學(xué)中，部分教師雖然偶爾也會進(jìn)行思政教育，但是并沒有納入課程教學(xué)大綱，思政內(nèi)容也不成體系，在教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容和教育手段上也較為單一，教學(xué)載體較為陳舊。同時，這些工作主要偏向課程思政融入專業(yè)理論課程的教學(xué)研究上，專門針對計算機專業(yè)實驗實踐課程的課程思政研究還不多見。

因此，針對以上問題，本文通過對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗課程開展課程思政研究實踐，從不同角度多方位進(jìn)行實驗教學(xué)改革，主要通過思政元素挖掘進(jìn)行了16 學(xué)時8 個實驗的教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計與更新，然后通過線上線下混合式教學(xué)進(jìn)行教學(xué)方法創(chuàng)新。在整個教學(xué)活動中，引入成果導(dǎo)向（Outcome-Based Education，OBE）工程教育理念，以學(xué)生為中心，以成果為導(dǎo)向進(jìn)行教學(xué)模式創(chuàng)新。該課程教學(xué)實踐的主要創(chuàng)新點在于從整體上介紹了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗課程思政教學(xué)改革具體思路，彌補了課程思政在新工科實驗實踐教學(xué)方面研究的不足。

2 思政元素融合

2.1 課程思政總體目標(biāo)

在重慶郵電大學(xué)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗教學(xué)方案中，實驗課程共計16 學(xué)時，分為8 次實驗，每次2 學(xué)時。在學(xué)生動手實驗之前，任課教師一般要對實驗中的知識要點和解題思路進(jìn)行10～15min 的講解。在講解專業(yè)技術(shù)知識的同時，要求任課教師結(jié)合課程內(nèi)容本身的特點，挖掘?qū)I(yè)知識中蘊含的一些哲理和思想，將知識傳授與價值引領(lǐng)相結(jié)合，實現(xiàn)知識教育與價值引導(dǎo)同頻共振。使學(xué)生理解專業(yè)技術(shù)知識中包含的世界觀，樹立社會主義核心價值觀，通過工程實踐中的創(chuàng)新實踐，培養(yǎng)學(xué)生求真務(wù)實、不怕困難、開拓創(chuàng)新、勇攀高峰、追求卓越的大國工匠精神。

2.2 思政元素挖掘與設(shè)計

課程思政融入思政元素內(nèi)容應(yīng)與專業(yè)課程內(nèi)容本身息息相關(guān)，才能在課堂教學(xué)中做到潤物無聲，如果加入的思政元素與專業(yè)知識相去甚遠(yuǎn)，割裂專業(yè)課程與思政內(nèi)容的內(nèi)在聯(lián)系，效果將會大打折扣，甚至背道而馳。因此，在思政元素融入過程中，必須將專業(yè)課內(nèi)容與思政內(nèi)容進(jìn)行深入挖掘與整合。表1 是根據(jù)目前數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗教學(xué)的具體內(nèi)容進(jìn)行的思政元素設(shè)計。

Table 1 Ideological and political element design of data structure experiment course表1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗課程思政元素設(shè)計

續(xù)表

2.3 課程思政設(shè)計具體案例

結(jié)合表1，以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗四隊列為例，闡述課程思政案例的具體設(shè)計與實施過程。

“隊列”是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中線性結(jié)構(gòu)的一種，是“操作受限”的線性表，只允許在表的一端也即隊尾進(jìn)行插入，而在另一端也即隊頭進(jìn)行刪除。這種結(jié)構(gòu)的特點是“先進(jìn)先出（Fist In First Out，F(xiàn)IFO）”，先入隊的元素先刪除，后入隊的元素后刪除。通過本次實驗教學(xué)，希望學(xué)生能掌握隊列的基礎(chǔ)原理，領(lǐng)會隊列這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)蘊含的思政思想，并運用C 語言實現(xiàn)隊列及其基本操作，然后運用所學(xué)知識模擬現(xiàn)實生活中銀行排隊問題并加以程序?qū)崿F(xiàn)，表2 是隊列實驗教學(xué)目標(biāo)。

Table 2 Queue experimental teaching goals表2 隊列實驗教學(xué)目標(biāo)

從以上課程教學(xué)目標(biāo)出發(fā)，對現(xiàn)有的實驗教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分析與梳理，遵循“源于課本、用于實踐、拓展創(chuàng)新”的原則，對原有的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革，融入思政元素，具體設(shè)計如表3所示。

Table 3 Detailed ideological and political element design of queue experimental表3 隊列實驗思政元素具體設(shè)計

3 課程思政教學(xué)實施

3.1 基于OBE的實驗教學(xué)改革

OBE 是基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出的教育模式，從畢業(yè)標(biāo)準(zhǔn)出發(fā)制定課程體系和教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，對課程思政教學(xué)有較好的指導(dǎo)意義。在實踐教學(xué)中，結(jié)合學(xué)校參加教育部工程認(rèn)證的實際情況，基于現(xiàn)代OBE 工程教育理念，“以學(xué)生為中心、以產(chǎn)出為導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”，構(gòu)建以專業(yè)學(xué)習(xí)和課程思政學(xué)習(xí)效果為導(dǎo)向的人才培養(yǎng)體系。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗課程思政實施路徑如圖1 所示，為了有效開展課程思政，采取逆向設(shè)計，從內(nèi)外需求出發(fā)，根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗課程目標(biāo)與專業(yè)畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系，從支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點出發(fā)，對實驗教學(xué)大綱、實驗指導(dǎo)書、實驗考核指標(biāo)進(jìn)行修訂。

（1）教學(xué)目標(biāo)確定。在原有教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ)上增加價值目標(biāo)，在實驗大綱中增加數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗課程思政教育目標(biāo)，明確思政教育在專業(yè)課程教學(xué)中的地位并將其納入整個教學(xué)過程中。

（2）教學(xué)內(nèi)容設(shè)定。在原有專業(yè)知識教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，在實驗指導(dǎo)書中增加能夠與專業(yè)知識有機融合的思想教育具體內(nèi)容和案例，確定立德樹人的教育初心。

（3）教學(xué)理論指導(dǎo)。對實驗指導(dǎo)書教學(xué)內(nèi)容的修訂要在教學(xué)理論指導(dǎo)下進(jìn)行，遵循計算機學(xué)科發(fā)展規(guī)律，遵循教育認(rèn)識和思想政治工作規(guī)律的特點。

（4）思政元素融入。思政元素的融入是一項動態(tài)工作，不是一成不變、一勞永逸的，要緊跟當(dāng)前社會關(guān)注熱點，發(fā)掘現(xiàn)實生活中的思政案例和素材，進(jìn)行法制教育、愛國主義教育和敬業(yè)教育等。

（5）實驗教學(xué)實施。在教學(xué)實施上將思政元素引入到實驗課堂、課上課下、線上線下多個教學(xué)環(huán)節(jié)。

（6）教學(xué)效果評價。實驗考核指標(biāo)上，不僅從專業(yè)知識考核角度出發(fā)，還增加從思政教學(xué)角度進(jìn)行評估，考核學(xué)生學(xué)習(xí)主動性并評估學(xué)生學(xué)習(xí)滿意度指標(biāo)。

3.2 線上線下混合式實驗教學(xué)改革

如圖1 所示，課程思政最后的效果都要通過教學(xué)活動加以體現(xiàn)，在“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境下，由于課堂教學(xué)時間有限，學(xué)生借助于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺進(jìn)行在線學(xué)習(xí)、在線實驗已經(jīng)成為課堂教學(xué)的有益補充。因此，開展課程思政也可充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的優(yōu)勢進(jìn)行混合式教學(xué)，通過自主學(xué)習(xí)平臺或者雨課堂等實現(xiàn)課上課下無縫銜接。

Fig.1 Ideological and political practical path of data structure experimental course圖1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗課程思政實施路徑

線上線下混合式教學(xué)流程如圖2 所示，混合式教學(xué)實行線上教學(xué)與線下教學(xué)雙管齊下、統(tǒng)籌兼顧的教學(xué)模式。

Fig.2 Online and offline blended-teaching圖2 線上線下混合式教學(xué)

根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗課程的特點，對于教學(xué)內(nèi)容中的重難點，可以采用項目驅(qū)動式教學(xué)方法。學(xué)生學(xué)習(xí)在課外，內(nèi)化在課堂。在課堂外，學(xué)生充分利用線上知識點視頻和算法演示程序等資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，同時提供與專業(yè)知識點緊密相聯(lián)系的思政視頻，如與隊列知識相關(guān)的因排隊插隊引發(fā)的實事新聞事件等。學(xué)生課前預(yù)習(xí)除學(xué)習(xí)專業(yè)課程資料外，也可以觀看思政視頻，了解與課程內(nèi)容相關(guān)的思政元素內(nèi)容，引發(fā)學(xué)習(xí)興趣。在課堂內(nèi)，教師對難點進(jìn)行講解，學(xué)生實驗過程中，教師進(jìn)行個性化指導(dǎo)，學(xué)生也可以分組完成實驗任務(wù)，潛移默化培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊精神。

4 教學(xué)效果分析

基于課程思政的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗教學(xué)方案在重慶郵電大學(xué)2020-2021 學(xué)年試行，并將教學(xué)效果同2019-2020 學(xué)年作比較。評價指標(biāo)主要包括學(xué)生學(xué)習(xí)主動性、學(xué)生平均成績和學(xué)生學(xué)習(xí)滿意度等方面。

學(xué)生學(xué)習(xí)主動性主要從課堂考勤（遲到率和曠課率）和每個拓展實驗（附加實驗，選做）完成率方面考慮。實驗成績由課堂檢查成績（占比70%）和實驗報告（占比30%）組成。學(xué)生學(xué)習(xí)滿意度和學(xué)評教得分?jǐn)?shù)據(jù)從學(xué)校教務(wù)處設(shè)置的相關(guān)問卷數(shù)據(jù)中得到，此主要作為學(xué)?！皩W(xué)評教”的主要參考數(shù)據(jù)。學(xué)習(xí)效果比較結(jié)果如表4所示。

Table 4 Comparison of learning effects表4 學(xué)習(xí)效果比較

從表4 可以看出，所有評價指標(biāo)都有不同程序的提升，學(xué)生學(xué)習(xí)主動性得到了提高，遲到曠課人數(shù)減少，拓展實驗（附加實驗）完成率有較大提升，學(xué)生平均成績提高4分左右，學(xué)生學(xué)習(xí)滿意度提高近10%，作為專業(yè)工程認(rèn)證評價最重的指標(biāo)——達(dá)成度也較以前有了較大提高。由此可見，新的基于課程思政的教學(xué)方案強化了專業(yè)實踐課程的育人功能，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，發(fā)揮了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，不僅提高了學(xué)生的編程能力，也培養(yǎng)了學(xué)生誠實守信的品質(zhì)，拷貝別人代碼和抄襲實驗報告的現(xiàn)象也基本杜絕。

5 結(jié)語

立德樹人是教育的初心和使命，在新工科建設(shè)的熱潮下，各高校都在積極開展基于課程思政的教學(xué)改革。本文以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗教學(xué)為例，從思政元素挖掘與設(shè)計上進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計與探討，基于OBE 教學(xué)理念，采用混合式教學(xué)對教學(xué)方法與教學(xué)模式進(jìn)行改革與創(chuàng)新，以學(xué)生為中心，以成果為導(dǎo)向，切實提高學(xué)生的專業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)。優(yōu)化課程思政教學(xué)資源和豐富課程思政教學(xué)手段是下一步研究的重點。