數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程融入思政元素的PBL教改模式實(shí)踐

楊元峰 朱敏 尚鮮連

摘?要：針對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的特點(diǎn)，結(jié)合基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)方法（PBL），重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容。深入挖掘數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)內(nèi)容中的思政元素，在PBL教學(xué)模式實(shí)踐過(guò)程中融入課程思政。通過(guò)項(xiàng)目情境來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。將專(zhuān)業(yè)知識(shí)與思政元素深度融合，發(fā)揮課堂潛移默化的引領(lǐng)作用，推動(dòng)專(zhuān)業(yè)知識(shí)教學(xué)與思想政治教育緊密結(jié)合。

關(guān)鍵詞：PBL;數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);課程思政;項(xiàng)目情境

中圖分類(lèi)號(hào)：G4?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A??????doi：10.19311/j.cnki.16723198.2024.01.073

0?引言

2016年12月，習(xí)近平總書(shū)記在全國(guó)高校思想政治工作會(huì)議上明確提出“各類(lèi)課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)”。教育部在2020年5月印發(fā)的《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》（教高〔2020〕3號(hào)）明確指出“工學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程，要注重強(qiáng)化學(xué)生工程倫理教育，培養(yǎng)學(xué)生精益求精的大國(guó)工匠精神，激發(fā)學(xué)生科技報(bào)國(guó)的家國(guó)情懷和使命擔(dān)當(dāng)，將課程思政融入課堂教學(xué)建設(shè)全過(guò)程”。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案中的專(zhuān)業(yè)核心課程，也可作為計(jì)算機(jī)其他相關(guān)專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程。該課程的核心是解決計(jì)算機(jī)編程過(guò)程中數(shù)據(jù)如何在計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)以及對(duì)數(shù)據(jù)的各種運(yùn)算操作的問(wèn)題。通過(guò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生具備根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合靈活使用不同的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行編程的能力，該能力也是從事軟件編程、網(wǎng)站開(kāi)發(fā)及數(shù)據(jù)庫(kù)管理及維護(hù)等崗位的關(guān)鍵能力之一。這就對(duì)專(zhuān)業(yè)授課教師的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)提出極高的要求，教師則往往將重點(diǎn)放在了對(duì)學(xué)生專(zhuān)業(yè)知識(shí)的傳授和技能培養(yǎng)上面，忽視了其在思政教育中的重要作用。

由于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容抽象、復(fù)雜，目前的教學(xué)中主要以課堂講授的教學(xué)形式為主，并且理論教學(xué)和工程實(shí)踐不能緊密結(jié)合，學(xué)生難于理解專(zhuān)業(yè)知識(shí)的工程背景，只能被動(dòng)地接受知識(shí)的傳授，導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣不濃。PBL（Problem-Based?Learning）教學(xué)模式則以問(wèn)題為驅(qū)動(dòng)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)，著重培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力，創(chuàng)新實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

針對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程，本文采用PBL教學(xué)模式，以實(shí)際軟件工程問(wèn)題為導(dǎo)向，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)能力。與此同時(shí)，我們將思政教育元素有效融入PBL教學(xué)模式實(shí)踐過(guò)程中，在課程教學(xué)模式建設(shè)中緊密聯(lián)系行業(yè)工程應(yīng)用，推動(dòng)專(zhuān)業(yè)知識(shí)教學(xué)與思想政治教育緊密結(jié)合，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，并能夠正確地樹(shù)立社會(huì)主義核心價(jià)值觀。

1?PBL教學(xué)模式的構(gòu)建與實(shí)施

1.1?基于PBL的教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容廣泛，涉及到線(xiàn)性表、樹(shù)、圖、查找、排序等內(nèi)容的數(shù)據(jù)組織形式的描述、算法思想及算法實(shí)現(xiàn)等原理性教學(xué)內(nèi)容，課程內(nèi)容抽象、復(fù)雜。傳統(tǒng)課堂講授的教學(xué)形式的課程實(shí)踐以驗(yàn)證課程理論知識(shí)點(diǎn)為主，輔以簡(jiǎn)單的應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生很難將課程知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來(lái)，并在實(shí)際問(wèn)題中進(jìn)行靈活使用，最終導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果不理想。與傳統(tǒng)課堂講授的教學(xué)方法相比，PBL是基于問(wèn)題進(jìn)行學(xué)習(xí)和討論的教學(xué)方法，注重培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力與實(shí)際問(wèn)題解決能力。在教學(xué)實(shí)踐中，通過(guò)引入和課程內(nèi)容相關(guān)的工程實(shí)踐項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生組成合作團(tuán)隊(duì)，主動(dòng)參與并實(shí)踐工程項(xiàng)目，在實(shí)踐中發(fā)掘問(wèn)題，形成自主學(xué)習(xí)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作的習(xí)慣。

以圖的知識(shí)為例，根據(jù)實(shí)際的工程實(shí)踐項(xiàng)目“園林旅游線(xiàn)路咨詢(xún)系統(tǒng)”的應(yīng)用需求進(jìn)行轉(zhuǎn)化、演示PBL教學(xué)模式的構(gòu)建與實(shí)施過(guò)程。“園林旅游線(xiàn)路咨詢(xún)系統(tǒng)”集技術(shù)性、理論性和實(shí)踐性于一體。根據(jù)系統(tǒng)的功能劃分，將教學(xué)知識(shí)點(diǎn)和技能點(diǎn)分成了“圖的定義和鄰接矩陣存儲(chǔ)”“圖的鄰接表存儲(chǔ)”“求解圖的廣度優(yōu)先遍歷”“求解圖的深度優(yōu)先遍歷”“求解圖的單源最短路徑”“求解圖的多源最短路徑”“求解圖的最小生成樹(shù)（Prim算法）”“求解圖的最小生成樹(shù)算法（Kruskal）”8個(gè)任務(wù)，將教學(xué)內(nèi)容由淺入深的遞進(jìn)方式鋪展開(kāi)來(lái)。

在實(shí)施過(guò)程中，遵循“啟發(fā)引導(dǎo)、循序漸進(jìn)、促進(jìn)發(fā)展”的原則，在教學(xué)中注重理論聯(lián)系實(shí)際，多種教學(xué)方法靈活應(yīng)用，形成“融教書(shū)育人、知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)教育于一體”的教學(xué)策略。結(jié)合“園林旅游線(xiàn)路咨詢(xún)系統(tǒng)”，將抽象的問(wèn)題用生動(dòng)的形式展現(xiàn)，引起學(xué)生繼續(xù)探究的欲望，激勵(lì)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作，共同探討研究，由具體到抽象，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，一步步地深入發(fā)現(xiàn)和探索，讓學(xué)生在生動(dòng)、簡(jiǎn)單的操作步驟中，逐漸掌握知識(shí)。

1.2?教學(xué)過(guò)程的組織與實(shí)施

以“求解圖的最小生成樹(shù)（Prim算法）”任務(wù)展示教學(xué)實(shí)施過(guò)程，每個(gè)任務(wù)按照課前、課中、課后的順序安排實(shí)施。

1.2.1?課前教學(xué)實(shí)施

課前教師提前給學(xué)生布置任務(wù)，此任務(wù)可以由教師在教學(xué)平臺(tái)（例如超星平臺(tái)）發(fā)布微課視頻、預(yù)習(xí)測(cè)試、答疑等；學(xué)生自主安排時(shí)間有針對(duì)性地預(yù)習(xí)。課前教學(xué)實(shí)施如表1所示。

1.2.2?課中教學(xué)實(shí)施

課中教學(xué)實(shí)施時(shí)設(shè)置回顧已學(xué)知識(shí)、導(dǎo)入新知識(shí)、探討解決方案、算法演算、企業(yè)導(dǎo)師指導(dǎo)、需求分析探討及文檔撰寫(xiě)、概要設(shè)計(jì)探討及文檔撰寫(xiě)、詳細(xì)設(shè)計(jì)及文檔撰寫(xiě)、編碼及小組間互評(píng)、測(cè)試及小組間互評(píng)等環(huán)節(jié)，模擬真實(shí)的企業(yè)軟件開(kāi)發(fā)情景，將企業(yè)軟件開(kāi)發(fā)的新技術(shù)、新規(guī)范融入課堂。課中教學(xué)實(shí)施如表2所示。

圖的最小生成樹(shù)問(wèn)題。教師通過(guò)園林旅游線(xiàn)路咨詢(xún)系統(tǒng)的總耗時(shí)最少路徑查詢(xún)問(wèn)題，引出最小生成樹(shù)的概念。學(xué)生在預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)最小生成樹(shù)的概念。

環(huán)節(jié)3?探討解決方案

Prim算法原理。1.教師點(diǎn)評(píng)各小組的解決方案，提煉優(yōu)點(diǎn)。2.教師根據(jù)各小組的方案，總結(jié)Prim算法原理及步驟。1.小組間互評(píng)解決方案。2.學(xué)生根據(jù)小組間的互評(píng)及教師的點(diǎn)評(píng)，思考并總結(jié)Prim算法原理及步驟。

環(huán)節(jié)4?算法演算

DPrim算法步驟。1.教師巡回指導(dǎo)各小組完成園林景點(diǎn)圖的Prim算法演算。2.教師點(diǎn)評(píng)各小組的完成情況。1.各小組討論并完成園林景點(diǎn)圖的Prim算法的步驟。2.小組間互評(píng)演算過(guò)程。

環(huán)節(jié)5?企業(yè)導(dǎo)師指導(dǎo)

最小生成樹(shù)Prim算法實(shí)踐。網(wǎng)絡(luò)連線(xiàn)企業(yè)導(dǎo)師學(xué)生認(rèn)真聽(tīng)取企業(yè)導(dǎo)師的指導(dǎo)意見(jiàn)，感受真實(shí)的企業(yè)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)流程。

環(huán)節(jié)6?需求分析探討及文檔撰寫(xiě)

園林系統(tǒng)最短耗時(shí)游覽路線(xiàn)查詢(xún)功能的需求分析。1.教師巡回指導(dǎo)學(xué)生完成需求分析文檔。2.教師點(diǎn)評(píng)各小組的完成情況。1.各小組討論并完成園林系統(tǒng)最短耗時(shí)游覽路線(xiàn)查詢(xún)功能的需求分析文檔。2.小組間互評(píng)需求分析文檔。

環(huán)節(jié)7?概要設(shè)計(jì)探討及文檔撰寫(xiě)

園林系統(tǒng)最短耗時(shí)游覽路線(xiàn)查詢(xún)功能的概要設(shè)計(jì)。1.教師巡回指導(dǎo)學(xué)生完成概要設(shè)計(jì)文檔。2.教師點(diǎn)評(píng)各小組的完成情況。1.各小組討論并完成園林系統(tǒng)最短耗時(shí)游覽路線(xiàn)查詢(xún)功能的概要設(shè)計(jì)文檔。2.小組間互評(píng)概要設(shè)計(jì)。

環(huán)節(jié)8?詳細(xì)設(shè)計(jì)探討及文檔撰寫(xiě)

園林系統(tǒng)最短耗時(shí)游覽路線(xiàn)查詢(xún)功能的詳細(xì)設(shè)計(jì)。1.教師巡回指導(dǎo)學(xué)生完成詳細(xì)設(shè)計(jì)文檔。2.教師點(diǎn)評(píng)各小組的完成情況。1.各小組討論并完成園林系統(tǒng)最短耗時(shí)游覽路線(xiàn)查詢(xún)功能的詳細(xì)設(shè)計(jì)文檔。2.小組間互評(píng)詳細(xì)設(shè)計(jì)文檔。

環(huán)節(jié)9?編碼及小組間互評(píng)

園林系統(tǒng)最短耗時(shí)游覽路線(xiàn)查詢(xún)功能的編碼。

1.教師巡回指導(dǎo)學(xué)生完成編碼。2.教師點(diǎn)評(píng)各小組的完成情況。1.各小組討論并完成園林系統(tǒng)最短耗時(shí)游覽路線(xiàn)查詢(xún)功能的編碼。2.小組間互評(píng)編碼。

環(huán)節(jié)10?測(cè)試及小組間互評(píng)

園林系統(tǒng)最短耗時(shí)游覽路線(xiàn)查詢(xún)功能的測(cè)試。1.教師巡回指導(dǎo)學(xué)生完成測(cè)試。2.教師點(diǎn)評(píng)各小組的完成情況。1.各小組討論并完成園林系統(tǒng)最短耗時(shí)游覽路線(xiàn)查詢(xún)功能的測(cè)試。2.小組間互評(píng)測(cè)試文檔。

1.2.3?課后教學(xué)實(shí)施

課后給學(xué)生布置任務(wù)，此任務(wù)同樣由實(shí)際的工程實(shí)踐項(xiàng)目“公共自行車(chē)咨詢(xún)系統(tǒng)”的應(yīng)用需求轉(zhuǎn)化而來(lái)，學(xué)生自行安排時(shí)間加強(qiáng)練習(xí)以鞏固知識(shí)點(diǎn)。課后教學(xué)實(shí)施如表3所示。

2?課程思政的設(shè)計(jì)及實(shí)踐

項(xiàng)目任務(wù)中蘊(yùn)含著豐富的思政元素，以“提高文化自信、服務(wù)園林旅游”為切入點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生的文化自信、自豪感、愛(ài)國(guó)主義情懷。在教學(xué)過(guò)程中，結(jié)合學(xué)生選擇旅游線(xiàn)路的體驗(yàn)感受，提煉出授課內(nèi)容的思政元素，將專(zhuān)業(yè)知識(shí)與思政元素深度融合；發(fā)揮課堂潛移默化的引領(lǐng)作用，實(shí)現(xiàn)“知識(shí)傳授”與“價(jià)值引領(lǐng)”的統(tǒng)一，推動(dòng)專(zhuān)業(yè)知識(shí)教學(xué)與思想政治教育緊密結(jié)合；可進(jìn)一步通過(guò)設(shè)置相關(guān)問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考，在實(shí)踐環(huán)節(jié)中、從程序運(yùn)行過(guò)程中或者結(jié)果上體現(xiàn)出需要引入的思政元素。最終幫助學(xué)生形成正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀，增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)使命感和主人翁意識(shí)。表4就是根據(jù)“求解圖的最小生成樹(shù)（Prim算法）”任務(wù)的各個(gè)環(huán)節(jié)，圍繞培養(yǎng)目標(biāo)及能力要求提煉出的與教學(xué)環(huán)節(jié)及教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的課程思政元素。

3?結(jié)束語(yǔ)

在PBL教學(xué)模式實(shí)踐過(guò)程中融入思政元素后，能夠發(fā)揮課堂潛移默化的引領(lǐng)作用。通過(guò)緊密聯(lián)系行業(yè)具體應(yīng)用，推動(dòng)專(zhuān)業(yè)知識(shí)教學(xué)與思想政治教育緊密結(jié)合，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，顯著提高學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的專(zhuān)注度。最終幫助學(xué)生形成正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀，增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)使命感。

參考文獻(xiàn)

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