課程思政元素挖掘與教學實踐研究

童蔚蘋 陳淑燕 楊帆 林柏錦

[摘 要] 結合課程思政建設，從立德樹人視角挖掘“Python數據結構與算法”課程的思想政治元素，以強化法規教育和踐行工匠精神為主線，聚集新時代工匠精神的內涵，建立課程專業知識點和思想政治教育的契合點。通過精心設計教學案例，在恰當的教學過程和教學環節中融入思想政治內容，使得課程思政教育做到自然有效，如鹽化水。教學實踐表明，課程思政與專業知識教學有機融合、相輔相成，有利于提升教學效果和育人成效。

[關鍵詞] 課程思政;數據結構與算法;立德樹人;工匠精神

[基金項目] 2020年度東南大學第三批“課程思政”校級示范課改革試點項目“數據結構與算法B”（2020xjj125）;2019年度中國高等教育學會教學研究分會中國高校“金課”建設平臺推進計劃“面向交通大數據時代的數據科學課程群建設”

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

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

[中圖分類號] G642? ?[文獻標識碼] 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《高等學校課程思政建設指導綱要》[1]。綱要指出：把思想政治教育貫穿人才培養體系，全面推進高校課程思政建設，發揮好每門課程的育人作用，提高高校人才培養質量。高校在加強思政課程的同時，著力課程思政建設，賦予專業課程價值引領的重任。專業教師須寓價值觀引導于課程知識傳授和能力培養的全鏈條、多維度教學過程之中，幫助學生樹立正確的世界觀、價值觀、人生觀。每所高校、每門課程、每位教師都要守好一段渠、種好責任田，形成協同效應，構建全員、全程、全方位的育人格局。

“數據結構與算法”一直以來是計算機相關專業的核心專業基礎課，是計算機學科公認的主干課。為服務國家交通強國發展戰略，適應“互聯網+交通”大數據新時代發展背景，培養交通工程領域具有研發創新能力的多學科交叉型專業人才，具備運用相關計算機軟件與仿真工具對復雜交通工程問題進行分析、建模與仿真的知識和能力，“Python數據結構與算法”課程應勢而開，成為東南大學交通工程專業人才培養體系中的一門專業基礎課。

一、以強化法規意識教育和踐行工匠精神為主線

從法規層面講，遵守《計算機軟件保護條例》是所有計算機從業人員職業道德的最基本要求，作為交通工程領域未來從事交通仿真及軟件開發的人才，交通工程專業的學生也應對此有清晰的認識。軟件是程序員高度智慧的結晶，其開發需要投入大量的智力和財力。與有形財產一樣，軟件也受到國家法律的保護。尊重軟件著作權，提高開發者的積極性和創造性，才能促進軟件產業的健康發展，從而促進人類文明的進步。科研誠信和學術道德是治學的起碼要求，作為學生，體現在具體行動上，就是在實際的學習、科研活動中自覺遵守學術規范、法律法規。

此外，作為優秀的軟件開發人員，應追求比程序正確更高的目標，如更高效的算法、更健壯的軟件、可復用性的模型和可靈活配置的組件等。體現在技術探索上就是要不斷研究性能更好的算法、更優的數據結構和更靈活的模型結構，而不僅僅是實現功能，這是一種對科學孜孜以求的工匠精神。作為新時代的大學生，一定要繼承和弘揚這種精神[2-9]。

作為授課教師，需要深入鉆研，結合專業培養目標，明確課程的德育目標，做好新時代發展背景下課程專業培養目標和德育培養目標相融合的課程規劃設計，挖掘課程體系結構和知識內容中的德育元素。在本課程中，“數據結構+算法=程序”是一個公認的概念，但對于大學二年級的學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，利用信息技術和人工智能技術積極推進思想政治教育與專業教育深度融合，通過設計編程實踐、項目案例和情景模擬等教學方式，變抽象為具體，讓學生在理解數據結構和算法的重要性、掌握數據結構概念內涵的同時，吸引學生主動參與到富含思想政治元素的課堂教學中來，實現知識傳授和價值引領的有機融合。

二、聚集新時代工匠精神的內涵，精心設計教學案例

深刻理解工匠精神的時代內涵，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涵之間的契合點，實現二者有機融合。

（一）數據結構優化和弘揚精益求精科學精神的關系

對于任何問題，程序員優先考慮數據的表示，找到表達該問題最恰當的數據結構，同時追求邏輯的極簡、時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。下面結合詞梯問題做詳細闡述。

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發明了一個單詞游戲：從一個單詞演變到另一個單詞，其中的過程可以經過多個中間單詞，演變中要求相鄰兩個單詞之間有且僅有1個字母的差異，如FOOL變SAGE：FOOL→POOL→POLL→POLE→PALE→SALE→SAGE，目標是找到單詞變換最短序列。

問題分析：問題求解目標是最短轉換序列。看到最短目標序列首先想到的就是廣度優先搜索，而廣度優先搜索的對象則是圖。但是本題并沒有直接給出圖的結構，因此需要把問題抽象成圖的模型。

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