數據結構課程思政教學探索

徐鶴, 朱潔, 譚萍

摘要：數據結構課程是計算機及其相關專業的一門重要學科基礎必修課。該專業課程教學內容知識點多，在教學過程融入思政元素有助于學生更深層次掌握課程的核心內容。文章探討數據結構課程知識點結合思想政治教育元素，通過微助教平臺進行教學設計，在課程教學同時注重培養學生的守時、公平公正、刻苦學習等態度，并激發學生要努力學習好本課程以及計算機科學技術以科技報國的家國情懷和設計實現國產軟件的使命擔當。

關鍵詞： 數據結構; 微助教; 課程思政; 教學改革; 課堂工具

中圖分類號：TP39? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）33-0174-03

1引言

根據2020年教育部印發的《高等學校課程思政建設指導綱要》要求，利用物聯網、云計算和大數據等現代信息技術，促進課程思政教學在計算機教育領域的實踐得到了廣泛的探索。施江勇等[1]探討了大學計算機基礎課程在工科類課程中加強思政教育的方法以及具體案例。李紅嬌等[2]將思政教育融入信息安全概論課程進行了教學實踐。郭艷燕針對在線教學特點進行融合思政元素的程序設計基礎課程教學設計[3]。數據結構是高等工科院校計算機科學與技術及其相關專業的一門重要學科基礎必修課。該課程主要內容包括以下三個方面：數據的邏輯結構、存儲結構和運算，涉及線性表、堆棧、隊列、數組、樹、圖和排序算法等基本數據結構與算法分析的知識。微助教是一種基于微信和互聯網的課堂教學輔助輕工具，在各課程教學中應用廣泛[4-7]，微助教平臺提供了“課程思政”教學功能模塊。本文通過探討數據結構課程教學內容思政元素，基于微助教平臺進行課前、課中和課后全過程的思政教學設計，可實現將課程思政全程融入本課程的教學。

2 數據結構課程思政教學點

本課程的主要教學內容有：線性表、棧和隊列、數組、樹和二叉樹、集合、搜索樹、散列表、圖等常見的數據結構，以及各種典型搜索和排序算法。在數據結構課程教學中融入思政的要點有：

（1）在課程開始的引言中，通過類比圖書館信息管理系統對于圖書的排序和查找圖書的問題，引出如何進行數據結構的組織以提高學生的學習興趣。同時融入哈佛大學圖書館的二十條訓言，宣讀“學習這件事，不是缺乏時間，而是缺乏努力”“現在流的口水，將成為明天的眼淚”“沒有艱辛，便無所獲”等名言，引導學生要只爭朝夕、刻苦努力地學習。

（2）在課程導論“為什么要學習數據結構課程？”中，講解現代信息社會離不開計算機，計算機的廣泛應用更離不開數據結構。例如大家最常用的計算機操作系統，為了完成多任務的并行運行和各任務間的快速切換，需要用到典型的數據結構：棧和堆。棧廣泛應用在程序調用過程中形成的《系統棧堆》；形成優先權隊列，用于操作系統中各程序任務調度的先后順序。其中的棧是一種線性數據結構，堆是一種樹形數據結構。在這里特別要講解的是在操作系統領域，我們應當非常自豪的是我國的華為公司在2019年8月9日發布了鴻蒙HarmonyOS操作系統，打破國外長期的操作系統壟斷地位，HarmonyOS系統目前廣泛應用在手機、平板、電視、智能汽車、可穿戴設備等終端設備。通過這里激發學生要為我們國家的操作系統等核心軟件開發貢獻自己的數據結構知識和力量，努力學習好本課程以及計算機科學技術以科技報國的家國情懷和設計實現自主知識產權的高效國產軟件的使命擔當。

（3）在哈夫曼樹和哈夫曼編碼知識模塊，融入學生應該具有的社會責任感。實際上在計算機中，圖片JPG、PNG、音頻MP3、視頻MP4、PDF文件等都是對不同的文檔進行一定的壓縮后形成的文件格式，在這里使用的一個基礎的數據結構是哈夫曼樹。哈夫曼樹則是樹形結構的一種。通過微課、課堂討論等形式，引導我們同學們每個人都要有仁愛之心和社會責任感：可以將哈夫曼樹的權值想象成是孤兒院的孤兒年齡，如圖1所示。當我們準備救濟孤兒時，每次我們希望最先救濟的是兩名最小的孤兒，然后形成了一個新的家庭；并假設此時恰好新入院1名，孤兒的年齡是這兩個最小孤兒年齡之和。則在后面救濟的過程中，原先的兩名最小的則無須再參與被救濟，而新加入的孤兒則需要在孤兒院按照年齡次序進行依次救濟。

[<E：＼2022知網文件＼33＼8xs202233＼Image＼image2_9.png> <E：＼2022知網文件＼33＼8xs202233＼Image＼image3_8.png> （a）? 正確選擇8和9 （b）? ?錯誤選擇11和17，應選擇11和12 圖1? ?融入思政元素的哈夫曼樹構造過程示例 ]

（4）在圖的最短路徑規劃相關內容中，講解在廣泛應用的導航定位領域，為了能準確快速找到需要到達的目的地，通常的導航地圖軟件都提供了多條道路供你進行選擇，有最短時間、最短距離、最少收費、避開擁堵等多條路線，這里廣泛應用的快速尋路算法就是利用基于圖的數據結構，構建深度優先搜索和寬度優先搜索算法來實現快速尋路的。并講解我國的北斗定位導航系統打破了美國的GPS導航的壟斷地位，增強學生對我國科技力量強大的自信心。

（5）在集合的查找內容介紹中，可考慮融入搜索引擎技術到課程中，講解網絡爬蟲涉及的法治意識和職業素養[8]。

（6）在散列表知識模塊，融入網絡安全教育。根據工程教育認證要求，學生在專業學習中應該掌握與安全相關的知識。散列表的散列函數技術被廣泛應用于計算機網絡通信、電子商務、銀行系統等信息安全領域，是密碼學中的一項重要工具。特別是在疫情情況下，信息采集所遇到的個人信息、圖像、視頻等信息存儲涉及的隱私安全等問題，激發學生重視本部分內容的學習及對遇到實際問題的解決方案的思考。

3 基于微助教的課程思政教學實踐

（1）上課簽到：利用微助教的簽到功能，課前完成簽到，要求學生做任何事情要養成守時的良好習慣。傳統的課堂教學時教師進行人工點名費時費力，采用微助教進行點名可以采用二維碼、GPS定位和普通簽到這些方式根據課程教學進程進行動態簽名，并且100多人的教學班級在30秒左右的時間即可完成點名，可有效節省時間，讓教師和學生有更多的時間進行教學和討論問題。表1為2021年8月至9月開學期間本課程的簽到出勤率。從表1可以看出，出勤率均達到了98%以上，部分同學沒能到課原因是受到疫情或身體狀況等請假缺勤。

（2）課中測試：利用微助教的答題，結合課堂教學內容的思政元素融入，設計相應的題目可通過課堂實時檢測學生的學習效果。比如在講到堆棧數據結構知識融入我國華為在操作系統領域取得的成果后，為了加強學生的民族自豪感，可以通過設置填空題的形式，實時檢測學生學習的效果，題目可以設置為“我國華為公司研發的具有自主知識產權的面向智能終端的操作系統HarmonyOS，請問在操作系統里面的程序調研常使用的數據結構是（? ）”。通過課中測試結果是99%的同學都回答正確，其他沒有回答正確的同學是因為請假未能來上課導致沒有掌握這個知識點。

（3）互評作業：利用微助教的互評模塊，設置課后作業，并在下次課前進行作業講解。完成作業講解后，要求每位同學對系統隨機分配的3份作業進行作業評分，根據作業講解過程中的評分要點，進行互評50%的分數，另外50%的分數由任課教師評定，并設置學生如對評分有疑問可向評分老師申訴。在完成互評作業過程中，學生會發現別人的錯誤以避免自己產生類似的錯誤?；ピu作業培養了學生要公平公正評分的態度和實現相互學習的目的。

（4）課后反饋：利用微助教的課堂反饋模塊，通過匿名方式收集一段時間的教學效果，可以加強對實際教學效果的監測，收到學生實時的課程學習效果評價，有助于改進后續的教學進程和內容。例如圖2為某次數據結構課程結束后收集的課堂反饋詞云和各項評分的顯示結果，從中可以看出，上課快、學生對學習效果和課程學習資源不夠多是本次教學的不足，后續教學應注意改進。課后反饋給予了學生充分的自由討論和提問的網絡空間，深受學生歡迎。

4結論

通過課程思政元素的引入，可激發學生的社會責任感和愛國情懷，引導學生平時做事要公平公正和并養成守時的好習慣，使得學生樹立起一定要學好數據結構的信心和決心。數據結構課程引入思政教學，結合微助教平臺，可實現互聯網+課程思政教學實踐?！皶r不我待，只爭朝夕”，更多專業課程思政元素的引入必能激發學生努力學習好專業課程，同時學生也會珍惜時間學好其他課程。

參考文獻：

[1] 施江勇，付紹靜，谷松林.大學計算機基礎課程中的思政教育[J].計算機教育，2020（1）：9-11，15.

[2] 李紅嬌，張凱，彭源.思政教育融入信息安全概論課程教學的探索與實踐[J].計算機教育，2020（1）：16-19.

[3] 郭艷燕.融合思政元素的程序設計基礎課程在線教學設計與實踐[J].計算機教育，2020（10）：17-23.

[4] 盧友軍，潘峰，魏嘉銀，等.基于微助教的數據結構與算法教學改革實踐[J].教師，2021（19）：96-97.

[5] 周菲.基于微助教改進“行政法學”教學的實踐探索[J].科技視界，2021（6）：85-88.

[6] 肖寧.基于“微助教”的《信號與系統》課程教學改革與實踐[J].電子世界，2020（20）：107-109.

[7] 譚萍.基于微助教和騰訊課堂相結合的在線教學組織與實施[J].計算機教育，2020（7）：42-48.

[8] 朱凡微，吳明暉，顏暉.融入課程思政理念的搜索引擎技術課程設計與教學實踐[J].計算機教育，2020（4）：10-13.

【通聯編輯：光文玲】