“數據結構”課程思政育人體系的構建與探索

劉小晶 夏小云 陳濱 王超超 杜衛鋒 嘉興學院信息科學與工程學院

“數據結構”是形塑計算機類專業學生計算思維、程序設計能力和培育工程意識和專業素養的重要課程，是計算機類專業重要的核心基礎課。該課程在知識的發現和知識的應用過程中蘊含著大量能夠影響學生價值觀的元素。筆者所在的課程教學團隊以“數據結構”課程為建設對象，經過多年的實踐探究，形成了以“紅船精神”為引領，“線上線下、課內課外、校內校外”三維聯合推動的課程思政育人體系。該體系圍繞“開拓創新、激情奮斗、樂于奉獻、精益求精、團結協作、科技報國、責任擔當、誠信守則”八大思政元素，通過“顯性”與“隱性”相結合的育人方式實施思政育人，使該課程的育人功能得到有效提升，有助于時代新人的培養。

● 紅船精神蘊含豐富的思想政治教育價值

紅船精神是中國共產黨建黨精神的集中體現，其深刻內涵是“開天辟地、敢為人先的首創精神；堅定理想、百折不撓的奮斗精神；立黨為公、忠誠為民的奉獻精神”。[1]大學生是有理想信念、有知識、富有想象力和創造力的群體，他們精力充沛、斗志旺盛。在“數據結構”課程的育人過程中，大力弘揚紅船精神，目的在于：引領青年大學生堅定理想信念和勇于擔當的作為；切實增強青年大學生的創新意識，激勵敢為人先的銳氣，提高開拓創新的能力；引領青年大學生要有寬闊的胸懷、高遠的志向、為民服務的理念和樂于奉獻的精神；加強青年大學生的責任擔當教育，幫助他們提高責任意識。

● 課程思政的實施方案設計

筆者所在教學團隊近年來始終致力于對“數據結構”課程可以承載的思政育人工作的價值目標、教學內容、教學實施、教學評價等方面進行有益探索與實踐，并從“價值”“內容”“實施”三個維度勾勒出“數據結構”課程思政育人圖譜。

1.價值——重設課程目標

如何將課程思政有效融入專業課程教育，首先要求專業課程一線教師根據社會、專業、課程的定位，研究并重設課程目標。“數據結構”課程目標的確定需考慮以下幾個方面的問題：一是，“數據結構”課程在專業課程體系中的地位是什么？“數據結構”在計算機專業教育課程體系中處于核心地位，是一門重要的專業技術基礎課。該課程主要研究和討論的內容是現實世界實體在計算機中的表示和實現，旨在培養學生分析問題處理對象的特征，并根據特征編寫高效的程序實現在計算機中存儲表示并處理數據的能力。二是，“數據結構”課程目標需支撐專業工程教育認證中畢業要求的指標點是什么？根據學校計算機科學與技術專業人才培養方案中畢業要求與課程的支撐關系，該課程支撐“工程知識”中的“問題表述”和“建模與求解”兩個二級指標點，以及“問題分析”和“個人與團隊”中的一個二級指標點。三是，“四新”建設要求高等教育要把握新時代教育發展的歷史使命，將受教育者培養成德智體美勞全面發展的高質量人才。作為培養未來計算機類專業“新工科”人才的重要課程，“數據結構”要正確樹立“立德樹人”的課程思政核心目標，課程目標不僅包含傳統的知識和能力目標，還要包括課程思政等素質目標，其表述的內容有精神高度、素養寬度和靈魂厚度[2]等。

基于上述三個方面的考慮與分析，課程團隊將“數據結構”課程目標表述為：

課程目標1（知識目標）：能夠清楚表述數據結構的基本概念和有關操作算法思想；能夠辨別處理不同數據的基本方法、操作原理和特性。

課程目標2（能力目標）：能夠運用數據結構課程知識和批判思維，分析具體問題中計算機處理對象的數據結構特征，選擇合適的數據存儲結構，設計滿足實際要求的高效操作算法；能夠綜合運用數據結構的基本原理和設計方法，分析研究復雜問題的特征，自主設計可行的求解方案，并能運用高級語言編寫高效的實現問題求解的應用程序。

課程目標3（價值目標）：在學習與實踐中能體現紅船精神的德育價值和工程行為規范意識、科技報國的家國情懷和責任擔當，并做到誠信守則，同時能將精益求精的工匠精神和團隊協作、奉獻精神融入學習行為中。

2.內容——課程思政素材及育人方式

圍繞紅船精神深刻內涵及社會主義核心價值觀，課程團隊深入挖掘課程中所蘊含的思政元素，搜集課程思政素材，確定課程思政育人方式，并通過進一步的梳理，確定了“數據結構”課程思政育人體系（如圖1）。其中，課程思政采用“線上線下、課內課外、校內校外”三維聯合推動，并通過“顯性”與“隱性”相結合的育人方式進行施教。在教學過程中，教師在八大教學內容中適時融合相適應的八大思政元素所對應的思政素材，以促成課程價值目標的達成，并使其與課程的知識目標和能力目標交融互促，有效提升課程的育人成效。

圖1 “數據結構”課程思政育人體系

3.實施——融入課程思政的教學設計與實施

（1）教學全過程的設計

本課程結合BOPPPS教學設計方法和五星教學原理指導教學活動的設計，具體設計如圖2所示。其中，課程的導入、目標、前測是課前在線上利用網絡平臺通過觀看視頻與問題測試完成知識的傳授，促進學生低階知識目標的達成；后測和總結是在課后線上利用網絡平臺或線下通過拓展問題解答和總結反思來完成知識的延伸、遷移，促進學生高階能力目標和素質目標的達成。核心的“參與式學習”是在線下的課中實現，其教學活動基于美國教育設計家梅瑞爾教授提出的“五星教學原理”進行設計，“五星”中間的一顆星是指“聚焦解決問題”，其余四顆星分別是指“激活舊知”“示證新知”“嘗試應用”和“融會貫通”。五星教學原理認為重中之重是教學應該以問題為中心，以“聚焦解決問題”為教學宗旨開展教學[3]，讓學生在“聚焦問題”的牽引下，實現“鞏固知識”“激發動機”“協同合作”和“多向互動”，以促進學生學習態度、學習行為的改變，充分挖掘學生的潛能，激發其拓展創新、團結協作、精益求精等行為意識，使教學內容真正內化于心。同時，將教學活動延伸到課前和課后，有效拓展了教學的時間與空間，并回應了專業教師普遍認為的“專業課程內容多、學時少，如果再增加課程思政內容，勢必會影響到課程內容的教學效果”的認識誤區。

圖2 基于“BOPPPS+五星教學原理”的混合式教學活動設計

（2）實施課程思政的途徑

本課程主要通過以下五種途徑實施課程思政，這五種途徑不是孤立的，可以相互組合選用，也可以單獨選用。

①通過課前觀看視頻施教。教師可以及時捕捉并收集與課程內容相關聯的視頻，將其上傳至課程的網絡平臺，供學生適時觀看。例如，在講授“隊列的應用”之前，要求學生課前在線上觀看安全事故新聞視頻，并要求學生思考造成悲劇的原因，以及如何才能避免這類事件的再次發生，從而引導學生關聯“隊列”這種數據結構的操作規則，并在實際應用中樹立正確的懂禮、守則、謙讓和積極向善的道德法治規范，提高自覺維護國家長治久安和人民的生命財產安全的責任擔當意識。

②通過課中講專業知識點相關的故事施教。知識點是教學最基本的單元，也是思政元素最基礎的承載點。在傳授或引入知識點時，可以針對知識的來源、發展、應用等，講解知識背后的故事，或者講述學科發展史、重要事件、科學家與大師甚至是教師本人的故事來詮釋知識所蘊含的價值觀。例如，在導入“哈夫曼編碼”知識內容時，通過講述哈夫曼編碼的發明者、無失真壓縮算法的先行者David Huffman發表哈夫曼編碼的故事，激發學生的學習興趣和動機，引發學生思考David Huffman為得出研究成果而堅忍不拔、開拓創新的精神價值追求。

③通過課內實驗活動施教。本課程在課內實驗中可以將我國的偉大成就、科技文化和新時代的熱點問題、社會現象等課程思政素材融入課程實驗內容中。例如，在線性表應用的實驗內容中，以新時代的熱點問題“共同富裕”為實踐背景，根據“嘉興深化城鄉統籌推動高質量發展建設共同富裕示范區的典范城市行動方案（2021—2025年）”，選取其中明確規定的2025年要實現的30個目標指標值構成一個線性表，要求學生編程完成對“共同富裕目標指標管理系統”的設計與實現，以模擬對嘉興市共同富裕示范區的典范城市目標指標進行讀入、顯示、增加、查找、修改、移動、保存等操作。在學生完成實驗的同時，培養其新時代社會主義核心價值觀，引導學生樹立遠大理想，激發其科技報國的家國情懷和責任擔當。

④通過課外小組協作活動施教。為了提升學生運用知識解決復雜問題的能力，本課程在每章結束后，都會通過課程平臺在線上發布一個綜合性的教學案例，要求學生在課外以小組為單位協作探究完成，最后將結果以報告的形式在線提交。整個活動開展的目的除了檢驗學生運用知識解決問題的能力外，更重要的是在小組協作解決問題的過程中潛移默化地培養學生的全局觀、責任擔任意識、團隊協作意識、刻苦鉆研的奮斗精神和不計得失的奉獻精神，在探究問題解決方案時培養學生的批判思維和相互質疑的能力，在團隊合作交流的思維碰撞中開拓學生的創新意識和精益求精的問題求解能力，在撰寫報告時要求學生要客觀、嚴謹、誠信。

⑤通過校外社會實踐活動施教。在每次開課學期，由任課教師牽頭，學生自愿報名組建“少兒編程”培訓志愿服務團隊，然后利用雙休日到與學校有合作關系的培訓機構做志愿服務者，志愿者的主要任務就是在培訓機構充當教師角色，與機構人員一道對少兒進行編程訓練。學生在志愿服務活動中既可將課程中學到的算法思想和形成的計算思維，傳遞給少年兒童，又能將課程思政育人素材作為少兒編程案例，讓少兒在學會編程的同時，增強家國情懷和愛國意識。

● 課程思政實踐的成效

在學生層面，通過對課堂統計數據及學習態度觀察分析可知，學生課堂活動和課內實驗的參與度和積極性得到明顯提高，學生的批判性思維能力得到不斷提升；通過對實驗報告和小組協作完成的案例報告中“心得體會”的分析可知，學生團隊協作、探究、優化意識有明顯的提高；通過對校外實踐活動的培訓機構進行訪談可知，學生懂禮、謙讓、守則的品格有所提升；通過在課程結束后進行的“對‘數據結構’課程學習后的感悟”問卷調查可知，學生經過課程學習，有強烈的獲得感。在課程層面，學校的“數據結構”課程被認定為國家首批混合式一流課程。

●結語

課程思政是系統工程，專業教師的德育意識和德育能力是有效實施課程思政的保證，它們的提升需要教師經過長期的學習與積累，不可能一蹴而就。本課程團隊將繼續以“著眼于戰略，立足于戰役，著手于戰術”的工作思路不斷健全課程思政育人方案，提煉課程育人的思政元素和核心價值，不斷充實課程思政資源，創新教學設計、方法、組織與評價方式。