數據結構課程融入思政元素的PBL教改模式實踐

楊元峰 朱敏 尚鮮連

摘?要：針對數據結構課程的特點，結合基于問題的學習方法（PBL），重構教學內容。深入挖掘數據結構課程教學內容中的思政元素，在PBL教學模式實踐過程中融入課程思政。通過項目情境來激發學生的學習興趣，培養學生分析問題和解決問題的能力。將專業知識與思政元素深度融合，發揮課堂潛移默化的引領作用，推動專業知識教學與思想政治教育緊密結合。

關鍵詞：PBL;數據結構;課程思政;項目情境

中圖分類號：G4?????文獻標識碼：A??????doi：10.19311/j.cnki.16723198.2024.01.073

0?引言

2016年12月，習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上明確提出“各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應”。教育部在2020年5月印發的《高等學校課程思政建設指導綱要》（教高〔2020〕3號）明確指出“工學類專業課程，要注重強化學生工程倫理教育，培養學生精益求精的大國工匠精神，激發學生科技報國的家國情懷和使命擔當，將課程思政融入課堂教學建設全過程”。

數據結構課程是計算機軟件技術專業培養方案中的專業核心課程，也可作為計算機其他相關專業的專業基礎課程。該課程的核心是解決計算機編程過程中數據如何在計算機中存儲以及對數據的各種運算操作的問題。通過數據結構的學習，使學生具備根據不同的應用場合靈活使用不同的數據存儲結構進行編程的能力，該能力也是從事軟件編程、網站開發及數據庫管理及維護等崗位的關鍵能力之一。這就對專業授課教師的專業素養提出極高的要求，教師則往往將重點放在了對學生專業知識的傳授和技能培養上面，忽視了其在思政教育中的重要作用。

由于數據結構課程內容抽象、復雜，目前的教學中主要以課堂講授的教學形式為主，并且理論教學和工程實踐不能緊密結合，學生難于理解專業知識的工程背景，只能被動地接受知識的傳授，導致學習興趣不濃。PBL（Problem-Based?Learning）教學模式則以問題為驅動，強調學生的主動學習，著重培養學生解決問題的能力，創新實踐能力和團隊協作能力。

針對數據結構課程，本文采用PBL教學模式，以實際軟件工程問題為導向，培養學習者自主學習能力。與此同時，我們將思政教育元素有效融入PBL教學模式實踐過程中，在課程教學模式建設中緊密聯系行業工程應用，推動專業知識教學與思想政治教育緊密結合，充分激發學生的學習積極性，培養學生分析問題和解決問題的能力，并能夠正確地樹立社會主義核心價值觀。

1?PBL教學模式的構建與實施

1.1?基于PBL的教學內容重構

數據結構課程內容廣泛，涉及到線性表、樹、圖、查找、排序等內容的數據組織形式的描述、算法思想及算法實現等原理性教學內容，課程內容抽象、復雜。傳統課堂講授的教學形式的課程實踐以驗證課程理論知識點為主，輔以簡單的應用性實驗，學生很難將課程知識點串聯起來，并在實際問題中進行靈活使用，最終導致學習效果不理想。與傳統課堂講授的教學方法相比，PBL是基于問題進行學習和討論的教學方法，注重培養學生的自主學習能力與實際問題解決能力。在教學實踐中，通過引入和課程內容相關的工程實踐項目，引導學生組成合作團隊，主動參與并實踐工程項目，在實踐中發掘問題，形成自主學習和團隊協作的習慣。

以圖的知識為例，根據實際的工程實踐項目“園林旅游線路咨詢系統”的應用需求進行轉化、演示PBL教學模式的構建與實施過程。“園林旅游線路咨詢系統”集技術性、理論性和實踐性于一體。根據系統的功能劃分，將教學知識點和技能點分成了“圖的定義和鄰接矩陣存儲”“圖的鄰接表存儲”“求解圖的廣度優先遍歷”“求解圖的深度優先遍歷”“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（Prim算法）”“求解圖的最小生成樹算法（Kruskal）”8個任務，將教學內容由淺入深的遞進方式鋪展開來。

在實施過程中，遵循“啟發引導、循序漸進、促進發展”的原則，在教學中注重理論聯系實際，多種教學方法靈活應用，形成“融教書育人、知識傳授、能力培養、素質教育于一體”的教學策略。結合“園林旅游線路咨詢系統”，將抽象的問題用生動的形式展現，引起學生繼續探究的欲望，激勵學生團隊合作，共同探討研究，由具體到抽象，由簡單到復雜，一步步地深入發現和探索，讓學生在生動、簡單的操作步驟中，逐漸掌握知識。

1.2?教學過程的組織與實施

以“求解圖的最小生成樹（Prim算法）”任務展示教學實施過程，每個任務按照課前、課中、課后的順序安排實施。

1.2.1?課前教學實施

課前教師提前給學生布置任務，此任務可以由教師在教學平臺（例如超星平臺）發布微課視頻、預習測試、答疑等；學生自主安排時間有針對性地預習。課前教學實施如表1所示。

1.2.2?課中教學實施

課中教學實施時設置回顧已學知識、導入新知識、探討解決方案、算法演算、企業導師指導、需求分析探討及文檔撰寫、概要設計探討及文檔撰寫、詳細設計及文檔撰寫、編碼及小組間互評、測試及小組間互評等環節，模擬真實的企業軟件開發情景，將企業軟件開發的新技術、新規范融入課堂。課中教學實施如表2所示。

圖的最小生成樹問題。教師通過園林旅游線路咨詢系統的總耗時最少路徑查詢問題，引出最小生成樹的概念。學生在預習的基礎上，進一步認識最小生成樹的概念。

環節3?探討解決方案

Prim算法原理。1.教師點評各小組的解決方案，提煉優點。2.教師根據各小組的方案，總結Prim算法原理及步驟。1.小組間互評解決方案。2.學生根據小組間的互評及教師的點評，思考并總結Prim算法原理及步驟。

環節4?算法演算

DPrim算法步驟。1.教師巡回指導各小組完成園林景點圖的Prim算法演算。2.教師點評各小組的完成情況。1.各小組討論并完成園林景點圖的Prim算法的步驟。2.小組間互評演算過程。

環節5?企業導師指導

最小生成樹Prim算法實踐。網絡連線企業導師學生認真聽取企業導師的指導意見，感受真實的企業項目開發流程。

環節6?需求分析探討及文檔撰寫

園林系統最短耗時游覽路線查詢功能的需求分析。1.教師巡回指導學生完成需求分析文檔。2.教師點評各小組的完成情況。1.各小組討論并完成園林系統最短耗時游覽路線查詢功能的需求分析文檔。2.小組間互評需求分析文檔。

環節7?概要設計探討及文檔撰寫

園林系統最短耗時游覽路線查詢功能的概要設計。1.教師巡回指導學生完成概要設計文檔。2.教師點評各小組的完成情況。1.各小組討論并完成園林系統最短耗時游覽路線查詢功能的概要設計文檔。2.小組間互評概要設計。

環節8?詳細設計探討及文檔撰寫

園林系統最短耗時游覽路線查詢功能的詳細設計。1.教師巡回指導學生完成詳細設計文檔。2.教師點評各小組的完成情況。1.各小組討論并完成園林系統最短耗時游覽路線查詢功能的詳細設計文檔。2.小組間互評詳細設計文檔。

環節9?編碼及小組間互評

園林系統最短耗時游覽路線查詢功能的編碼。

1.教師巡回指導學生完成編碼。2.教師點評各小組的完成情況。1.各小組討論并完成園林系統最短耗時游覽路線查詢功能的編碼。2.小組間互評編碼。

環節10?測試及小組間互評

園林系統最短耗時游覽路線查詢功能的測試。1.教師巡回指導學生完成測試。2.教師點評各小組的完成情況。1.各小組討論并完成園林系統最短耗時游覽路線查詢功能的測試。2.小組間互評測試文檔。

1.2.3?課后教學實施

課后給學生布置任務，此任務同樣由實際的工程實踐項目“公共自行車咨詢系統”的應用需求轉化而來，學生自行安排時間加強練習以鞏固知識點。課后教學實施如表3所示。

2?課程思政的設計及實踐

項目任務中蘊含著豐富的思政元素，以“提高文化自信、服務園林旅游”為切入點，激發學生的文化自信、自豪感、愛國主義情懷。在教學過程中，結合學生選擇旅游線路的體驗感受，提煉出授課內容的思政元素，將專業知識與思政元素深度融合；發揮課堂潛移默化的引領作用，實現“知識傳授”與“價值引領”的統一，推動專業知識教學與思想政治教育緊密結合；可進一步通過設置相關問題引導學生進行思考，在實踐環節中、從程序運行過程中或者結果上體現出需要引入的思政元素。最終幫助學生形成正確的世界觀、人生觀、價值觀，增強學生的社會使命感和主人翁意識。表4就是根據“求解圖的最小生成樹（Prim算法）”任務的各個環節，圍繞培養目標及能力要求提煉出的與教學環節及教學內容相關的課程思政元素。

3?結束語

在PBL教學模式實踐過程中融入思政元素后，能夠發揮課堂潛移默化的引領作用。通過緊密聯系行業具體應用，推動專業知識教學與思想政治教育緊密結合，充分激發學生的學習積極性，顯著提高學生對專業知識的專注度。最終幫助學生形成正確的世界觀、人生觀、價值觀，增強學生的社會使命感。

參考文獻

[1]習近平.把思想政治工作貫穿教育教學全過程開創我國高等教育事業發展新局面[N].光明日報，20161209（1）.

[2]中華人民共和國教育部.高等學校課程思政建設指導綱要[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202006/t20200603_462437.html.

[3]邵煜.高校理工類專業課程融入課程思政理論的探索——以《數據結構》課程為例[J].課程教育研究，2019，（03）：262.

[4]楊元峰，張蘇，鐘衛銘，等.數據結構課程中計算思維能力培養的實踐[J].福建電腦，2020，36（7）：149151.

[5]楊雷，馬安香，張曉紅，等.新工科建設的背景下基于PBL的《數據結構》課程教學模式研究[J].高教學刊，2021，（08）：105108.

[6]李慎剛，張鋒春.PBL與專業課程思政相結合的教學模式研究[J].高教學刊，2022，8（17）：7275+79.