数据结构课程融入思政元素的PBL教改模式实践

杨元峰 朱敏 尚鲜连

摘 要：针对数据结构课程的特点，结合基于问题的学习方法（PBL），重构教学内容。深入挖掘数据结构课程教学内容中的思政元素，在PBL教学模式实践过程中融入课程思政。通过项目情境来激发学生的学习兴趣，培养学生分析问题和解决问题的能力。将专业知识与思政元素深度融合，发挥课堂潜移默化的引领作用，推动专业知识教学与思想政治教育紧密结合。

关键词：PBL;数据结构;课程思政;项目情境

中图分类号：G4     文献标识码：A      doi：10.19311/j.cnki.16723198.2024.01.073

0 引言

2016年12月，习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上明确提出“各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应”。教育部在2020年5月印发的《高等学校课程思政建设指导纲要》（教高〔2020〕3号）明确指出“工学类专业课程，要注重强化学生工程伦理教育，培养学生精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当，将课程思政融入课堂教学建设全过程”。

数据结构课程是计算机软件技术专业培养方案中的专业核心课程，也可作为计算机其他相关专业的专业基础课程。该课程的核心是解决计算机编程过程中数据如何在计算机中存储以及对数据的各种运算操作的问题。通过数据结构的学习，使学生具备根据不同的应用场合灵活使用不同的数据存储结构进行编程的能力，该能力也是从事软件编程、网站开发及数据库管理及维护等岗位的关键能力之一。这就对专业授课教师的专业素养提出极高的要求，教师则往往将重点放在了对学生专业知识的传授和技能培养上面，忽视了其在思政教育中的重要作用。

由于数据结构课程内容抽象、复杂，目前的教学中主要以课堂讲授的教学形式为主，并且理论教学和工程实践不能紧密结合，学生难于理解专业知识的工程背景，只能被动地接受知识的传授，导致学习兴趣不浓。PBL（Problem-Based Learning）教学模式则以问题为驱动，强调学生的主动学习，着重培养学生解决问题的能力，创新实践能力和团队协作能力。

针对数据结构课程，本文采用PBL教学模式，以实际软件工程问题为导向，培养学习者自主学习能力。与此同时，我们将思政教育元素有效融入PBL教学模式实践过程中，在课程教学模式建设中紧密联系行业工程应用，推动专业知识教学与思想政治教育紧密结合，充分激发学生的学习积极性，培养学生分析问题和解决问题的能力，并能够正确地树立社会主义核心价值观。

1 PBL教学模式的构建与实施

1.1 基于PBL的教学内容重构

數据结构课程内容广泛，涉及到线性表、树、图、查找、排序等内容的数据组织形式的描述、算法思想及算法实现等原理性教学内容，课程内容抽象、复杂。传统课堂讲授的教学形式的课程实践以验证课程理论知识点为主，辅以简单的应用性实验，学生很难将课程知识点串联起来，并在实际问题中进行灵活使用，最终导致学习效果不理想。与传统课堂讲授的教学方法相比，PBL是基于问题进行学习和讨论的教学方法，注重培养学生的自主学习能力与实际问题解决能力。在教学实践中，通过引入和课程内容相关的工程实践项目，引导学生组成合作团队，主动参与并实践工程项目，在实践中发掘问题，形成自主学习和团队协作的习惯。

以图的知识为例，根据实际的工程实践项目“园林旅游线路咨询系统”的应用需求进行转化、演示PBL教学模式的构建与实施过程。“园林旅游线路咨询系统”集技术性、理论性和实践性于一体。根据系统的功能划分，将教学知识点和技能点分成了“图的定义和邻接矩阵存储”“图的邻接表存储”“求解图的广度优先遍历”“求解图的深度优先遍历”“求解图的单源最短路径”“求解图的多源最短路径”“求解图的最小生成树（Prim算法）”“求解图的最小生成树算法（Kruskal）”8个任务，将教学内容由浅入深的递进方式铺展开来。

在实施过程中，遵循“启发引导、循序渐进、促进发展”的原则，在教学中注重理论联系实际，多种教学方法灵活应用，形成“融教书育人、知识传授、能力培养、素质教育于一体”的教学策略。结合“园林旅游线路咨询系统”，将抽象的问题用生动的形式展现，引起学生继续探究的欲望，激励学生团队合作，共同探讨研究，由具体到抽象，由简单到复杂，一步步地深入发现和探索，让学生在生动、简单的操作步骤中，逐渐掌握知识。

1.2 教学过程的组织与实施

以“求解图的最小生成树（Prim算法）”任务展示教学实施过程，每个任务按照课前、课中、课后的顺序安排实施。

1.2.1 课前教学实施

课前教师提前给学生布置任务，此任务可以由教师在教学平台（例如超星平台）发布微课视频、预习测试、答疑等；学生自主安排时间有针对性地预习。课前教学实施如表1所示。

1.2.2 课中教学实施

课中教学实施时设置回顾已学知识、导入新知识、探讨解决方案、算法演算、企业导师指导、需求分析探讨及文档撰写、概要设计探讨及文档撰写、详细设计及文档撰写、编码及小组间互评、测试及小组间互评等环节，模拟真实的企业软件开发情景，将企业软件开发的新技术、新规范融入课堂。课中教学实施如表2所示。

图的最小生成树问题。教师通过园林旅游线路咨询系统的总耗时最少路径查询问题，引出最小生成树的概念。学生在预习的基础上，进一步认识最小生成树的概念。

环节3 探讨解决方案

Prim算法原理。1.教师点评各小组的解决方案，提炼优点。2.教师根据各小组的方案，总结Prim算法原理及步骤。1.小组间互评解决方案。2.学生根据小组间的互评及教师的点评，思考并总结Prim算法原理及步骤。

环节4 算法演算

DPrim算法步骤。1.教师巡回指导各小组完成园林景点图的Prim算法演算。2.教师点评各小组的完成情况。1.各小组讨论并完成园林景点图的Prim算法的步骤。2.小组间互评演算过程。

环节5 企业导师指导

最小生成树Prim算法实践。网络连线企业导师学生认真听取企业导师的指导意见，感受真实的企业项目开发流程。

环节6 需求分析探讨及文档撰写

园林系统最短耗时游览路线查询功能的需求分析。1.教师巡回指导学生完成需求分析文档。2.教师点评各小组的完成情况。1.各小组讨论并完成园林系统最短耗时游览路线查询功能的需求分析文档。2.小组间互评需求分析文档。

环节7 概要设计探讨及文档撰写

园林系统最短耗时游览路线查询功能的概要设计。1.教师巡回指导学生完成概要设计文档。2.教师点评各小组的完成情况。1.各小组讨论并完成园林系统最短耗时游览路线查询功能的概要设计文档。2.小组间互评概要设计。

环节8 详细设计探讨及文档撰写

园林系统最短耗时游览路线查询功能的详细设计。1.教师巡回指导学生完成详细设计文档。2.教师点评各小组的完成情况。1.各小组讨论并完成园林系统最短耗时游览路线查询功能的详细设计文档。2.小组间互评详细设计文档。

环节9 编码及小组间互评

园林系统最短耗时游览路线查询功能的编码。

1.教师巡回指导学生完成编码。2.教师点评各小组的完成情况。1.各小组讨论并完成园林系统最短耗时游览路线查询功能的编码。2.小组间互评编码。

环节10 测试及小组间互评

园林系统最短耗时游览路线查询功能的测试。1.教师巡回指导学生完成测试。2.教师点评各小组的完成情况。1.各小组讨论并完成园林系统最短耗时游览路线查询功能的测试。2.小组间互评测试文档。

1.2.3 课后教学实施

课后给学生布置任务，此任务同样由实际的工程实践项目“公共自行车咨询系统”的应用需求转化而来，学生自行安排时间加强练习以巩固知识点。课后教学实施如表3所示。

2 课程思政的设计及实践

项目任务中蕴含着丰富的思政元素，以“提高文化自信、服务园林旅游”为切入点，激发学生的文化自信、自豪感、爱国主义情怀。在教学过程中，结合学生选择旅游线路的体验感受，提炼出授课内容的思政元素，将专业知识与思政元素深度融合；发挥课堂潜移默化的引领作用，实现“知识传授”与“价值引领”的统一，推动专业知识教学与思想政治教育紧密结合；可进一步通过设置相关问题引导学生进行思考，在实践环节中、从程序运行过程中或者结果上体现出需要引入的思政元素。最终帮助学生形成正确的世界观、人生观、价值观，增强学生的社会使命感和主人翁意识。表4就是根据“求解图的最小生成树（Prim算法）”任务的各个环节，围绕培养目标及能力要求提炼出的与教学环节及教学内容相关的课程思政元素。

3 结束语

在PBL教学模式实践过程中融入思政元素后，能够发挥课堂潜移默化的引领作用。通过紧密联系行业具体应用，推动专业知识教学与思想政治教育紧密结合，充分激发学生的学习积极性，显著提高学生对专业知识的专注度。最终帮助学生形成正确的世界观、人生观、价值观，增强学生的社会使命感。

参考文献

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