曹彥　馬慧　忽海娜

摘? 要? 分析數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程思政建設(shè)的現(xiàn)狀，提出面向信息安全專業(yè)特色開展思政教育的必要性。以立德樹人為導(dǎo)向，探討教學(xué)目標的價值塑造、教學(xué)過程和思政元素的融合、教學(xué)內(nèi)容與思政元素的銜接。通過成績對比和問卷調(diào)查兩方面評價思政教學(xué)成效。

關(guān)鍵詞? 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；信息安全；課程思政；思政元素

中圖分類號：G641? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）08-0096-04

0? 引言

高等學(xué)校作為為國家輸送高質(zhì)量人才的主陣地，培養(yǎng)的學(xué)生不僅要具備扎實過硬的才能，還要具備為國家、社會和人民服務(wù)的德行。培養(yǎng)德才兼?zhèn)涞娜瞬攀俏覈叩仍盒０l(fā)展的目標，也是中國未來發(fā)展和中華民族偉大復(fù)興的關(guān)鍵。2020年，教育部印發(fā)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》，明確指出要在全國所有高校、所有學(xué)科專業(yè)全面推進高校課程思政教育；提升廣大教師開展課程思政建設(shè)的意識和能力；每門課以立德樹人為根本任務(wù)，做到育人和育才統(tǒng)一，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。因此，高校教育必須積極探索專業(yè)課教育和思政教育的融合，建立全員、全程、全方位的思政教育體系。

1? 信息安全專業(yè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程思政建設(shè)現(xiàn)狀

信息安全專業(yè)是國家實施安全戰(zhàn)略，培養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)安全人才設(shè)立的，教學(xué)內(nèi)容涵蓋計算機病毒、網(wǎng)絡(luò)攻擊與防御、滲透測試等。由于課程內(nèi)容的特殊性，思政教育在信息安全專業(yè)人才培養(yǎng)方面的重要性不言而喻[1-2]。教學(xué)過程中要始終將價值塑造與知識傳授和能力培養(yǎng)融為一體，幫助學(xué)生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是信息安全專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，是一門研究非數(shù)值計算程序設(shè)計中的操作對象以及這些對象之間關(guān)系和操作的學(xué)科。在教學(xué)計劃中占據(jù)核心地位，是承上啟下的一門課程?，F(xiàn)已有大量研究人員探索數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程思政建設(shè)方案，李志華等[3]通過分析高校計算類課程思政建設(shè)的現(xiàn)狀，提出了計算機類課程思政教學(xué)框架，并以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為例，通過類比、關(guān)聯(lián)、隱喻等方式實現(xiàn)家國情懷、道德修養(yǎng)、國家戰(zhàn)略、優(yōu)秀傳統(tǒng)文化教育等思政元素與課程知識點的無縫銜接。王燕等[4]

探討在線上線下混合教學(xué)模式下，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程和思政內(nèi)涵的關(guān)系，并介紹了教學(xué)模式實踐全過程。盧玲等[5]通過分析計算機專業(yè)課程思政存在的問題，提出依托基層教學(xué)組織提升教師隊伍育人能力，根據(jù)OBE理念，按照課程目標—教學(xué)內(nèi)容—教學(xué)方法—評價體系的路徑重構(gòu)課程體系，以自編或引入方法建設(shè)專業(yè)課程思政資源，利用網(wǎng)絡(luò)資源延展課程思政育人空間。王新宇等[6]通過分析高校傳統(tǒng)工科教育存在的問題和開展課程思政的意義，提出了基于任務(wù)驅(qū)動和模擬情景的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程思政教學(xué)設(shè)計理念，并以最小生成樹為例進行了詳細闡述。譚定英等[7]從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程實施方案、實施方法、實施案例幾個方面探討了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程的思政教學(xué)，并給出了課程思政教學(xué)評價方法。以上工作都是以計算機專業(yè)為大背景，挖掘思政元素，并不考慮專業(yè)特色與側(cè)重點。

本文以信息安全專業(yè)為背景，深入梳理信息安全專業(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容，從中挖掘與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程知識點相關(guān)的思政元素。結(jié)合信息安全專業(yè)特色，挖掘與專業(yè)知識點密切相關(guān)的思政元素。1）可以將思政元素有機融入課程教學(xué)，達到潤物無聲的育人效果。2）讓學(xué)生了解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的應(yīng)用場景，了解信息安全專業(yè)的特點，激發(fā)學(xué)生學(xué)好數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程和專業(yè)課程的興趣以及用所學(xué)知識為國家發(fā)展和社會進步貢獻自己力量的決心。3）面向信息安全專業(yè)課程，實現(xiàn)課程間的縱向銜接，努力構(gòu)建一體化的思政體系，打好立德樹人組合拳。

2? 信息安全專業(yè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程思政教學(xué)設(shè)計

2.1? 思政元素引入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)目標

教學(xué)目標的制定對教學(xué)活動的展開具有導(dǎo)向作用。根據(jù)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》，結(jié)合信息安全專業(yè)特色，重構(gòu)素質(zhì)目標，將家國情懷、文化素養(yǎng)、道德修養(yǎng)等思政元素融入課程教學(xué)目標。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的價值塑造目標為：1）了解基本國策和國家的發(fā)展戰(zhàn)略，樹立“先天下之憂而憂”的責(zé)任和擔(dān)當，為中華民族偉大復(fù)興而讀書的堅定信念；2）了解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展、研究和應(yīng)用情況，培養(yǎng)科研素養(yǎng)和創(chuàng)新意識；3）具有良好的職業(yè)道德、團隊合作精神和較強的工程素

養(yǎng)；4）具有健全的人格、較強的抗挫能力和國家安全意識。

2.2? 思政元素引入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)過程

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是理論和實踐并重的一門課程，面向信息安全專業(yè)，學(xué)校共設(shè)置56學(xué)時理論教學(xué)和16學(xué)時的實踐教學(xué)，理論教學(xué)和實踐教學(xué)分別進行考核。再加之課前預(yù)習(xí)和課后延伸共同組成每個知識點的教學(xué)步驟。教學(xué)過程從提出問題出發(fā)，沿著分析問題、解決問題、工程實現(xiàn)和知識遷移的主線展開，采用案例啟發(fā)式、翻轉(zhuǎn)課堂、動畫演示、情境教學(xué)等教學(xué)方法提升教學(xué)效果。教學(xué)全程與課程思政緊密結(jié)合，具體如圖1所示。

1）通過問題的提出，引導(dǎo)學(xué)生課前預(yù)習(xí)，對課程內(nèi)容進行梳理，并完成課前預(yù)習(xí)的任務(wù)點檢測。培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和獨立思考的能力。

2）理論課堂主要包括知識講解和翻轉(zhuǎn)課堂。課程內(nèi)容的講解從縱向和橫向兩個維度展開?？v向分析數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)認知過程，構(gòu)建知識點之間的邏輯關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力，形成創(chuàng)新意識。橫向比較同類算法的構(gòu)建思維，比較算法性能，培養(yǎng)學(xué)生追求卓越、精益求精的工匠精神。另外，由于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的抽象性，多采用多媒體課件動態(tài)演示算法的設(shè)計思想，通過視頻動畫演示算法的執(zhí)行流程。知識講解完成后，一方面通過練習(xí)題測試學(xué)生的掌握程度，另一方面通過翻轉(zhuǎn)課堂，將課堂主動權(quán)交予學(xué)生，商量討論課前提出問題的解決方案，體會思維的變化，感受算法設(shè)計的魅力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，培養(yǎng)學(xué)生勇攀高峰的探索精神。

3）實踐課堂實現(xiàn)了理論問題向?qū)嶋H問題的轉(zhuǎn)換。實踐課堂包括課堂實驗和綜合作業(yè)等教學(xué)內(nèi)容。課堂實驗?zāi)軌蜃寣W(xué)生在最短時間內(nèi)將理論知識實踐化，在一定程度上能夠一直保持學(xué)生學(xué)習(xí)的能動性，逐步培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力。程序的編寫不僅要保證不存在語法錯誤，還要保證功能性的實現(xiàn)，程序編寫與程序調(diào)試的過程能夠使學(xué)生樹立踏實、嚴謹細致的工作作風(fēng)。綜合作業(yè)為課程結(jié)束后一個小型企業(yè)項目。學(xué)生自行組隊，3人一組，按照需求分析、概要設(shè)計、詳細設(shè)計、編碼、測試的流程完成實踐任務(wù)，形成項目報告并參加答辯。通過營造企業(yè)情境模式，一是培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作意識，使其感受團隊合作帶來的力量。二是提升學(xué)生知識運用能力，使其感受職業(yè)的成就感和職業(yè)挑戰(zhàn)，培養(yǎng)學(xué)生敬業(yè)、誠信的道德觀念。

4）課后除完成基本作業(yè)之外，都會讓學(xué)生通過文獻檢索、資料查詢、請教詢問等方式明確相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用領(lǐng)域，并以小組形式討論分享最終形成報告文檔。一方面能擴展學(xué)生的知識面，更新知識結(jié)構(gòu)，及時了解相關(guān)領(lǐng)域的最新研究進展，培養(yǎng)科研意識；另一方能鍛煉學(xué)生的溝通能力、表達能力和寫作能力，使其形成自我認知，樹立揚長補短的進取精神。

2.3? 思政元素引入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容

為了把思政元素自然地融入課堂，須根據(jù)具體講解內(nèi)容和信息安全專業(yè)特色，精心設(shè)計切入點，同時保證課程思政教學(xué)的操作性和趣味性。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容與思政元素的對應(yīng)關(guān)系見表1。

1）通過介紹大數(shù)據(jù)時代數(shù)據(jù)處理效率的要求和區(qū)塊鏈記賬權(quán)的獲取過程，讓學(xué)生了解時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度分析的必要性。黨的十八大以來，黨中央高度重視發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟，強調(diào)推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實體經(jīng)濟的深度融合。2019年，中央政治局第十八次集體學(xué)習(xí)時，習(xí)近平總書記發(fā)表重要講話，深刻闡明區(qū)塊鏈技術(shù)在新的技術(shù)革新和產(chǎn)業(yè)變革中的重要作用，對推動區(qū)塊鏈技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提出了明確要求。大數(shù)據(jù)和區(qū)塊鏈技術(shù)已經(jīng)上升為國家戰(zhàn)略，大學(xué)生作為國家的中流砥柱，是我國科研發(fā)展和社會建設(shè)的主力軍，將國家戰(zhàn)略作為思政元素融入課程思政教學(xué)過程，將對學(xué)生的思想政治教育起到引領(lǐng)作用，同時勉勵新時代青年大學(xué)生要樹立遠大的理想，擔(dān)當時代的責(zé)任，為中華民族偉大復(fù)興貢獻智慧和力量。

2）通過介紹順序表和鏈表的優(yōu)缺點，培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維，使其從多角度分析問題，從而樹立公正的評判意識。

3）通過Olldbg逆向分析工具調(diào)試運行一個小的病毒程序（COM病毒），演示棧在函數(shù)調(diào)用中的變化過程，實現(xiàn)無源碼情況下的逆向分析。通過執(zhí)果索因的過程，使學(xué)生構(gòu)建逆向思維，提高學(xué)生創(chuàng)造能力和解決問題的能力。

4）新型冠狀病毒的檢測是通過DNA串的匹配。如果在患者樣本中能夠匹配到新型冠狀病毒的特異核酸序列，該患者就被認為是新型冠狀病毒的感染者。這個匹配過程就類似串的模式匹配過程。通過介紹抗 “疫”戰(zhàn)爭，使學(xué)生感受中國力量、中國速度、中國精神和中國擔(dān)當，彰顯中國自信和民族自信。

5）通過講解網(wǎng)絡(luò)中信息竊取、篡改等安全事件，說明通信安全的重要性，而哈夫曼編碼作為一種加密方式，可在一定程度上保障傳輸文本的安全，引導(dǎo)學(xué)生奮發(fā)圖強、積極進取、刻苦學(xué)習(xí)，樹立愛國情懷，堅定強國意志。

6）通過講解最小生成樹在路由協(xié)議構(gòu)建中的應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生要把所學(xué)知識內(nèi)化于心，構(gòu)建屬于自己的知識體系，不斷提升自身人文素養(yǎng)。通過介紹獲取圖靈獎的荷蘭計算機科學(xué)家Edsger Wybe Dijkstra（最短路徑Dijkstra算法的創(chuàng)造者）的人生經(jīng)歷，引導(dǎo)學(xué)生樹立積極向上的人生態(tài)度，弘揚敢為人先、勇于探索的進取精神。

7）面向網(wǎng)絡(luò)中層出不窮的惡意代碼，如何提高殺毒軟件的查殺速度，既是挑戰(zhàn)也是機遇，使學(xué)生明白作為信息安全專業(yè)學(xué)生的社會責(zé)任和使命，引導(dǎo)學(xué)生樹立面對問題迎難而上的勇氣和精神。

3? 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程思政教學(xué)成效

3.1? 成績對比

筆者從2021年開始探索信息安全專業(yè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程思政的教學(xué)，將其應(yīng)用到2021級。在課程考核結(jié)束后，對教學(xué)成效進行了評估。將2021級學(xué)生的平均成績和2020級進行對比（圖2），包括理論作業(yè)平均成績、期末卷面平均成績、實踐課后作業(yè)平均成績、實踐綜合作業(yè)平均成績。課后調(diào)研為2021級新增教學(xué)過程，無法進行成績對比。

從圖2可知，學(xué)生四個方面的平均成績均有提高，尤其是實踐作業(yè)。這表明數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程思政能更好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，引導(dǎo)學(xué)生形成探索精神和創(chuàng)新意識。

3.2? 思政教學(xué)滿意度調(diào)查

學(xué)生評教過程中，設(shè)置課程思政教學(xué)評價問卷。問卷中包括對國家發(fā)展戰(zhàn)略的認識是否有所提高、作為信息安全專業(yè)學(xué)生對歷史使命的認知是否有所提高、自主學(xué)習(xí)獨立思考的能力是否有所提高、表達能力和溝通能力是否有所提高、思政元素和教學(xué)內(nèi)容是否實現(xiàn)了無縫銜接等等。收集分析問卷后發(fā)現(xiàn)，肯定回答的比例占到98%，表明根據(jù)專業(yè)特色，進行思政元素的抽取更能獲得學(xué)生的認可。

4? 結(jié)論

專業(yè)課程和思政元素的融合是高校育人過程中的核心要求。面向信息安全專業(yè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的授課過程，采用案例啟發(fā)式、翻轉(zhuǎn)課堂、動畫演示、情境教學(xué)等靈活豐富的教學(xué)方法和教學(xué)手段，找準思政元素引入的切入點，實現(xiàn)家國情懷、文化素養(yǎng)、道德修養(yǎng)、工匠精神等思政元素與課程的有機結(jié)合，使學(xué)生深刻感受到祖國的偉大和自身的歷史使命，明確個人學(xué)習(xí)目標，堅定為中華崛起而讀書的信心。通過成果評價說明數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)實現(xiàn)了專業(yè)知識培養(yǎng)和思政教育的雙重目標，教學(xué)成效較佳。

5? 參考文獻

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[2] 賴英旭，劉靜，楊震，等.信息安全專業(yè)的專業(yè)思政體系構(gòu)建方法[J].計算機教育，2020（8）：46-49.

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[6] 王新宇，潘雨青.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程思政教學(xué)設(shè)計與實踐[J].計算機教育，2021（1）：97-100.

[7] 譚定英，陳平平，李學(xué)征，等.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程思政教學(xué)案例[J].計算機教育，2022（1）：78-83.

*項目來源：許昌學(xué)院校級教育教學(xué)改革項目“工程認證背景下信息安全專業(yè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革探索”（XCU2023-YB-43）。

作者簡介：曹彥，博士，講師；馬慧，教授；忽海娜，副教授。