數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中教學(xué)改革論文

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1教學(xué)內(nèi)容組織

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)內(nèi)容可以分為三個層次：數(shù)據(jù)模型、算法設(shè)計以及應(yīng)用實現(xiàn)。數(shù)據(jù)模型包括各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其表示和實現(xiàn)，包括線性結(jié)構(gòu)、樹型結(jié)構(gòu)和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；算法設(shè)計是偽碼算法，是最后解決問題的程序原型；應(yīng)用實現(xiàn)則是算法的具體編程實現(xiàn)。通過對課程內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化和重組，注重理論知識的教學(xué)方法，加強(qiáng)工程實踐課程，力求做到提高課堂教學(xué)質(zhì)量、加強(qiáng)知識的實踐性、工程性和科學(xué)性，培養(yǎng)社會需求的工程人才。教學(xué)內(nèi)容的分層設(shè)計使得教師容易從更高層次把握這些內(nèi)容的地位和作用，引導(dǎo)學(xué)生理清數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這門課程的學(xué)習(xí)思路，強(qiáng)調(diào)理論與應(yīng)用并重，掌握程序設(shè)計的全過程。改變過去一味重視基礎(chǔ)理論、算法設(shè)計、忽視程序編寫、應(yīng)用的狀況。

2教學(xué)實踐改革

CDIO是“做中學(xué)”原則和“基于項目化教學(xué)”的幾種體現(xiàn)，建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，知識不是通過教師傳授得到的，而是學(xué)習(xí)者在一定的情境下，借助他人的幫助，利用必要的學(xué)習(xí)資料，通過意義建構(gòu)方式獲得的[1]。項目教學(xué)法與建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論都強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，強(qiáng)調(diào)真實任務(wù)或活動的重要性[2]。結(jié)合《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程自身的特點，在教學(xué)中按照從問題到程序的項目設(shè)計思路，從以下四個步驟逐步引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)：①建立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型，設(shè)計抽象數(shù)據(jù)類型；②算法設(shè)計；③實現(xiàn)抽象數(shù)據(jù)類型；④程序編寫與調(diào)試。與該知識框架相對應(yīng)，我們提出了該課程的能力培養(yǎng)目標(biāo)，主要包括以下幾個方面的能力：①軟件需求分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計能力；②實現(xiàn)方案設(shè)計能力：③編寫代碼和項目測試能力；④學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作和溝通能力。圖1為項目能力培養(yǎng)框架，圍繞課程基本理論，通過引入項目教學(xué)，對各個階段學(xué)生能力培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行剖析，提出了基于CDIO的教學(xué)改革措施，包括以下幾個方面：

（1）課程應(yīng)用與發(fā)展綜述《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程內(nèi)容枯燥乏味，在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)的時候，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)習(xí)積極性就至關(guān)重要了。我們要求學(xué)生查閱資料，了解本課程當(dāng)前的應(yīng)用情況及發(fā)展?fàn)顩r，并撰寫綜述報告。通過這種方式，學(xué)生認(rèn)識到該課程在本專業(yè)知識體系結(jié)構(gòu)中的重要地位和對提升編程能力的核心作用，以及課程在現(xiàn)實系統(tǒng)中的應(yīng)用情況，只有認(rèn)識到這幾點，學(xué)生才能有學(xué)習(xí)的主動性和積極性，此外，通過這種方式，可以訓(xùn)練學(xué)生的文獻(xiàn)綜述的寫作能力。

（2）項目驅(qū)動的理論教學(xué)項目教學(xué)法是一種基于構(gòu)建主義理論的探究式學(xué)習(xí)模式，將教學(xué)內(nèi)容融入一個個小型項目的真實情境中，以學(xué)生的自主性、探索性學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，由教師引導(dǎo)學(xué)生來實現(xiàn)項目。這種方法將過去的“知識傳授為目標(biāo)的”傳統(tǒng)教學(xué)模式改為以“知識傳授為載體，以能力與素質(zhì)培養(yǎng)為主要目標(biāo)”的新模式[3]?；贑DIO的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》的教學(xué)要求立足項目的生命期來展開，以項目為載體，教學(xué)活動圍繞項目來展開，從基本理論入手，培養(yǎng)學(xué)生的算法設(shè)計技能，編程能力以及團(tuán)隊協(xié)作能力。為此，本文設(shè)計了基于CDIO的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)體系。課程圍繞幾種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)展開教學(xué)，每個知識點設(shè)置一個相應(yīng)的項目，并根據(jù)項目設(shè)置理論教學(xué)環(huán)節(jié)。這種將項目融入到各個知識點中的教學(xué)思想，讓學(xué)生從主觀上對《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程有一個感性的認(rèn)識的同時，還使得他們在任務(wù)驅(qū)動下學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識，提升編程能力。這點正符合項目教學(xué)、任務(wù)驅(qū)動的課程體系改革的目標(biāo)。

（3）分層次的實踐教學(xué)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)對提升學(xué)生編程水平起著至關(guān)重要的作用，因此，合理設(shè)計實踐教學(xué)，能起到事半功倍的作用。結(jié)合學(xué)生學(xué)習(xí)的特點，我們將實踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行分層設(shè)計：第一，基礎(chǔ)實驗：即將課堂教學(xué)中涉及的算法通過編程來實現(xiàn)，這有利于學(xué)生掌握程序設(shè)計的基本技巧。第二，開放性實驗：要求組建學(xué)習(xí)小組，各小組選擇或自擬一個題目，遵循軟件設(shè)計思想來完成一個軟件項目。包括：程序的構(gòu)思—模型建立、設(shè)計—算法設(shè)計、抽象數(shù)據(jù)類型實現(xiàn)、實施—應(yīng)用程序編寫、運(yùn)行—程序測試、展示和書寫文檔。通過項目實施訓(xùn)練學(xué)生的工程意識和程序開發(fā)能力。

3教學(xué)方法改革

（1）項目驅(qū)動教學(xué)

首先使學(xué)生對每種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在現(xiàn)實中的應(yīng)用有一個清晰的認(rèn)識，在任務(wù)的驅(qū)動下激發(fā)學(xué)生的求知欲，改變學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，主動去探索、去學(xué)習(xí)。與此同時，教師在教學(xué)時，始終圍繞項目開展教學(xué)，通過對項目進(jìn)行分析，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到用現(xiàn)有知識結(jié)構(gòu)去實現(xiàn)該項目存在的問題，自然而然地將學(xué)生引入到嶄新的知識領(lǐng)域，從而幫助學(xué)生拓寬視野。以問題的形式，啟發(fā)學(xué)生思考實現(xiàn)的方法，學(xué)生在這種學(xué)習(xí)環(huán)境下，能認(rèn)識各個知識點在現(xiàn)實中的應(yīng)用，因而獲得學(xué)習(xí)的動力，化被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，并將學(xué)習(xí)的目標(biāo)從對理論的理解轉(zhuǎn)化到具體的實現(xiàn)上來，以此來提高自身程序編寫的綜合素養(yǎng)。

（2）分組教學(xué)法

在實踐教學(xué)中，采取項目組的形式，將全班學(xué)生分成幾個項目組，一般4~6人為一組，完成一個自選項目，每個組配有一個組長。從項目的分析、抽象數(shù)據(jù)類型的定義、算法設(shè)計到編程實現(xiàn)及最終測評，全部由組長負(fù)責(zé)組織各項學(xué)習(xí)活動，組員協(xié)作完成。教師在項目實施過程中充當(dāng)總工程師的角色，有目的地引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)新知識，解決處理項目中遇到的困難，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊合作、解決問題等綜合能力，提高了理論水平和實踐操作技能[4]。

（3）互動式教學(xué)法

在項目教學(xué)中，學(xué)生代表將對每個項目的實施過程制作相應(yīng)的文檔，上講臺講解，并與大家進(jìn)行交流討論，以此強(qiáng)化學(xué)生的質(zhì)量意識，促進(jìn)相互學(xué)習(xí)。同時，為了提高實踐效果，教師應(yīng)對軟件編寫的每個環(huán)節(jié)嚴(yán)格把關(guān)。每個小組應(yīng)派出代表在班級匯報程序設(shè)計的進(jìn)展及思路，以及每位學(xué)生在設(shè)計過程中充當(dāng)?shù)慕巧统袚?dān)的工作，并展開討論，這樣可以在一定程度上減少搭順風(fēng)車的現(xiàn)象，同時通過讓學(xué)生參與教學(xué)的各個環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

（4）網(wǎng)絡(luò)教學(xué)法

利用現(xiàn)代化信息技術(shù)服務(wù)教學(xué)是當(dāng)前教學(xué)改革一個主流趨勢。在《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》的教學(xué)中，除了課堂教學(xué)以外，我們應(yīng)充分利用現(xiàn)有環(huán)境給學(xué)生提供更為豐富的教學(xué)資源。針對重要知識點，制作視頻教程，通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺共享，使得課堂教學(xué)能順利圍繞項目的實現(xiàn)來展開。此外，通過網(wǎng)站的在線答疑、留言板等功能，搭建了一個學(xué)生之間、師生之間的交流平臺，及時幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)中的各種問題，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性?？傊虒W(xué)方法的改革旨在提高學(xué)生項目實踐能力、自主學(xué)習(xí)的能力和團(tuán)隊協(xié)作的能力。

4考核形式改革

要保證教學(xué)效果，考核形式就不能局限于單一的期末考核方式，必須有一套合理的考核標(biāo)準(zhǔn)。CDIO標(biāo)準(zhǔn)中，要求學(xué)生的基本個人能力和人際能力、產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)構(gòu)建能力以及學(xué)科知識都要融入到專業(yè)考核之中，通過多元化的考核機(jī)制，不僅能測評學(xué)生對理論知識的掌握程度，更能對學(xué)生的探索性、分析問題能力、工程能力進(jìn)行全面的評估。本課程的考試改革方式如下：①平時成績，占20%，包括課堂紀(jì)律、出勤及微型項目完成后提交作業(yè)的完成情況；②項目成績，占50%，由項目小組長與組內(nèi)成員根據(jù)成員在項目中做出的貢獻(xiàn)和團(tuán)隊合作態(tài)度和能力以及創(chuàng)新能力來共同評定，要求項目小組對項目進(jìn)行總結(jié)，各成員陳述自己完成的工作和收獲；③期末成績，占30%，由于該課程要求學(xué)生不僅掌握程序設(shè)計的基本思路，還要求具備程序?qū)崿F(xiàn)的能力，在此，將期末考試通過上機(jī)方式進(jìn)行考核，主要考察內(nèi)容包括基礎(chǔ)理論、算法設(shè)計以及程序編寫能力。這種考核方式將考核貫穿于整個教學(xué)過程的始終，有利于控制每個教學(xué)環(huán)節(jié)，有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺性和主動性，有利于培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊協(xié)作、溝通能力，避免了突擊應(yīng)付考試的現(xiàn)象，能顯著提高教學(xué)效果。

5CDIO教學(xué)實施中應(yīng)注意的問題

通過在教學(xué)中引入CDIO的思想，使學(xué)生不僅能了解軟件項目的設(shè)計流程，而且還能掌握本課程的主要知識和軟件開發(fā)技術(shù)，并逐步形成軟件開發(fā)能力。但是，項目的實施卻不是紙上談兵，需要教師精心設(shè)計每個教學(xué)環(huán)節(jié)，除此之外，我們認(rèn)為，CDIO教學(xué)實施還需要注意以下幾個方面的問題：（1）教師應(yīng)提升自身的項目經(jīng)驗教師應(yīng)參加項目實訓(xùn)，提升自身的項目經(jīng)驗，這樣才能在教學(xué)過程中做到有的放矢、游刃有余。教師在教學(xué)實施過程中，要注意把握指導(dǎo)的尺度，有效引導(dǎo)學(xué)生，既不能完全掌控實施過程，也不能放任自流，應(yīng)將教師指導(dǎo)與鼓勵學(xué)生主動性、創(chuàng)新性有效結(jié)合起來。（2）注重課程之間的橫向聯(lián)系要開展企業(yè)的工程項目，僅具備《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程知識，是做不到的，特別是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計，所以，需要學(xué)生將相關(guān)課程有機(jī)聯(lián)系起來。（3）學(xué)生應(yīng)充分發(fā)揮主觀能動性在學(xué)習(xí)中提倡“自主設(shè)計、自己動手、自由探索”，提高學(xué)生分析、解決問題的能力，還要鼓勵學(xué)生積極參與項目小組活動，將個人職業(yè)技能與小組協(xié)作能力緊密結(jié)合，不斷提升CDIO工程能力[5]。

作者：陳紅琳 單位：安徽財經(jīng)大學(xué)管理科學(xué)與工程學(xué)院