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(gè)層次：數(shù)據(jù)模型、算法設(shè)計(jì)以及應(yīng)用實(shí)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(shí)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(jì)是偽碼算法，是最后解決問題的程序原型；應(yīng)用實(shí)現(xiàn)則是算法的具體編程實(shí)現(xiàn)。通過對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化和重組，注重理論知識(shí)的教學(xué)方法，加強(qiáng)工程實(shí)踐課程，力求做到提高課堂教學(xué)質(zhì)量、加強(qiáng)知識(shí)的實(shí)踐性、工程性和科學(xué)性，培養(yǎng)社會(huì)需求的工程人才。教學(xué)內(nèi)容的分層設(shè)計(jì)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(jì)的全過程。改變過去一味重視基礎(chǔ)理論、算法設(shè)計(jì)、忽視程序編寫、應(yīng)用的狀況。

2教學(xué)實(shí)踐改革

CDIO是“做中學(xué)”原則和“基于項(xiàng)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(shí)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(xiàng)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(shí)任務(wù)或活動(dòng)的重要性[2]。結(jié)合《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程自身的特點(diǎn)，在教學(xué)中按照從問題到程序的項(xiàng)目設(shè)計(jì)思路，從以下四個(gè)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(jì)抽象數(shù)據(jù)類型；②算法設(shè)計(jì)；③實(shí)現(xiàn)抽象數(shù)據(jù)類型；④程序編寫與調(diào)試。與該知識(shí)框架相對(duì)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(gè)方面的能力：①軟件需求分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力；②實(shí)現(xiàn)方案設(shè)計(jì)能力：③編寫代碼和項(xiàng)目測(cè)試能力；④學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作和溝通能力。圖1為項(xiàng)目能力培養(yǎng)框架，圍繞課程基本理論，通過引入項(xiàng)目教學(xué)，對(duì)各個(gè)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(gè)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(shí)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(bào)告。通過這種方式，學(xué)生認(rèn)識(shí)到該課程在本專業(yè)知識(shí)體系結(jié)構(gòu)中的重要地位和對(duì)提升編程能力的核心作用，以及課程在現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的應(yīng)用情況，只有認(rèn)識(shí)到這幾點(diǎn)，學(xué)生才能有學(xué)習(xí)的主動(dòng)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(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的理論教學(xué)項(xiàng)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(gè)個(gè)小型項(xiàng)目的真實(shí)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(shí)現(xiàn)項(xiàng)目。這種方法將過去的“知識(shí)傳授為目標(biāo)的”傳統(tǒng)教學(xué)模式改為以“知識(shí)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]。基于CDIO的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》的教學(xué)要求立足項(xiàng)目的生命期來展開，以項(xiàng)目為載體，教學(xué)活動(dòng)圍繞項(xiàng)目來展開，從基本理論入手，培養(yǎng)學(xué)生的算法設(shè)計(jì)技能，編程能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。為此，本文設(shè)計(jì)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(gè)知識(shí)點(diǎn)設(shè)置一個(gè)相應(yīng)的項(xiàng)目，并根據(jù)項(xiàng)目設(shè)置理論教學(xué)環(huán)節(jié)。這種將項(xiàng)目融入到各個(gè)知識(shí)點(diǎn)中的教學(xué)思想，讓學(xué)生從主觀上對(duì)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程有一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)的同時(shí)，還使得他們?cè)谌蝿?wù)驅(qū)動(dòng)下學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識(shí)，提升編程能力。這點(diǎn)正符合項(xiàng)目教學(xué)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)的課程體系改革的目標(biāo)。

（3）分層次的實(shí)踐教學(xué)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)對(duì)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(jì)實(shí)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(diǎn)，我們將實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行分層設(shè)計(jì)：第一，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)：即將課堂教學(xué)中涉及的算法通過編程來實(shí)現(xiàn)，這有利于學(xué)生掌握程序設(shè)計(jì)的基本技巧。第二，開放性實(shí)驗(yàn)：要求組建學(xué)習(xí)小組，各小組選擇或自擬一個(gè)題目，遵循軟件設(shè)計(jì)思想來完成一個(gè)軟件項(xiàng)目。包括：程序的構(gòu)思—模型建立、設(shè)計(jì)—算法設(shè)計(jì)、抽象數(shù)據(jù)類型實(shí)現(xiàn)、實(shí)施—應(yīng)用程序編寫、運(yùn)行—程序測(cè)試、展示和書寫文檔。通過項(xiàng)目實(shí)施訓(xùn)練學(xué)生的工程意識(shí)和程序開發(fā)能力。

3教學(xué)方法改革

（1）項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)

首先使學(xué)生對(duì)每種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)，在任務(wù)的驅(qū)動(dòng)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(dòng)去探索、去學(xué)習(xí)。與此同時(shí)，教師在教學(xué)時(shí)，始終圍繞項(xiàng)目開展教學(xué)，通過對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行分析，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到用現(xiàn)有知識(shí)結(jié)構(gòu)去實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)目存在的問題，自然而然地將學(xué)生引入到嶄新的知識(shí)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(shí)現(xiàn)的方法，學(xué)生在這種學(xué)習(xí)環(huán)境下，能認(rèn)識(shí)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用，因而獲得學(xué)習(xí)的動(dòng)力，化被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，并將學(xué)習(xí)的目標(biāo)從對(duì)理論的理解轉(zhuǎn)化到具體的實(shí)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(shí)踐教學(xué)中，采取項(xiàng)目組的形式，將全班學(xué)生分成幾個(gè)項(xiàng)目組，一般4~6人為一組，完成一個(gè)自選項(xiàng)目，每個(gè)組配有一個(gè)組長。從項(xiàng)目的分析、抽象數(shù)據(jù)類型的定義、算法設(shè)計(jì)到編程實(shí)現(xiàn)及最終測(cè)評(píng)，全部由組長負(fù)責(zé)組織各項(xiàng)學(xué)習(xí)活動(dòng)，組員協(xié)作完成。教師在項(xiàng)目實(shí)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(shí)，解決處理項(xiàng)目中遇到的困難，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作、解決問題等綜合能力，提高了理論水平和實(shí)踐操作技能[4]。

（3）互動(dòng)式教學(xué)法

在項(xiàng)目教學(xué)中，學(xué)生代表將對(duì)每個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施過程制作相應(yīng)的文檔，上講臺(tái)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(shí)，促進(jìn)相互學(xué)習(xí)。同時(shí)，為了提高實(shí)踐效果，教師應(yīng)對(duì)軟件編寫的每個(gè)環(huán)節(jié)嚴(yán)格把關(guān)。每個(gè)小組應(yīng)派出代表在班級(jí)匯報(bào)程序設(shè)計(jì)的進(jìn)展及思路，以及每位學(xué)生在設(shè)計(jì)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(shí)通過讓學(xué)生參與教學(xué)的各個(gè)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(gè)主流趨勢(shì)。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(duì)重要知識(shí)點(diǎn)，制作視頻教程，通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)共享，使得課堂教學(xué)能順利圍繞項(xiàng)目的實(shí)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(gè)學(xué)生之間、師生之間的交流平臺(tái)，及時(shí)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?，教學(xué)方法的改革旨在提高學(xué)生項(xiàng)目實(shí)踐能力、自主學(xué)習(xí)的能力和團(tuán)隊(duì)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(gè)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(shí)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(cè)評(píng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握程度，更能對(duì)學(xué)生的探索性、分析問題能力、工程能力進(jìn)行全面的評(píng)估。本課程的考試改革方式如下：①平時(shí)成績，占20%，包括課堂紀(jì)律、出勤及微型項(xiàng)目完成后提交作業(yè)的完成情況；②項(xiàng)目成績，占50%，由項(xiàng)目小組長與組內(nèi)成員根據(jù)成員在項(xiàng)目中做出的貢獻(xiàn)和團(tuán)隊(duì)合作態(tài)度和能力以及創(chuàng)新能力來共同評(píng)定，要求項(xiàng)目小組對(duì)項(xiàng)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(jì)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(jì)以及程序編寫能力。這種考核方式將考核貫穿于整個(gè)教學(xué)過程的始終，有利于控制每個(gè)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(dòng)性，有利于培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)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(shí)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(xiàng)目的設(shè)計(jì)流程，而且還能掌握本課程的主要知識(shí)和軟件開發(fā)技術(shù)，并逐步形成軟件開發(fā)能力。但是，項(xiàng)目的實(shí)施卻不是紙上談兵，需要教師精心設(shè)計(jì)每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，除此之外，我們認(rèn)為，CDIO教學(xué)實(shí)施還需要注意以下幾個(gè)方面的問題：（1）教師應(yīng)提升自身的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)教師應(yīng)參加項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)，提升自身的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，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(shí)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(shí)施過程，也不能放任自流，應(yīng)將教師指導(dǎo)與鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)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(xiàng)目，僅具備《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程知識(shí)，是做不到的，特別是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)，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(dòng)性在學(xué)習(xí)中提倡“自主設(shè)計(jì)、自己動(dòng)手、自由探索”，提高學(xué)生分析、解決問題的能力，還要鼓勵(lì)學(xué)生積極參與項(xiàng)目小組活動(dòng)，將個(gè)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(cái)經(jīng)大學(xué)管理科學(xué)與工程學(xué)院