劉淑艷 吳 鵬

摘要:本文針對高職學(xué)院“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程實踐教學(xué)環(huán)節(jié),提出基于迭代化的增量軟件開發(fā)方式開放實踐教學(xué)課堂學(xué)習(xí)情境,設(shè)計了具有實用價值的工作任務(wù)來覆蓋全部課程的知識體系,使學(xué)生能夠親身體驗實際軟件項目開發(fā)工作開展的步驟和方法,在工程實踐中有效地應(yīng)用算法及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識來分析及解決問題。

關(guān)鍵詞:迭代增化增量模型;工作任務(wù);數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

中圖分類號:G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B

1引言

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”是高職學(xué)院計算機(jī)專業(yè)的核心課程,是程序設(shè)計的重要理論技術(shù)基礎(chǔ),為后繼專業(yè)課的學(xué)習(xí)提供必要的基礎(chǔ)知識、基本理論和方法。教學(xué)目的包括:熟練掌握基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法;能應(yīng)用重要的算法策略和分析方法;在實際的工程設(shè)計中應(yīng)用算法。

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”是一門技術(shù)性很強(qiáng)的課程,以高職學(xué)生的思維習(xí)慣和抽象思維能力,在有限的時間里很難對課程的原理和方法的應(yīng)用有清楚的認(rèn)識。他們學(xué)習(xí)更注重知識和理論的應(yīng)用性,而傳統(tǒng)的實驗課缺少有實用價值的工程應(yīng)用設(shè)計,內(nèi)容枯燥而缺乏創(chuàng)造性,學(xué)生的主動性和積極性不高。

為了將嚴(yán)謹(jǐn)抽象的理論教學(xué)延伸至現(xiàn)實生活中的問題情境,提高學(xué)生將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的知識應(yīng)用于實際問題的能力,本文首先提出了基于迭代增量的開發(fā)方式設(shè)計實踐學(xué)習(xí)情境,從接受任務(wù)到任務(wù)完成都遵循“需求分析→數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)/算法設(shè)計→編碼實現(xiàn)→測試”這一基本的工作流程,然后根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程知識體系結(jié)構(gòu)設(shè)計了具有連續(xù)性和序列性的實驗任務(wù),進(jìn)而分析各個任務(wù)如何在迭代增量過程具體實施操作,最后對比傳統(tǒng)的實驗教學(xué)來評價該實踐方法的有效性。

2實驗教學(xué)過程設(shè)計

迭代增量模型是軟件開發(fā)過程中常用的開發(fā)模型,將其引入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實踐教學(xué)中設(shè)置教學(xué)場景,使實踐教學(xué)處于開放狀態(tài),不拘泥課堂內(nèi)外的界限,也不受制于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程通常的總課時數(shù)。將設(shè)計的30個實驗任務(wù)平鋪于整個學(xué)期,每個任務(wù)從接受到任務(wù)完成都遵循“需求分析→數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)/算法設(shè)計→編碼實現(xiàn)→測試”這一基本的工作流程,如圖1所示。

從圖中可知,迭代增量的迭代是通過對核心開發(fā)活動的重復(fù)應(yīng)用,包括了對問題解決方案定義以及解決方案實現(xiàn)的連續(xù)細(xì)化,其中的增量是指:軟件開發(fā)過程中,隨著數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)理論課程知識由少至多的學(xué)習(xí),在一次迭代運行的周期中,學(xué)生對問題的理解以及解決方案提供的功能均會增長,先開發(fā)每個實驗任務(wù)的主要功能模塊,再開發(fā)次要功能模塊,逐步完善,最終開發(fā)出相對完整的符合需求的軟件作品。這樣將整個實踐的全過程都融入在一系列的工程任務(wù)中,在實踐開發(fā)中,其中連續(xù)地組織起來數(shù)個或更多的應(yīng)用,以構(gòu)成一個完整的項目。

學(xué)生按照上面的開發(fā)模型,在實驗課程中引入軟件工程的原理,按照規(guī)范的開發(fā)過程學(xué)習(xí)和應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)原理和方法,故而開展小規(guī)模軟件數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)調(diào)研,設(shè)計,編碼測試工作。另外根據(jù)“軟件技術(shù)應(yīng)用崗位職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”,分析工作過程中的一系列真實職業(yè)角色,指導(dǎo)學(xué)生按照“需求分析員→架構(gòu)架構(gòu)師→編碼員→測試員”等不同角色的轉(zhuǎn)換在迭代增量過程中完成任務(wù),著力培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)能力。

3實驗教學(xué)內(nèi)容的組織與設(shè)計

本課程實踐教學(xué)內(nèi)容的組織、安排的基本思路是遵循迭代增量的開發(fā)基本流程,以真實工作任務(wù)及其工作過程為依據(jù)整合、序化教學(xué)內(nèi)容,精心設(shè)計了30個學(xué)習(xí)性工作任務(wù)。從課程教學(xué)內(nèi)容組織而言,考慮對于正在發(fā)生迅速變革的計算機(jī)領(lǐng)域,選擇那些相對穩(wěn)定、長期有用的、對應(yīng)用領(lǐng)域必不可少的知識結(jié)構(gòu)作為實驗任務(wù)設(shè)計的內(nèi)容。課程教學(xué)內(nèi)容和學(xué)習(xí)工作任務(wù)的總體組織安排如圖2所示。

其中,課程教學(xué)內(nèi)容共計14個專題模塊與30個學(xué)習(xí)工作任務(wù)交叉對應(yīng),全部任務(wù)將所有知識結(jié)構(gòu)迭代覆蓋,各個工作任務(wù)按教學(xué)內(nèi)容的先后依照進(jìn)度逐一展開。30個

結(jié)合具體問題構(gòu)造的軟件設(shè)計工作任務(wù)經(jīng)常會要求學(xué)生“用特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)/算法”來解決某個問題,學(xué)生需要撰寫詳細(xì)的設(shè)計,描述現(xiàn)在要解決的問題和最后的結(jié)果。對于算法的描述,應(yīng)該按照4點要求執(zhí)行:

(1) 算法的中英文描述,提供偽代碼(pseudocode)。

(2) 最少以一個工作例子或圖表來更明確的顯示算法怎樣運作。

(3) 算法正確性的一個證明(或表示)。

(4) 算法執(zhí)行時間的分析。

這樣數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法設(shè)計這一核心工作流程尤為重要,教師必須加強(qiáng)的指導(dǎo)力度,做到邊講邊練、邊學(xué)邊做。而在需求分析過程中,教師帶領(lǐng)學(xué)生深入現(xiàn)實實際獲取和調(diào)研需求,學(xué)生會跟隨理論課知識進(jìn)一步學(xué)習(xí)和調(diào)研,增加需求,迭代需求分析這一核心工作過程。每個任務(wù)持續(xù)的時間和任務(wù)本身的規(guī)模有關(guān),如某個超市購物系統(tǒng)會持續(xù)到學(xué)期末,如后期學(xué)習(xí)的排序,查找會在系統(tǒng)中得到應(yīng)用設(shè)計,整個迭代的過程會持續(xù)至數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程全部結(jié)束,這樣基于迭代增量過程就能發(fā)揮更大作用。而編碼和測試過程則以學(xué)生為主導(dǎo),自主自覺地根據(jù)前期的分析和設(shè)計展開具體的實現(xiàn)過程。在此過程中,學(xué)生覺得編碼過程不再困難,而有想早點實現(xiàn)以見其效的積極想法。對每個任務(wù),以軟件工程流程或者角色為軸線的迭代,學(xué)生在教師的指導(dǎo)下參與所有的工作活動,按照如圖3進(jìn)行多次迭代開發(fā)設(shè)計。

根據(jù)迭代增量的工程流程,我們篩選了主要的項目活動:需求分析、分析設(shè)計、編碼實現(xiàn)、測試、項目管理。理論上,每種軟件工程流程都會對應(yīng)一個單獨的計劃,而且每個軟件工程流程會定義自己的迭代周期和迭代次數(shù)。教師的重要職責(zé)之一就是識別和管理各個任務(wù)與知識結(jié)構(gòu)的依賴關(guān)系,保證各個設(shè)計任務(wù)的順利進(jìn)行。此外,在考核方面重點放在過程考核,強(qiáng)調(diào)素質(zhì)與能力,不再進(jìn)行單獨的課程考核,按照工作任務(wù)評估表對學(xué)生的工作過程進(jìn)行評價,課程成績計算按任務(wù)的難度工作量規(guī)模大小分配權(quán)重,進(jìn)行最后總評,直至完成整個工作任務(wù)的實施。

4實踐教學(xué)評價與結(jié)論

我院從2005年開始在計算機(jī)專業(yè)采用基于迭代化的增量軟件開發(fā)方式開放數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實驗教學(xué),通過實驗對比方法,將3年制計算機(jī)專業(yè)學(xué)生分為實驗組和對照組,從定性和定量兩個方面科學(xué)地觀察實踐課程的教學(xué)效果。通過學(xué)生數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程考試成績的對比分析、問卷調(diào)查以及實踐成果的對比分析,匯總情況如表1所示:

從上表可知,實驗組學(xué)生在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)知識學(xué)習(xí)、分析問題和解決問題能力以及后期專業(yè)知識的學(xué)習(xí)方面均具有更好的效果。此外,后期的問卷調(diào)查結(jié)果也表明,實驗班學(xué)生對課程的總體印象在優(yōu)良以上的占83%,教師對“實施基于迭代增量的實踐課程總體印象”表示“較好”以上的為81%。

目前,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程實驗課程的設(shè)計和實施還存在著一定問題,如同一任務(wù)體系間的相互融合貫通還不夠,在教學(xué)方法上的改革還不足等;將來還需要進(jìn)一步改進(jìn)迭代增量法在教學(xué)情境的實施應(yīng)用,研究和開發(fā)更多實用性實踐課程工作任務(wù),發(fā)揮其在后期專業(yè)課程學(xué)習(xí)中的延伸效果,持續(xù)提高高職計算機(jī)學(xué)生的專業(yè)和工程應(yīng)用設(shè)計能力。

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