黃鴻柳

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?近年來，國家大力推行和實施大數(shù)據(jù)發(fā)展戰(zhàn)略，推動和促進大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。為了應(yīng)對大數(shù)據(jù)時代的到來，教育部積極推行新工科建設(shè)。作為計算機專業(yè)的基礎(chǔ)課程，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程傳統(tǒng)的教學已無法滿足新形勢下的要求。針對教學中存在的問題，提出以學生為主體、教師為主導、案例導向、理論向?qū)嵺`轉(zhuǎn)換的教育教學理念，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程與專業(yè)能力、特色育人、實踐創(chuàng)新緊密聯(lián)系。構(gòu)建了“整合教學資源、完善教學體系、創(chuàng)新教學模式、融合教學育人、突出教學效果”的創(chuàng)新舉措，全面提升學生的能力，實現(xiàn)人才培養(yǎng)的目標。

[關(guān) ? ?鍵 ? 詞] ?新工科;數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程;教學改革

[中圖分類號] ?G642 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼] ?A ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文章編號] ?2096-0603（2022）28-0118-03

一、引言

近年來，由于科技以及互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的飛速發(fā)展，人們的生活方式發(fā)生了巨大的改變，獲取的信息開始變得既快捷又豐富，也推動我們進入了一個“大數(shù)據(jù)時代”。國家大力推行和實施大數(shù)據(jù)的發(fā)展戰(zhàn)略，推動和促進大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。為了應(yīng)對大數(shù)據(jù)時代的到來，教育部積極推行新工科建設(shè)，為新興產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力、實踐能力的復合型人才[1]。物聯(lián)網(wǎng)工程、計算機科學與技術(shù)、數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術(shù)等專業(yè)被列為新工科建設(shè)的目標。三部委聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于引導部分地方普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變的指導意見》明確提出培養(yǎng)應(yīng)用型技術(shù)技能型人才是應(yīng)用型本科院校的定位。在大數(shù)據(jù)時代的背景下，培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型技術(shù)技能人才，使其適應(yīng)時代變化，是計算機專業(yè)課程教學的改革目標。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法是一門核心專業(yè)基礎(chǔ)課，其著重培養(yǎng)學生運用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法基本理論分析和解決問題的能力，為后續(xù)專業(yè)課學習提供理論基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法教學通常是從課程的知識體系角度出發(fā)，強調(diào)課程的教學內(nèi)容，課程目標的設(shè)定更多考慮的是知識的完整性，而非學生學習課程之后應(yīng)該獲得的能力[2]。加之該課程內(nèi)容較多、算法抽象、難度系數(shù)較高，學生對前期課程掌握不好，編程思維及能力較弱，致使學生在學習過程中逐漸失去信心。針對課程教學中存在的問題，提出遵循以學生為主體、教師為主導、案例導向、理論向?qū)嵺`轉(zhuǎn)換的教育教學理念，提出了解決數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法實踐教學瓶頸問題的方案[3]，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程與專業(yè)能力、特色育人、實踐創(chuàng)新緊密聯(lián)系。構(gòu)建了“整合教學資源、完善教學體系、創(chuàng)新教學模式、融合教學育人、突出教學效果”的創(chuàng)新舉措，全面提升學生的實踐創(chuàng)新能力。

二、課程基本情況與目標

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法是一門專業(yè)核心基礎(chǔ)課，其著重培養(yǎng)學生運用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法基本理論分析和解決問題的能力，為后續(xù)專業(yè)課學習提供理論基礎(chǔ)。其教學目標是培養(yǎng)學生運用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的知識來分析和解決問題，擴展學生的知識體系，引導學生自主研究和學習，培養(yǎng)學生的專業(yè)學習興趣，鼓勵學生勇于探索，積極創(chuàng)新，提高學生的團隊協(xié)作能力，并為學生學習操作系統(tǒng)原理、數(shù)據(jù)庫原理等后繼課程奠定堅實的基礎(chǔ)。在緊緊圍繞如何建設(shè)應(yīng)用型本科院校的前提下，積極探索課程的教學改革，完善教學大綱、授課計劃、課程標準、教學設(shè)計及課件等。

課程的知識目標使學生掌握集合、線性表、樹、圖四種不同邏輯結(jié)構(gòu)的特征及存儲形式;理解了現(xiàn)實世界具有不同邏輯結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)模型在計算機中是如何實現(xiàn)的;能力目標是通過本課程學習，學生理解原理，掌握方法，熟練應(yīng)用，能夠創(chuàng)造性地應(yīng)用各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法設(shè)計性能優(yōu)、效率高、可讀性強、易維護的程序，解決實際問題，提高學生的學習能力、探索研究的能力;價值目標是以立德樹人為根本，實現(xiàn)專業(yè)課與思想政治教育的有機融合，將德育滲透、貫穿整個教學大綱中，幫助學生樹立社會主義核心價值觀、人生觀、政治觀、道德觀和法治觀，在教學中引入不同的實例擴展學生知識體系，引導學生自主學習、研究，鼓勵學生勇于探索，敢于創(chuàng)新，潛移默化地感染學生，達到育人的目的。

三、現(xiàn)有課程教學中存在的問題

（一）缺乏專業(yè)能力的培養(yǎng)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程是一門內(nèi)容抽象、學習難度較大的專業(yè)課程，針對計算機專業(yè)一、二年級學生開設(shè)，此階段的學生對于計算機專業(yè)充滿好奇心，大一已經(jīng)完成了計算機導論、高級語言程序設(shè)計-C語言、離散數(shù)學等課程的學習，熟悉C語言，對算法有一定的了解，能畫出流程圖。但對是否能學習和掌握編程方法疑慮，編程能力有限，缺乏實踐經(jīng)驗。在實際教學中我們發(fā)現(xiàn)課程學習結(jié)束后，學生對學過的知識不知道如何應(yīng)用到實踐中，其原因在于：（1）該門課程具有較強的理論性和實踐性，知識的理解相對比較抽象，難于掌握。（2）教師沒有注意培養(yǎng)學生的興趣，學生被動地接受知識。（3）由于課程內(nèi)容較多，很多教師只注重各個知識點的介紹，而忽視了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的整體性和連續(xù)性。作為核心專業(yè)基礎(chǔ)課程，針對如何提高學生的專業(yè)技術(shù)能力，特別是實踐編程能力的應(yīng)用，體現(xiàn)應(yīng)用型目標的培養(yǎng)是教學改革中迫切需要解決的問題。

（二）缺乏特色育人的培養(yǎng)

在傳統(tǒng)模式教學過程中，教師通過傳統(tǒng)的傳授知識、舉例、布置實驗等實現(xiàn)教學。課程的教學目標在于讓學生掌握基礎(chǔ)知識和培養(yǎng)學生解決問題的能力，對學生的思想教育教學不明顯。如何在新工科教學理念下融入育人特色，挖掘課程中蘊含的思政元素，發(fā)揮課程育人的作用，寓價值觀引導于知識傳授和能力培養(yǎng)中，培養(yǎng)符合社會主義建設(shè)要求的接班人也是教學改革中迫切需要解決的問題。

（三）缺乏實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

本課程內(nèi)容的抽象性和邏輯性較強，有些學生在學習中會因為理論跟實踐銜接得不夠緊密，無法將所學算法融會貫通，并通過具體語言編碼調(diào)試出來，從而降低學習積極性。同時學生程序設(shè)計基礎(chǔ)薄弱，缺乏計算思維能力，對課堂實訓重視度不夠，達不到預期的教學效果。

四、實際教學中的改革創(chuàng)新

針對教學中長期存在的痛點問題，采用“整合教學資源、完善教學體系、創(chuàng)新教學模式、融合教學育人、突出教學效果”的創(chuàng)新舉措，把數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法與專業(yè)能力、特色育人、實踐創(chuàng)新緊密聯(lián)系起來，全面解決教學過程中存在的問題。

（一）整合課程資源，建立完善的課程教學體系

教學團隊從原理課程、實踐課程、網(wǎng)絡(luò)資源等方面進一步提煉、優(yōu)化課程教學資源，重構(gòu)資源體系。對理論部分知識，錄制相關(guān)教學視頻;挑選出經(jīng)典的題型，制作課程作業(yè)庫;通過網(wǎng)頁插入式在線測試、網(wǎng)上作業(yè)提交和批改等，追蹤學生的學習情況;建立課程學習教學群促進師生之間、學生之間進行資源共享、問題交流和協(xié)作學習。表1為團隊成員共同努力下的成果，經(jīng)過整合相關(guān)的教學資源，教師授課內(nèi)容變得更豐富，教學設(shè)計更有特色，考核方式更靈活，同時也大大提高了學生學習的積極性及主動性。

（二）改變傳統(tǒng)的教學方法，探索新的教學模式

為了更好地適應(yīng)現(xiàn)代教學模式，采用線上線下混合教學模式，線上教學以學生為中心，學生通過線上教學視頻自主學習理論知識，教師通過發(fā)布學習任務(wù)、作業(yè)以及測驗及時跟蹤及了解學生的學習情況。線下教學以教師為主，教師結(jié)合學生線上學習情況，對重難點部分進行更進一步的講授，并設(shè)計實踐活動，指導學生通過實驗實踐鞏固知識點，通過線上及時輔導、線下及時反饋、線上線下討論等方式促進師生之間的交流。圖1數(shù)據(jù)反映出，經(jīng)過團隊成員的共同努力，線上教學資源不斷增加，學生參與線上課程學習的比例也逐年增多。

（三）融入思政元素，深化特色思政建設(shè)

在課程講授過程中以教學內(nèi)容為載體，將思政案例制作成文檔、視頻、多媒體課件等形式，上傳至線上教學平臺。在實際教學過程中，以立德樹人為根本，實現(xiàn)專業(yè)課與思想政治教育的有機融合，如以金典的算法為例，講解算法實現(xiàn)的同時，展示算法研究的歷史，使學生體會到科學研究的艱辛和科學家堅忍不拔的品質(zhì)，將德育滲透、貫穿整個教學大綱中，幫助學生樹立社會主義核心價值觀、人生觀、道德觀;在教學中引入不同的實例擴展學生知識體系，結(jié)合學科和專業(yè)特點，設(shè)計了課程思政案例，將所學內(nèi)容知識與專業(yè)知識緊密結(jié)合，使學生不僅認識到學習數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法知識的重要意義，同時還潛移默化地進行了專業(yè)教育，激發(fā)了學生的學習興趣。在課后作業(yè)和實驗設(shè)計過程中，引導學生自主學習，積極探究知識的實際應(yīng)用，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。

（四）“以賽促學、以賽促教”，培養(yǎng)學生的實踐應(yīng)用能力

在新工科教育理念下，高校的人才培養(yǎng)更偏向培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神的應(yīng)用型人才，而技能大賽是實現(xiàn)這一目標的最好途徑。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程的理論知識在ACM程序設(shè)計大賽能得到很好的應(yīng)用。在近幾年的教學中，為了提高學生的實踐應(yīng)用能力，鼓勵學生多參加本學科內(nèi)的技能大賽。教師和學生都能在大賽中成長。大賽表面上是賽學生，實際是在賽教師，大賽要求指導教師具有扎實的理論知識、更高的專業(yè)實踐能力和技能水平。教師通過指導學生參加大賽，實踐教學能力和水平都得到相應(yīng)的提高，教學理念得到更新，教學觀念得到轉(zhuǎn)變，學習新知識、新設(shè)備、新技能;通過大賽，學生能把課堂上所學的知識應(yīng)用到實際比賽中，在比賽中不斷地磨煉、升華。

五、課程教學創(chuàng)新成果

（一）學生的學習效果顯著提升

經(jīng)過教學創(chuàng)新改革，學生的學習積極性和主動性大大增強，期末綜合成績優(yōu)良率有所提高，學生的團隊精神、編程思維及編程能力明顯提高，學生對課程滿意度、對任課教師的評價較高。通過圖2三年教學創(chuàng)新改革成效對比發(fā)現(xiàn)，課程的及格率、優(yōu)秀率顯著提升。

（二）學生的實踐創(chuàng)新能力得到提升

在課程教學創(chuàng)新改革中，授課教師通過精心設(shè)計教學環(huán)節(jié)，不斷改變教學方法，將課堂的主動權(quán)慢慢還給學生，提倡自主學習，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，提高教學質(zhì)量。在培養(yǎng)學生實踐能力的過程中，更多學生參與到大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、技能競賽中，獲獎項目和人數(shù)逐年增加。近三年來，學生參加“泰迪杯”數(shù)據(jù)挖掘比賽獲得二等獎;2019、2020年參加廣西大學生人工智能設(shè)計大賽獲得一等獎7項、二等獎12項。學生還參加計算機相關(guān)的其他學科競賽項目，如大學生程序設(shè)計大賽、計算機學會軟件測試技能、藍橋杯等各種級別的賽事，成績喜人。

（三）教師的教研水平明顯提高

在課程教學創(chuàng)新改革中，教師的教學理念不斷更新，教學觀念得到轉(zhuǎn)變，學習新知識、新設(shè)備、新技能，運用先進的多層次的教學方法改變傳統(tǒng)的教學方式。近三年來，團隊教師共主持參與科研教研項目5余項，撰寫科研教研論文10余篇;課程也被列為校級優(yōu)質(zhì)示范性課程及校級課程思政示范性建設(shè)項目;教師獲得區(qū)級青賽二等獎。

六、結(jié)語

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程經(jīng)過幾年教學創(chuàng)新的探索和實踐，實現(xiàn)了從傳統(tǒng)課堂向智慧課堂、知識課堂向能力課堂、灌輸課堂向?qū)嵺`課堂、封閉課堂向開放課堂的轉(zhuǎn)變。在今后的教學中，要充分利用“互聯(lián)網(wǎng)+”的時代特色，整合教學資源，完善教學體系，創(chuàng)新教學模式，使學生樂學、愛學。

參考文獻：

[1]顏慧.基于新工科教育理念《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法分析》課程教學改革與實踐[J].電腦知識與技術(shù)，2021，17（4）：152-153.

[2]陳黎黎，國紅軍.OBE理念下軟件工程專業(yè)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法”課程教學改革研究[J].遼寧科技學院學報，2021，23（5）：38-40.

[3]王金環(huán).新工科背景下《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》應(yīng)用型教學改革創(chuàng)新研究[J].湖北農(nóng)機化，2019（20）：99-100.

編輯 栗國花