劉華敏

（安徽文達(dá)信息工程學(xué)院計算機(jī)工程學(xué)院，安徽 合肥 231201）

CDIO在《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程教改模式中的應(yīng)用

劉華敏

（安徽文達(dá)信息工程學(xué)院計算機(jī)工程學(xué)院，安徽 合肥 231201）

以應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)模式、師資力量及學(xué)生基礎(chǔ)相對薄弱的情況作為研究對象，將CDIO的理念引入到《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》的教改中，結(jié)合CDIO的思想，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，教學(xué)方法和實驗課進(jìn)行改革，提出一些想法，旨在消除學(xué)生學(xué)習(xí)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》產(chǎn)生的畏難情緒，提高抽象思維能力.

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；CDIO；改革

0 引言

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是計算機(jī)學(xué)科的骨干基礎(chǔ)課程，是計算機(jī)、信息、自動化等專業(yè)學(xué)生必備的專業(yè)基礎(chǔ)，是本科教學(xué)的重中之重.《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是比較難學(xué)的一門課程.因算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)抽象性的特點，很多初學(xué)者上課能聽懂老師講解的內(nèi)容，實踐課很難靈活運用所學(xué)的知識編寫程序.然而實驗課是培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力、思維發(fā)散與解決實際問題的一條有效途徑.為了達(dá)到這個要求，實驗課以項目設(shè)計為導(dǎo)向、以能力提升為需求的培養(yǎng)模式對當(dāng)前的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》教學(xué)進(jìn)行改革［1］.

1 《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》的教學(xué)中存在的問題

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》的教學(xué)內(nèi)容以抽象能力強(qiáng)、算法復(fù)雜等特點著稱，學(xué)生學(xué)習(xí)時很難掌握所學(xué)的內(nèi)容，這嚴(yán)重的影響了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性.為了能改變這種現(xiàn)狀，針對當(dāng)前高?！稊?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》教學(xué)中普遍存在的問題進(jìn)行探討：

1.1 基礎(chǔ)知識比較薄弱

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》這門課程不僅要求學(xué)生邏輯思維與抽象能力強(qiáng)，而且要求能將抽象的思維與實際問題相結(jié)合，解決實際問題的能力.但應(yīng)用型本科高校的學(xué)生基礎(chǔ)較差，前驅(qū)課程C語言“指針”和“文件”這兩部分的知識點因課時壓縮，基本上處于零應(yīng)用狀態(tài).隨著《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程內(nèi)容的難度增大、越來越難理解，學(xué)生就出現(xiàn)了畏難的情緒，學(xué)習(xí)興趣漸漸的減弱，甚至有部分學(xué)生開始厭學(xué)、逃課.

1.2 教學(xué)方面的不足

①學(xué)時壓縮，理論與實驗課的課時分配不成比例，影響實驗課的教學(xué)效果.

②年輕教師在教學(xué)中離不開教材和課件，丟棄黑板的應(yīng)用.

2 結(jié)合CDIO教育模式，對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及考試方式進(jìn)行改革

CDIO工程教育的教學(xué)模式是將工程產(chǎn)品、生產(chǎn)流程和生產(chǎn)系統(tǒng)的生命周期抽象為“構(gòu)思、設(shè)計、實施、操作”四個階段，將CDIO的理念應(yīng)用到教學(xué)中，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計通俗易懂的小項目，使學(xué)生在真實的情景中拓散思維，實現(xiàn)“做中學(xué)”，加強(qiáng)學(xué)生邏輯推理能力和系統(tǒng)思維能力的培養(yǎng)［5］.結(jié)合這個目標(biāo)，從以下幾個方面進(jìn)行改革：

2.1 教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整

為使CDIO的培養(yǎng)模式能在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)中得到充分體現(xiàn)，采用探究式課堂教學(xué)(Inquiringbased Learning)和實踐教學(xué)(Experimental Learning)新理念來貫穿整個教學(xué)［2］；其主要內(nèi)容為：（1）更新教學(xué)觀念，從傳統(tǒng)的“老師要我學(xué)”轉(zhuǎn)變到“我要學(xué)”的教學(xué)新理念，培養(yǎng)學(xué)生“好學(xué)”；（2）在教學(xué)過程中，將理論知識與實際問題相結(jié)合，從解決實際問題引出所學(xué)的理論知識，讓學(xué)生學(xué)以致用.教學(xué)內(nèi)容調(diào)整如表1所示：

表1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

2.2 教學(xué)方法的改革

針對應(yīng)用型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的教學(xué)，基于CDIO的教育模式的理念，改革傳統(tǒng)的教學(xué)思路和方法，已成為目前教學(xué)改革探討的對象.

（1）多媒體與黑板的有機(jī)結(jié)合

事實上,我國高?！稊?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》的教學(xué)仍以講授為主，只是講解相應(yīng)的知識點時，打破傳統(tǒng)的理論內(nèi)容的教學(xué)，而是注重實用性的教學(xué).例如講解單鏈表的插入、刪除時，老師用粉筆在黑板上畫幾個結(jié)點，邊解釋邊連/刪除結(jié)點的直觀圖操作，學(xué)生看到老師這準(zhǔn)確、規(guī)范、精煉的語言表達(dá)能力和形象的操作，學(xué)生邊聽邊思考，很容易接受后續(xù)的插入、刪除算法的內(nèi)容.老師在講解折半查找算法時，可以用PPT動畫演示low、high和mid值之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，生動的箭頭跳躍，告訴學(xué)生在滿足什么條件下low、high值的修改；在講解二叉樹遍歷時，先在黑板上繪制出一棵二叉樹，以簡單的先序“根左右”的規(guī)則進(jìn)行遍歷，充分發(fā)揮黑板的作用，學(xué)生跟著老師一起尋找“根”結(jié)點，繪出直觀圖活躍課堂氣氛，營造輕松的學(xué)習(xí)氛圍.然后講解中序和后序遍歷，學(xué)生就很容易把握遍歷的思想，為“教學(xué)互長”提供新的方法.

(2)提高抽象思維能力的培養(yǎng)

算法是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的精髓，抽象思維能力和邏輯結(jié)構(gòu)是算法的靈魂［6］.老師在講授教學(xué)內(nèi)容時要重點闡述算法的思想，用動態(tài)的步驟而不能用實現(xiàn)的程序逐步演示算法的執(zhí)行過程.對學(xué)生而言,抽象的算法聽懂易、自己動手寫就困難重重.為了提高學(xué)生的抽象思維能力的培養(yǎng),一種簡單有效的訓(xùn)練途徑是鍛煉學(xué)生的抽象表述能力，也是在學(xué)習(xí)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》時得到的一種難能可貴的訓(xùn)練機(jī)會.因此《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》教改的過程中需強(qiáng)化學(xué)生的抽象思維能力的表達(dá).

2.3 考核方式的改革

根據(jù)CDIO的第11項標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)構(gòu)建“能力本位”的評價體系，對學(xué)生的個人能力和業(yè)務(wù)能力進(jìn)行綜合評價，扭轉(zhuǎn)當(dāng)前的“一張試卷定成績”的傳統(tǒng)課程考核方式［4］.對傳統(tǒng)的考核方式進(jìn)行改革，改革后的成績合成為：考勤和態(tài)度20%，實踐課(+報告)20%，項目和任務(wù)30%，期末考試30%.期末考試，采用筆試，題目由學(xué)院老師統(tǒng)一出題.從傳統(tǒng)的單一的筆試轉(zhuǎn)向綜合能力的測評，平時上機(jī)實踐能力較強(qiáng)的可以加分.

實踐課：根據(jù)知識點的難易和學(xué)生完成的實際情況進(jìn)行實驗成績的判定.

項目和任務(wù)：用虛擬的項目進(jìn)行任務(wù)驅(qū)動設(shè)計個人項目、團(tuán)隊項目進(jìn)行驅(qū)動，綜合評價和評分，強(qiáng)調(diào)動手能力訓(xùn)練，強(qiáng)化實踐技能培養(yǎng).

表2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)驗證性實驗題目

表3 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計性實驗題目

3 實踐教學(xué)的設(shè)計

因課時壓縮，《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》這門課程旨在培養(yǎng)學(xué)生將抽象思維能力轉(zhuǎn)化為實際應(yīng)用，解決實際問題.因此實驗課根據(jù)教學(xué)內(nèi)容靈活安排驗證性與設(shè)計性實驗，設(shè)計難度適中的題目，以供學(xué)生選題，積極的調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣.

等級1：學(xué)生按照軟件的整個生存周期，從需求獲取、需求分析、設(shè)計、編碼實現(xiàn)到調(diào)試等階段編寫實現(xiàn)的程序.學(xué)生可以選擇4人一組，分工合作，分?jǐn)?shù)從90分計算.

等級2：學(xué)生查閱參考教材和Internet，設(shè)計簡單的算法，編寫程序和調(diào)試.學(xué)生可以選擇3人一組，分工合作，分?jǐn)?shù)從75分計算.

等級3：編寫項目需求的流程圖，能運行程序.學(xué)生可以選擇2人一組，分工合作，分?jǐn)?shù)從65分計算.

4 結(jié)束語

教學(xué)改革以CDIO“學(xué)生主動學(xué)習(xí)”標(biāo)準(zhǔn)為指導(dǎo)方針，圍繞應(yīng)用型本科高校的培養(yǎng)目標(biāo)［3］，以社會需求操作技術(shù)性人才為依據(jù)，對學(xué)生的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和實驗環(huán)境進(jìn)行改革，讓學(xué)生在實際問題的項目環(huán)境和素質(zhì)教育環(huán)境中學(xué)習(xí)做人做事、與人和平共處，團(tuán)結(jié)合作的能力.

［1］張銘，王騰蛟，趙海燕.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法［M］.北京：高等教育出版社，2008.——普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材.

［2］張銘，趙海燕等.北京大學(xué)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法”教學(xué)設(shè)計［J］.計算機(jī)教育,2008，(20):5-11.

［3］周玉林，賴鑫生.《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》教改中的問題研究與探討［J］.上饒師范學(xué)院學(xué)報，2008，（3）.

［4］李王國，張曉東，汪菊英.創(chuàng)新構(gòu)建基于CDIO工程教育理念“3+1”人才培養(yǎng)模式的研究［J］.廣東白云學(xué)院學(xué)報.2011，（1）.

［5］偶寶昌，卓敏，高健.基于CDIO理念的《路基路面工程》課程考核模式改革研究［J］.

［6］鐘美.以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)改革［J］.計算機(jī)教育,2014,(14):26-29.

［責(zé)任編輯：卓影］

Research on the M ode of Curriculum Reform of“Data Structures”Based on CDIO

LIU Hua-min
(Schoolof Comper Engineering,AnhuiWonder University of Information Engineering Hefei,231201)

According to the condition that the educational objectives,teaching model,teacher resource and the studentswhose applied professionals are relatively weak,the educationalmodel of CDIO advanced engineering is referenced in curriculum reform of<>.Conbied with CDIO idea we put forward some ideas to opitmize the teaching content,teaching methods and experimental courses reform,a eliminate students'afraid with data structure,to improve the cultivation of abstract thinking ability.

data structures;CDIO;reform

G 642

B

1672-402X（2016）02-0130-03

10.13408/j.cnki.gjsxb.2016.02.028

2015-12-06

安徽省省級質(zhì)量工程教學(xué)研究重點項目“基于項目和實踐技能的應(yīng)用型本科《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)改革研究”研究成果，項目編號：2014jyxm427

劉華敏（1978-），女，安徽安慶人，安徽文達(dá)信息工程學(xué)院講師.研究方向：數(shù)據(jù)挖掘、程序設(shè)計和網(wǎng)頁設(shè)計.