李娟

摘 要：為提高數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)效果，滿足“新工科”應(yīng)用型人才培養(yǎng)需求，依據(jù)民辦高校辦學(xué)定位和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)背景進(jìn)行課程建設(shè)，構(gòu)建先進(jìn)的內(nèi)容體系，提出以學(xué)生能力培養(yǎng)為目標(biāo)的實(shí)踐教學(xué)規(guī)劃。以此為基礎(chǔ)，對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)進(jìn)行改革與創(chuàng)新，創(chuàng)建基于“一平三端”教學(xué)系統(tǒng)的智慧化教學(xué)模式。在教學(xué)實(shí)施過程中以學(xué)生為中心，結(jié)合多樣化的教學(xué)方法與過程化評(píng)價(jià)機(jī)制，優(yōu)化教學(xué)過程，提高教學(xué)效率。教學(xué)實(shí)踐及調(diào)查結(jié)果表明：相比傳統(tǒng)教學(xué)班次，改革教學(xué)班次學(xué)生的期末考核平均分提高了13%，表明智慧化教學(xué)模式更有利于對(duì)學(xué)生知識(shí)、能力、技能的培養(yǎng);教學(xué)滿意度提高了21%，獲得了學(xué)生、督導(dǎo)及同行的一致好評(píng)。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);應(yīng)用型人才培養(yǎng);“一平三端”教學(xué)系統(tǒng);智慧化教學(xué)

DOI：10. 11907/rjdk. 192014 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

中圖分類號(hào)：G434文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-7800（2020）002-0168-04

英標(biāo)：Data Structure Course Construction Oriented to the Applied Talents Training

英作：LI Juan

英單：（Department of Information Engineering， Wuchang Institute of Technology， Wuhan 430060， China）

Abstract：To meet the high requirements of New Engineering applied talents training， the teaching effect of Data Structure course should be improved. According to the orientation of private colleges and universities and the teaching background of Data Structure， the course is constructed by constructing the advanced content system and putting forward the practical teaching plan aiming at the cultivation of students abilities. On this basis， the reform and innovation of Data Structure course has been done. A smart teaching mode based on the 'one-platform-three-terminal' teaching system has been established. During the implementation of teaching， student-centered teaching combining diversified teaching methods with process evaluation mechanism optimizes teaching process and improves teaching efficiency. Teaching practice and investigation show that compared with traditional teaching classes， the average score of final examination of students in reformed teaching classes has increased by 13%. Intelligent teaching mode is more conducive to the cultivation of students knowledge， ability and skills. Teaching satisfaction has increased by 21%. It has won unanimous praise from students， supervisors and peers.

Key Words： data structure; applied talents training; “one-platform-three- terminal” teaching system; smart teaching mode

0 引言

新一輪科技和產(chǎn)業(yè)革命對(duì)高等工程教育提出了新的要求與挑戰(zhàn)，“新工科”的提出為高等院校工程教育理論與實(shí)踐提供了全新的思路和方向?！靶鹿た啤痹诠た浦屑尤肓诵吕砟睢⑿陆Y(jié)構(gòu)、新模式、新質(zhì)量和新體系因素，使其更加符合科學(xué)發(fā)展規(guī)律并適應(yīng)新經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，是在高等工程教育總體框架下的實(shí)踐與創(chuàng)新[1-4]。

“新工科”促進(jìn)了各學(xué)科之間的相互交叉、融合與滲透，計(jì)算思維成為所有大學(xué)生應(yīng)具備的素質(zhì)和能力。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是計(jì)算機(jī)及其相近專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是理工科其它專業(yè)的一門重要選修課。課程內(nèi)容涉及基本的理論分析方法、數(shù)據(jù)組織方法及相應(yīng)數(shù)據(jù)處理技術(shù)等。課程教學(xué)與改革歷來受到各高校重視，相關(guān)學(xué)者和教師從教育理論、教學(xué)理念、教育技術(shù)及教學(xué)實(shí)踐等各個(gè)方面展開工作，并取得了卓越成果[5-10]。

相關(guān)學(xué)者和教師的研究成果與教學(xué)實(shí)踐，為我校數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程建設(shè)與教學(xué)提供了基礎(chǔ)理論、基本思路及方法借鑒?？傮w來說，在新工科背景下，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程建設(shè)應(yīng)在先進(jìn)教育理念指導(dǎo)下，充分利用現(xiàn)代教育技術(shù)，以學(xué)生為本，立足教學(xué)現(xiàn)狀而開展，課程教學(xué)目標(biāo)需覆蓋知識(shí)理解、應(yīng)用與創(chuàng)新能力培養(yǎng)及計(jì)算思維素質(zhì)的形成。

1 課程教學(xué)背景

作為民辦本科普通高校，我校應(yīng)積極響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，加快向應(yīng)用技術(shù)類本科高校轉(zhuǎn)型的步伐，著力培養(yǎng)適應(yīng)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)與新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新商業(yè)模式需要的高級(jí)應(yīng)用型專門人才，即“新工科”人才?！靶鹿た啤比瞬排囵B(yǎng)對(duì)課程建設(shè)提出了更高要求，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程建設(shè)將以此為目標(biāo)開展具體工作。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是我校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)、軟件工程專業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。課程內(nèi)容涉及基本理論分析方法、數(shù)據(jù)組織方法及相應(yīng)數(shù)據(jù)處理技術(shù)，計(jì)劃安排64學(xué)時(shí)，理論課與實(shí)驗(yàn)課比例為3∶1。課程既要對(duì)軟件技術(shù)進(jìn)行總結(jié)提高，又要為后續(xù)專業(yè)課程打下基礎(chǔ)，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維，以及算法與程序設(shè)計(jì)等基本能力是非常重要的。

在“新工科”背景下，結(jié)合我校定位與應(yīng)用型人才培訓(xùn)需求，課程以培養(yǎng)具備一定理論基礎(chǔ)與較強(qiáng)實(shí)踐能力的實(shí)用型、技能型高素質(zhì)勞動(dòng)者為目標(biāo)，要求學(xué)生準(zhǔn)確理解與掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基本概念及基本理論，熟悉其在計(jì)算機(jī)科學(xué)中的基本應(yīng)用，掌握計(jì)算機(jī)學(xué)科的科學(xué)思維方法和工程設(shè)計(jì)方法，具有良好的科學(xué)素養(yǎng)與工程意識(shí)，從而為后續(xù)課程學(xué)習(xí)及應(yīng)用系統(tǒng)研制開發(fā)打下扎實(shí)的理論與實(shí)踐基礎(chǔ)。

2 課程建設(shè)內(nèi)容

2.1 內(nèi)容體系構(gòu)建

以新工科應(yīng)用型人才培養(yǎng)為目標(biāo)，以我校相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)方案為指導(dǎo)，根據(jù)課程教學(xué)需求，構(gòu)建課程內(nèi)容體系如圖1所示。

內(nèi)容體系的先進(jìn)性體現(xiàn)在以下幾方面：

（1）與課程定位高度一致。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程所要研究的問題是：對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)如何進(jìn)行邏輯分類與組織，以及如何利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行存儲(chǔ)、檢索與處理以獲得有效信息。本課程的內(nèi)容組織與之高度契合。

（2）由淺入深，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，層層遞進(jìn)。組織教學(xué)內(nèi)容使其符合認(rèn)知規(guī)律，易于教學(xué)開展。線性結(jié)構(gòu)、樹型結(jié)構(gòu)、圖型結(jié)構(gòu)3種數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)的遞進(jìn)體現(xiàn)為其反映的關(guān)系與基本操作實(shí)現(xiàn)都越來越復(fù)雜。

（3）體現(xiàn)抽象與具體的統(tǒng)一，理論與實(shí)踐的統(tǒng)一。在教學(xué)內(nèi)容組織中，對(duì)于每種類型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，抽象的邏輯結(jié)構(gòu)通過具體的物理結(jié)構(gòu)加以實(shí)現(xiàn)，抽象的數(shù)據(jù)類型通過實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行具體化，數(shù)據(jù)操作原理通過算法設(shè)計(jì)實(shí)踐得以體現(xiàn)。

（4）教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)流程及方法的統(tǒng)一性。教學(xué)內(nèi)容組織體現(xiàn)了“提出問題—分析問題—解決問題—優(yōu)化問題”的教學(xué)流程，以及“思想—設(shè)計(jì)—實(shí)現(xiàn)—驗(yàn)證”的教學(xué)思路，符合教學(xué)規(guī)律。

2.2 實(shí)踐教學(xué)規(guī)劃

為了配合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程理論教學(xué)，通過實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生了解與熟悉基本概念和算法。本課程實(shí)驗(yàn)課與理論課結(jié)合緊密，先通過理論教學(xué)使學(xué)生掌握基本概念與算法基本思路，然后在實(shí)驗(yàn)中使用相關(guān)開發(fā)工具進(jìn)行算法實(shí)現(xiàn)。該方式不僅可以加深學(xué)生對(duì)概念和算法的理解，還增強(qiáng)了其實(shí)際動(dòng)手能力，為未來從事軟件開發(fā)工作打下基礎(chǔ)。課程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及相關(guān)要求如表1所示。

實(shí)踐性教學(xué)基本思路主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）緊扣教學(xué)內(nèi)容，項(xiàng)目設(shè)置及進(jìn)度與理論教學(xué)一致。

（2）分為驗(yàn)證、設(shè)計(jì)與綜合3個(gè)層次，不僅體現(xiàn)在不同實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，而且體現(xiàn)在同一個(gè)實(shí)驗(yàn)中。對(duì)于同一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，驗(yàn)證層次要求讀懂代碼、理解算法，而且能夠自行設(shè)計(jì)運(yùn)行案例，順利運(yùn)行程序，并理解相關(guān)知識(shí)點(diǎn);設(shè)計(jì)層次要求能自行設(shè)計(jì)程序?qū)崿F(xiàn)的基本操作，并進(jìn)行代碼調(diào)試與運(yùn)行，理解并掌握相關(guān)知識(shí)點(diǎn);綜合層次要求在完成基本操作實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，自行進(jìn)行功能擴(kuò)充與算法優(yōu)化，深入理解并熟練掌握相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。

（3）實(shí)踐性教學(xué)實(shí)施方式為：以學(xué)生實(shí)踐為主、教師教授為輔，為學(xué)生提供豐富的網(wǎng)絡(luò)資源與充足的自主學(xué)習(xí)時(shí)間，且教師提供答疑指導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源包括：實(shí)驗(yàn)教案、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)說明、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目代碼、實(shí)驗(yàn)案例設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告書寫規(guī)范等，以規(guī)范實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程及學(xué)生實(shí)踐操作。

3 教學(xué)改革與創(chuàng)新

3.1 智慧化教學(xué)模式

傳統(tǒng)教學(xué)模式以課堂講授、課后作業(yè)的形式為主，因數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程知識(shí)點(diǎn)多、難度大，傳統(tǒng)教學(xué)模式下很難獲得很好的教學(xué)效果。尤其在民辦高校中，普遍存在學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力不足、課程理論晦澀難懂、課后學(xué)習(xí)答疑不便等問題。智慧化教學(xué)為解決以上問題提供了一種新思路，其利用現(xiàn)代化教育技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)手段進(jìn)行擴(kuò)充與拓展，形成多媒體教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的三維教學(xué)模式，更有利于對(duì)學(xué)生知識(shí)、能力與技能的培養(yǎng)。隨著信息技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)品的不斷發(fā)展與成熟，智慧化教學(xué)已成為教育領(lǐng)域的一種新趨勢(shì)，各國(guó)教育者均在該領(lǐng)域展開相應(yīng)的教學(xué)研究與實(shí)踐[11-18]。

超星公司研發(fā)的“一平三端”教學(xué)系統(tǒng)，為智慧化教學(xué)模式實(shí)現(xiàn)提供了一種全面解決方案，逐漸成為各大高校課程建設(shè)的主流網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)之一[19-22]，我校《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程建設(shè)也以該平臺(tái)為支撐開展相關(guān)工作。課前，教師通過泛雅平臺(tái)在電腦端搭建課程資源、設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng);課堂上，學(xué)生通過手機(jī)進(jìn)行搶答、投票、測(cè)試、討論等，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情;課后，在線課堂、班級(jí)聊天室成為課程教學(xué)的另一重要陣地，使答疑解惑突破了時(shí)間與空間限制。同時(shí)，通過泛雅平臺(tái)管理端可以實(shí)時(shí)查看學(xué)生在各項(xiàng)教學(xué)活動(dòng)中的參與情況，為教學(xué)過程化管理與評(píng)價(jià)提供依據(jù)。

借助泛雅平臺(tái)進(jìn)行專業(yè)課資源建設(shè)，不僅可以使相關(guān)班次的學(xué)生受益，還方便其他有學(xué)習(xí)需求的學(xué)生通過平臺(tái)獲取課程資源（課程網(wǎng)站地址為：http：//mooc1.chaoxing.com/course/201890154.html）。課程建設(shè)遵循以下原則：立足課程、從無到有，迭代完善、精益求精，以人為本、實(shí)踐驗(yàn)證，從而達(dá)到利用先進(jìn)教學(xué)技術(shù)豐富課程資源與教學(xué)元素、拓展課堂形式、優(yōu)化教學(xué)過程的目的。

3.2 多樣化教學(xué)方式

靈活運(yùn)用多種先進(jìn)的教學(xué)方法，能有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。在教學(xué)過程中，理論課程所應(yīng)用的教學(xué)方法及目的如表2所示。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要以自主學(xué)習(xí)為主，有助于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性及實(shí)踐能力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。教學(xué)前期，教師進(jìn)行任務(wù)布置與資料下發(fā);教學(xué)中期，以學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)為主，教師進(jìn)行輔助答疑;教學(xué)后期，學(xué)生提交實(shí)驗(yàn)任務(wù)，教師進(jìn)行檢查與總結(jié)。

3.3 教學(xué)活動(dòng)實(shí)施方案

智慧化教學(xué)模式將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)過程與超星泛雅平臺(tái)進(jìn)行深度融合，教學(xué)活動(dòng)及實(shí)施方案如圖2所示。

在《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程中，單鏈表是線性表章節(jié)的重點(diǎn)與難點(diǎn)。以該章節(jié)為例，教學(xué)實(shí)施具體環(huán)節(jié)、內(nèi)容、方法及目的如表3所示。在導(dǎo)入、預(yù)習(xí)等環(huán)節(jié)，應(yīng)用手機(jī)學(xué)習(xí)通以主題討論方式明確學(xué)習(xí)任務(wù)、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣;在鞏固環(huán)節(jié)，通過在線作業(yè)等方式加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解;在總結(jié)環(huán)節(jié)，通過課堂直播或錄播的方式增強(qiáng)學(xué)生的參與感和體驗(yàn)感，同時(shí)可作為課程資源供學(xué)生課后復(fù)習(xí);在課后，通過在線資源與班級(jí)聊天室為學(xué)生提供一個(gè)可隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)的環(huán)境，鼓勵(lì)學(xué)生充分利用網(wǎng)上資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。

3.4 過程化評(píng)價(jià)機(jī)制

將學(xué)生課堂出勤、平時(shí)作業(yè)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)及期末考試等多個(gè)環(huán)節(jié)作為考核指標(biāo)，注重課程的過程化管理。課程期末考試采用閉卷考核方式，注重對(duì)學(xué)生知識(shí)運(yùn)用能力的考核。

采用百分制進(jìn)行成績(jī)?cè)u(píng)定。總評(píng)成績(jī)由平時(shí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)與期末考試成績(jī)構(gòu)成。平時(shí)成績(jī)占總評(píng)成績(jī)的比例為30%，實(shí)驗(yàn)成績(jī)占總評(píng)成績(jī)比例為10%，期末考試成績(jī)占總評(píng)成績(jī)比例為60%。其中，平時(shí)成績(jī)由考勤、作業(yè)、課堂表現(xiàn)構(gòu)成，考勤占平時(shí)成績(jī)的30%，作業(yè)占平時(shí)成績(jī)的40%，課堂表現(xiàn)占平時(shí)成績(jī)的30%。

在智慧化教學(xué)模式下，超星泛雅平臺(tái)可提供如點(diǎn)名情況、作業(yè)和測(cè)試分?jǐn)?shù)、學(xué)生參與教學(xué)活動(dòng)的相關(guān)數(shù)據(jù)等，這些都是學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)定的重要依據(jù)。

3.5 教學(xué)效果分析

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程建設(shè)與教學(xué)改革效果需要通過教學(xué)實(shí)踐加以驗(yàn)證。2018-2019學(xué)年第二學(xué)期，選擇軟件工程1701、1703兩個(gè)班級(jí)作為試點(diǎn)對(duì)象進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐。期末采用筆試的方式進(jìn)行考核，內(nèi)容覆蓋全部教學(xué)內(nèi)容（含8個(gè)章節(jié)），試題題型、題量及難度分布與近3年保持一致。該班次學(xué)生期末考試成績(jī)位于同類班次前列，平均分為82分，比其它平行班次高9.5分，比前一學(xué)年期末考核分?jǐn)?shù)高8.9分。教師評(píng)教成績(jī)?yōu)閮?yōu)秀，學(xué)生評(píng)價(jià)為：課程內(nèi)容新穎，課堂生動(dòng)，活躍度高，自主學(xué)習(xí)能力與創(chuàng)新能力得到提高。

在學(xué)期末對(duì)課程授課的全部班次進(jìn)行問卷調(diào)查，調(diào)查結(jié)果如表4所示，其中往年教學(xué)班數(shù)據(jù)來源于往年教學(xué)及調(diào)查數(shù)據(jù)。

由表4可以看出，試點(diǎn)班的教學(xué)滿意度較高，且學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況最好。傳統(tǒng)教學(xué)班相比往年教學(xué)班在知識(shí)掌握程度上有所提高，主要原因在于課程網(wǎng)絡(luò)資源共享。

4 結(jié)語

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程所教授的基本概念、基本理論和基本方法是計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)科學(xué)工作者與工程技術(shù)人員所必需的。課程建設(shè)目標(biāo)是培養(yǎng)具有計(jì)算思維、數(shù)據(jù)抽象能力和程序設(shè)計(jì)技能的應(yīng)用型人才。我校以此為導(dǎo)向進(jìn)行課程建設(shè)，已完成教學(xué)文件編寫、教學(xué)內(nèi)容梳理、網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)等工作;課堂利用超星“一平三端”教學(xué)平臺(tái)，進(jìn)行現(xiàn)代化教育技術(shù)支撐下的混合式教學(xué)改革與實(shí)踐，形成獨(dú)特的教學(xué)風(fēng)格;課堂教學(xué)氣氛活躍，學(xué)生參與度高，教學(xué)效果好。為了更好地滿足“新工科”應(yīng)用型人才培養(yǎng)需求，未來將在豐富教學(xué)資源、創(chuàng)新教學(xué)方法上作進(jìn)一步探索與實(shí)踐。

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（責(zé)任編輯：黃 健）