劉 影，岳 靜，楊先鳳

（西南石油大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610500）

引言

教育為國(guó)家富強(qiáng)、民族繁榮、人民幸福之本。隨著我國(guó)綜合實(shí)力和經(jīng)濟(jì)實(shí)力的進(jìn)一步提升，我國(guó)高等教育國(guó)際化進(jìn)程加速，來(lái)華留學(xué)生規(guī)模逐年增長(zhǎng)。2021年留學(xué)生數(shù)量突破44萬(wàn)，中國(guó)成為亞洲最大留學(xué)目的國(guó)。特別是我國(guó)從2013年提出“一帶一路”倡議以來(lái)，在人文交流先行思想指導(dǎo)下，我國(guó)與“一帶一路”國(guó)家加強(qiáng)教育合作、擴(kuò)大人文交流、共同培養(yǎng)人才，為區(qū)域發(fā)展提供支撐。在此背景下，“一帶一路”沿線(xiàn)國(guó)家來(lái)華留學(xué)生數(shù)量急劇增加，結(jié)構(gòu)和層次不斷提升。來(lái)華留學(xué)生打破以漢語(yǔ)學(xué)習(xí)為主的格局，理、工、農(nóng)、醫(yī)類(lèi)學(xué)科留學(xué)生比例分布更加合理?！秶?guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展綱要（2010—2020）》提出“進(jìn)一步擴(kuò)大留學(xué)生規(guī)?！薄皟?yōu)化來(lái)華留學(xué)生人員結(jié)構(gòu)”“提高來(lái)華留學(xué)生教育質(zhì)量”，為中國(guó)高校國(guó)際化發(fā)展指明了方向。留學(xué)生規(guī)模和培養(yǎng)質(zhì)量在一定程度上反映了高等學(xué)校的教育水平。在國(guó)務(wù)院頒布的《統(tǒng)籌推進(jìn)世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)總體方案》中提出“營(yíng)造良好的國(guó)際化教學(xué)和科研環(huán)境，增強(qiáng)對(duì)外籍優(yōu)秀教師和高水平留學(xué)生的吸引力”。留學(xué)生培養(yǎng)成為“雙一流”大學(xué)建設(shè)的組成部分和建設(shè)成效的重要衡量指標(biāo)，提升留學(xué)生教育質(zhì)量是培養(yǎng)知華友華的國(guó)際各領(lǐng)域優(yōu)秀人才的主要途徑。

西南石油大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院現(xiàn)有計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程專(zhuān)業(yè)本科、碩士留學(xué)生近100人，主要來(lái)自孟加拉國(guó)、印度尼西亞、馬來(lái)西亞等亞非國(guó)家。自2019年開(kāi)始，作者對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院本科留學(xué)生開(kāi)展了連續(xù)三年的全英文“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法”課程教學(xué)工作，累積授課學(xué)時(shí)超過(guò)190學(xué)時(shí)，聽(tīng)課學(xué)生70余人。由于留學(xué)生的學(xué)科基礎(chǔ)、文化背景、學(xué)習(xí)方式和習(xí)慣、求學(xué)目的與中國(guó)學(xué)生均有明顯差異，作者深刻感受到必須針對(duì)留學(xué)生課程進(jìn)行建設(shè)與教學(xué)模式改革，以培養(yǎng)適應(yīng)國(guó)際化需求的計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才。

二、“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法”留學(xué)生課程概況

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法”課程是計(jì)算機(jī)大類(lèi)專(zhuān)業(yè)留學(xué)生的核心基礎(chǔ)課，總學(xué)時(shí)為64學(xué)時(shí)。該課程理論和實(shí)踐性強(qiáng)、內(nèi)容豐富且抽象。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法，熟悉算法復(fù)雜性分析，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)問(wèn)題的抽象和建模能力，為學(xué)生分析和解決計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的復(fù)雜工程問(wèn)題奠定良好的基礎(chǔ)。本課程的學(xué)習(xí)效果直接影響到學(xué)生后續(xù)課程學(xué)習(xí)的積極性和信心，也影響著學(xué)生對(duì)抽象建模和程序設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)。

根據(jù)教育部頒布的《來(lái)華留學(xué)生高等教育質(zhì)量規(guī)范》，來(lái)華留學(xué)生在學(xué)科專(zhuān)業(yè)上的培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求與所在學(xué)校和專(zhuān)業(yè)的中國(guó)學(xué)生一致。西南石油大學(xué)計(jì)算機(jī)大類(lèi)專(zhuān)業(yè)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法”課程的授課目標(biāo)是：“使學(xué)生理解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念、計(jì)算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)對(duì)象的表示和特性，掌握數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)以及各種基本操作的實(shí)現(xiàn)，能夠針對(duì)實(shí)際問(wèn)題選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)清晰、正確易讀、復(fù)雜性較優(yōu)的算法；能夠綜合運(yùn)用所學(xué)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識(shí)、算法分析與設(shè)計(jì)知識(shí)解決較復(fù)雜的實(shí)際工程問(wèn)題；掌握對(duì)算法進(jìn)行時(shí)間、空間復(fù)雜性分析的基本技能”。

三、留學(xué)生課程體驗(yàn)中的主要問(wèn)題

北京師范大學(xué)一項(xiàng)針對(duì)來(lái)華留學(xué)生全英文授課項(xiàng)目的就讀體驗(yàn)調(diào)查表明，留學(xué)生對(duì)教學(xué)質(zhì)量基本感到滿(mǎn)意，但對(duì)課程教學(xué)主要有以下意見(jiàn)：開(kāi)課前教師提供詳細(xì)課程計(jì)劃的現(xiàn)象非常少見(jiàn)，學(xué)生不知道課程進(jìn)程安排；在教學(xué)深度上，教師對(duì)思想的啟迪有所欠缺，按照PPT照本宣科的現(xiàn)象比較普遍，不能促發(fā)學(xué)生思考，沒(méi)有認(rèn)知上的進(jìn)一步拓展；教師對(duì)留學(xué)生要求標(biāo)準(zhǔn)較低且不嚴(yán)格。這一調(diào)查結(jié)果在一定程度上反映了其他高校留學(xué)生教學(xué)中的問(wèn)題。課程是教學(xué)活動(dòng)的主要載體，學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容、形式及質(zhì)量的評(píng)價(jià)將影響其留學(xué)的整體體驗(yàn)。

四、任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)模式

傳統(tǒng)的課堂講授為主的授課方式以知識(shí)為導(dǎo)向、教師為主體，學(xué)生被動(dòng)接受教師的知識(shí)灌輸，對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考和解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)明顯不足。特別是留學(xué)生在語(yǔ)言交流上不夠順暢，教師講授為主的授課方式更加難以吸引學(xué)生參與課堂教學(xué)。

針對(duì)留學(xué)生的課程體驗(yàn)反饋和傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式的不足，我們采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)模式，開(kāi)展以學(xué)生為主體、以問(wèn)題為導(dǎo)向、以綜合案例貫穿零散知識(shí)點(diǎn)的授課模式實(shí)施教學(xué)改革。通過(guò)提出具體的分階段任務(wù)，要求學(xué)生獨(dú)立完成一系列子任務(wù)，最終實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)。任務(wù)驅(qū)動(dòng)方式能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)探索式學(xué)習(xí)的積極性，學(xué)生對(duì)課程參與度的提升直接導(dǎo)致教學(xué)質(zhì)量的提升。

（一）任務(wù)案例的設(shè)計(jì)思路

任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)方法要求學(xué)生完成一系列子任務(wù)，最終實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的綜合任務(wù)。實(shí)現(xiàn)任務(wù)案例需要靈活運(yùn)用課程覆蓋的全部主要知識(shí)點(diǎn)，打破以往線(xiàn)性表、樹(shù)、圖、查找與排序、算法復(fù)雜度分析等知識(shí)點(diǎn)零散應(yīng)用的方式，采用一個(gè)相對(duì)獨(dú)立、完整、復(fù)雜的案例貫穿主要知識(shí)點(diǎn)。任務(wù)案例的設(shè)計(jì)是任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)模式的關(guān)鍵，案例可在課程實(shí)施過(guò)程中根據(jù)本學(xué)科發(fā)展和教師的科研項(xiàng)目進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，但必須能體現(xiàn)課程學(xué)習(xí)的達(dá)成度。

（二）基于新冠疫情防控研究的案例設(shè)計(jì)舉例

這里我們以基于新冠疫情防控研究的案例為例，說(shuō)明任務(wù)驅(qū)動(dòng)型課程的教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施過(guò)程。新冠病毒引發(fā)的流行病在世界范圍內(nèi)暴發(fā)，給人類(lèi)的生產(chǎn)、生活造成極大的影響。世界各國(guó)在應(yīng)對(duì)疫情過(guò)程中付出了巨大的經(jīng)濟(jì)代價(jià)，流行病的傳播與控制是人類(lèi)共同關(guān)注的話(huà)題。我們以新冠疫情防控為背景，提出“構(gòu)建人類(lèi)接觸傳播網(wǎng)絡(luò)并識(shí)別網(wǎng)絡(luò)中最具影響力的傳播源”這一問(wèn)題作為課程任務(wù)案例。為解決該問(wèn)題，需要應(yīng)用“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法”課程主要知識(shí)點(diǎn)，包含線(xiàn)性表、堆棧、隊(duì)列、樹(shù)、圖、查找和排序等，實(shí)現(xiàn)對(duì)人類(lèi)接觸網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建、感染個(gè)體的加入與刪除、最具影響力的傳播源的識(shí)別與排序等。為了實(shí)現(xiàn)“新冠疫情中最有影響力的傳播源識(shí)別”這一任務(wù)，圍繞線(xiàn)性結(jié)構(gòu)、樹(shù)形結(jié)構(gòu)、圖結(jié)構(gòu)、查找與排序等核心知識(shí)點(diǎn)，我們?cè)O(shè)計(jì)若干幾個(gè)子任務(wù)：（1）個(gè)體數(shù)據(jù)的采集及存儲(chǔ)；（2）人類(lèi)接觸網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建及分析；（3）網(wǎng)絡(luò)社區(qū)檢測(cè)；（4）網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中心性的計(jì)算；（5）最有影響力的傳播源識(shí)別。

解決上子任務(wù)涉及知識(shí)點(diǎn)包括線(xiàn)性結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)及運(yùn)算算法、圖結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)及運(yùn)算算法、樹(shù)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)及運(yùn)算算法、查找和排序算法這五大核心知識(shí)模塊。我們?cè)O(shè)計(jì)針對(duì)上述任務(wù)的子任務(wù)，各子任務(wù)與課程知識(shí)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示。

表1 綜合案例的任務(wù)分解

課程一開(kāi)始就將任務(wù)下達(dá)給學(xué)生，學(xué)生可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源預(yù)習(xí)相關(guān)章節(jié)，嘗試實(shí)現(xiàn)子任務(wù)。在實(shí)現(xiàn)任務(wù)過(guò)程中，學(xué)生可以靈活地應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，提出創(chuàng)造性地解決問(wèn)題的辦法。這種形式有利于促發(fā)學(xué)生的主動(dòng)思考。

五、教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施

（一）教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

圍繞課程任務(wù)案例，將每個(gè)子任務(wù)的實(shí)現(xiàn)和相對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)為一個(gè)單元，每個(gè)單元分為課前預(yù)習(xí)、課堂理論教學(xué)、課后實(shí)踐、任務(wù)評(píng)價(jià)四個(gè)環(huán)節(jié)，如圖1所示。

圖1 教學(xué)過(guò)程階段劃分

在課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，教師向?qū)W生提供本單元學(xué)習(xí)指導(dǎo)。學(xué)習(xí)指導(dǎo)主要包括如下部分：應(yīng)掌握的知識(shí)點(diǎn)、在線(xiàn)英文學(xué)習(xí)資源、本單元學(xué)習(xí)完成后應(yīng)完成的子任務(wù)、課后作業(yè)提交方式及截止時(shí)間。計(jì)算機(jī)類(lèi)課程的全英文在線(xiàn)資源較為豐富。如美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校開(kāi)設(shè)，內(nèi)容主要包括數(shù)組、字符串、鏈表、堆棧、隊(duì)列、樹(shù)、圖、壓縮存儲(chǔ)等結(jié)構(gòu)及其運(yùn)算算法。美國(guó)普林斯頓大學(xué)開(kāi)設(shè)，內(nèi)容包括最重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法，特別是排序、查找、圖和字符串。澳大利亞昆士蘭大學(xué)開(kāi)設(shè)，內(nèi)容主要包括貪心算法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、分治法，基于圖的算法。這些教學(xué)內(nèi)容與我們課程目標(biāo)點(diǎn)基本吻合。學(xué)生可以通過(guò)訪問(wèn)課程網(wǎng)站、在線(xiàn)開(kāi)放課程，進(jìn)行課前自主學(xué)習(xí)，在此基礎(chǔ)上嘗試實(shí)現(xiàn)子任務(wù)。對(duì)任務(wù)截止時(shí)間的限定使得對(duì)留學(xué)生的管理更為嚴(yán)格和規(guī)范。

在課堂理論教學(xué)環(huán)節(jié)，首先組織學(xué)生對(duì)預(yù)習(xí)和任務(wù)初步探索過(guò)程中遇到的困難進(jìn)行討論，找準(zhǔn)學(xué)生學(xué)習(xí)難點(diǎn)。然后教師結(jié)合自身的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和學(xué)生的實(shí)際情況，重點(diǎn)突出地對(duì)關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解，并以演示形式應(yīng)用在解決任務(wù)中。這一環(huán)節(jié)對(duì)教師的英文水平提出較高的要求。教師不但要講解自己熟悉的課程內(nèi)容，還要與來(lái)自不同國(guó)家、具有不同口音的留學(xué)生進(jìn)行面對(duì)面的交流。這就要求教師不斷錘煉自身英文授課的基本功，以便流暢地與學(xué)生進(jìn)行雙向交流。

在完成課堂教學(xué)之后，學(xué)生對(duì)關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)有了更深一步的理解。為了按時(shí)完成子任務(wù)，學(xué)生需要花費(fèi)大量的課后時(shí)間結(jié)合開(kāi)放學(xué)習(xí)資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。面對(duì)任務(wù)，學(xué)生能夠發(fā)揮個(gè)人的創(chuàng)造性，利用所學(xué)知識(shí)分析和解決問(wèn)題。例如，在實(shí)現(xiàn)表1中所示子任務(wù)5“網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的接近中心性計(jì)算”時(shí)，學(xué)生需要自行查閱網(wǎng)絡(luò)科學(xué)相關(guān)論文，學(xué)習(xí)“接近中心性”的計(jì)算算法。由于接近中心性需要計(jì)算最短路徑，算法時(shí)間復(fù)雜度較高，學(xué)生需要選擇合適的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)使得計(jì)算復(fù)雜度較低。這樣在完成該任務(wù)時(shí)，鍛煉了學(xué)生的科研探索能力、綜合分析能力和對(duì)核心知識(shí)的應(yīng)用能力，實(shí)現(xiàn)了主動(dòng)的課后延伸。

最后，教師組織學(xué)生一起對(duì)任務(wù)完成情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)由任務(wù)完成報(bào)告和課堂報(bào)告兩部分組成。針對(duì)任務(wù)完成報(bào)告，主要評(píng)估學(xué)生是否完成任務(wù)所要求的功能和性能。由于課程學(xué)時(shí)所限，對(duì)于每個(gè)子任務(wù)選擇有代表性的1～2個(gè)同學(xué)進(jìn)行匯報(bào)，教師對(duì)報(bào)告內(nèi)容進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，對(duì)學(xué)生完成任務(wù)的情況進(jìn)行反饋。與學(xué)生就任務(wù)進(jìn)行及時(shí)、明確的溝通，營(yíng)造開(kāi)放的課堂氛圍，能夠保證教學(xué)活動(dòng)順利推進(jìn)，帶給學(xué)生更加積極的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

（二）課后延伸

在學(xué)生順利完成課堂教學(xué)后，進(jìn)一步以多種渠道鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行課后延伸，強(qiáng)化對(duì)課程內(nèi)容的掌握和調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。一是嘗試引導(dǎo)學(xué)生參加ACM國(guó)際大學(xué)生程序設(shè)計(jì)比賽、大學(xué)生互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目等含金量高的大賽，二是鼓勵(lì)留學(xué)生加入教師科研團(tuán)隊(duì)，盡早展開(kāi)科研訓(xùn)練。這樣不僅可以快速積累知識(shí)和經(jīng)歷，還為就業(yè)或繼續(xù)深造做好儲(chǔ)備。

結(jié)語(yǔ)

留學(xué)生是國(guó)際交流和合作的紐帶，提升來(lái)華留學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量是促進(jìn)我國(guó)高等教育國(guó)際化、提高國(guó)際影響力和培養(yǎng)知華友華的國(guó)際人才的必然要求。本文將任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)方法引入留學(xué)生“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法”課程教學(xué)，舉例說(shuō)明基于綜合案例的任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)模式。通過(guò)提出任務(wù)和解決問(wèn)題導(dǎo)向，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和能動(dòng)性，同時(shí)利用學(xué)生的反饋信息激勵(lì)教師不斷地改進(jìn)教學(xué)方式和教學(xué)內(nèi)容，將“教”與“學(xué)”統(tǒng)一起來(lái)，做到教學(xué)相長(zhǎng)，切實(shí)提高留學(xué)生課程質(zhì)量。