羅富貴 李明珍 宋倩 覃運(yùn)初 唐鳳仙

摘要：“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”是計(jì)算機(jī)類專業(yè)的核心課程之一，在教學(xué)的過程中，存在以下問題：教學(xué)方式單一，學(xué)生實(shí)踐能力差，學(xué)習(xí)積極性不高以及自主學(xué)習(xí)能力差等問題。鑒于此，結(jié)合新工科和工程教育認(rèn)證的培養(yǎng)要求、課程的性質(zhì)和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，本文分別從課程的理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)和課程考核體系等三個(gè)方面進(jìn)行探討，引入“知識、能力、素質(zhì)三位一體”的教學(xué)理念，突出知識能力素質(zhì)的培養(yǎng)，在教學(xué)中全面提升人才培養(yǎng)質(zhì)量，以滿足當(dāng)今社會的人才需求。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；教學(xué)模式；教學(xué)改革；“三位一體”

一、引言

近年來，國家推出了一系列落實(shí)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，拉動了以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)為特點(diǎn)的新經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展^[1]。經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整對高校人才培養(yǎng)質(zhì)量提出了更高的要求。與傳統(tǒng)的工科人才相比，現(xiàn)在高校工科人才培養(yǎng)與企業(yè)需求有脫節(jié)的現(xiàn)象，社會需要的是具有較高工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和工程素養(yǎng)的新型復(fù)合型工程人才。因此，實(shí)現(xiàn)工科人才培養(yǎng)以滿足社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，已成為高校工科人才培養(yǎng)研究的熱點(diǎn)問題^[2]。在當(dāng)今大數(shù)據(jù)人工智能迅速發(fā)展的時(shí)代，算法發(fā)揮著非常重要的作用，“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”就是一門如何利用算法思維解決實(shí)際問題的課程，同時(shí)也是計(jì)算機(jī)類專業(yè)的核心課程，在課程體系中占據(jù)非常重要的地位。同時(shí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也作為新興技術(shù)如大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能、云計(jì)算的重要基礎(chǔ)^[3]。由于該門課程具有很強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性，課程內(nèi)容抽象，學(xué)生學(xué)起來感到吃力，缺乏積極性。因此，在課程教學(xué)中，應(yīng)如何提高教學(xué)效果，加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力，應(yīng)如何培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力和創(chuàng)新能力，是教師在教學(xué)中需要去探討的問題^[1]。本文根據(jù)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》在教學(xué)中出現(xiàn)的主要問題，并結(jié)合課程的性質(zhì)和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)和課程考核體系三個(gè)方面進(jìn)行探討。將“知識、能力、素質(zhì)三位一體”的理念引入教學(xué)改革中，突出知識、能力和素質(zhì)的培養(yǎng)，全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

二、“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)現(xiàn)狀與問題分析

目前，很多高?！皵?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程還是以講授知識點(diǎn)為主的教學(xué)模式，筆者通過多年的教學(xué)經(jīng)歷總結(jié)出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)過程中主要存下如下問題。

（一）教學(xué)方式單一

目前，“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)方法仍采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，即“老師講，學(xué)生聽”。在這種傳統(tǒng)模式下，教師可以有效地維護(hù)課堂紀(jì)律，監(jiān)督學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，教師也可以通過與學(xué)生面對面地交流及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，及時(shí)調(diào)整教學(xué)進(jìn)度和教學(xué)節(jié)奏，這是傳統(tǒng)教學(xué)模式的優(yōu)勢所在。然而，傳統(tǒng)課堂留給學(xué)生討論和實(shí)踐的時(shí)間很少，教師用灌輸式給學(xué)生傳授知識，學(xué)生處于被動地接受學(xué)習(xí)，整個(gè)過程缺乏學(xué)生的獨(dú)立思考。一般情況下，學(xué)生只能通過課后完成習(xí)題理解內(nèi)化知識點(diǎn)，這種方式很不利于培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用和創(chuàng)新能力，這是傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式的弊端。

（二）實(shí)踐教學(xué)課時(shí)少，欠缺創(chuàng)新能力培養(yǎng)

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程理論性和實(shí)踐性都較強(qiáng)，但在實(shí)際教學(xué)過程中，教師大都以理論知識講解為主，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱，學(xué)生實(shí)踐較少，動手編程能力較弱，教師一般安排學(xué)生利用課后時(shí)間進(jìn)行實(shí)際操作。有一些意識較差的學(xué)生不能按時(shí)完成老師布置的實(shí)踐任務(wù)，導(dǎo)致實(shí)踐能力更弱。此外，即使學(xué)生在理論教學(xué)中理解了算法的設(shè)計(jì)思想，但在自己編寫相應(yīng)的程序代碼到實(shí)現(xiàn)具體應(yīng)用，仍存在一定的差距。在實(shí)踐教學(xué)中，以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為主，缺乏設(shè)計(jì)性、綜合性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生的分析問題和解決問題的能力無法得到培養(yǎng)，更不用說培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

（三）課程抽象程度高，內(nèi)容難以理解，教學(xué)效果不理想

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程理論性強(qiáng)，知識點(diǎn)眾多，內(nèi)容比較抽象，學(xué)生不易理解，容易導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果不佳，進(jìn)而失去對課程的興趣^[4]。而且在教學(xué)過程中，有些教師很少能將理論性的知識轉(zhuǎn)移到專業(yè)的應(yīng)用層面，學(xué)生很難將所學(xué)到的知識和技能用于解決實(shí)際問題，學(xué)生的專業(yè)應(yīng)用能力沒有得到培養(yǎng)，導(dǎo)致教學(xué)效果不理想。

（四）課程評價(jià)體系單一，無法真正將學(xué)生學(xué)習(xí)過程納入成績評定中

目前，“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的考試方式主要是筆試，學(xué)生的成績主要以期末試卷考核為主。另外還存在學(xué)生課前不預(yù)習(xí)、課后不復(fù)習(xí)、作業(yè)抄襲、遇到困難就回避的情況，如此下去，不懂的知識點(diǎn)就會越積越多，導(dǎo)致到后面的內(nèi)容學(xué)起來更困難，慢慢失去了學(xué)習(xí)的動力，甚至放棄課程的學(xué)習(xí)，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果差^[4]。同時(shí)，在教學(xué)過程中，學(xué)生的學(xué)習(xí)過程缺乏監(jiān)督，自主學(xué)習(xí)的效果缺乏公平的評價(jià)，作業(yè)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有區(qū)分，導(dǎo)致最終考核成績評分無法準(zhǔn)確評定，學(xué)生對學(xué)習(xí)過程不重視。

鑒于此，本文針對“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”在教學(xué)中存在的主要問題，探索實(shí)用的教學(xué)模式，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，從而提高課程教學(xué)質(zhì)量^[1]。

三、“三位一體”的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)模式的構(gòu)建

結(jié)合新工科、工程認(rèn)證的培養(yǎng)要求，“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)改革目標(biāo)如下：改變以往單一知識傳授為主，單一的課程考核方式的缺點(diǎn)，課程教學(xué)將知識傳授、能力培養(yǎng)和素質(zhì)培養(yǎng)有機(jī)結(jié)合，同時(shí)將課程的評價(jià)準(zhǔn)則貫穿整個(gè)教學(xué)過程中，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)效果評價(jià)從單一的期末考試為主向多形式的評價(jià)模式轉(zhuǎn)變^[4]。同時(shí)，在教學(xué)方式和手段上，充分利用線上和線下學(xué)習(xí)模式的優(yōu)勢，充分利用學(xué)習(xí)平臺、學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)手段的有效融合，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)知識的同時(shí)，激發(fā)他們的社會責(zé)任感，同時(shí)他們的應(yīng)用能力也得到多維度的訓(xùn)練和培養(yǎng)。

（一）理論教學(xué)方式改革

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程本身抽象難懂，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)困難，難以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)過程中，重構(gòu)教學(xué)方法和手段，重構(gòu)教學(xué)模式開展理論教學(xué)，從而提高課程的教學(xué)效果和質(zhì)量。

1.基于信息技術(shù)的混合式教學(xué)模式

在理論教學(xué)過程中，對理論知識進(jìn)行分類，利用信息技術(shù)平臺，對于理論強(qiáng)和難點(diǎn)知識點(diǎn)，采用線下課堂模式進(jìn)行教學(xué)，通過與學(xué)生面對面、即時(shí)交流，掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。對于容易理解的知識點(diǎn)，借助信息技術(shù)將理論知識直觀、生動地呈現(xiàn)給學(xué)生。如果學(xué)生在預(yù)習(xí)過程中對知識點(diǎn)有不理解的地方，可以通過信息平臺反饋給老師，老師會在線下教學(xué)中根據(jù)情況在課堂上講解不理解的知識點(diǎn)。同時(shí)，為了讓更多的學(xué)生真正參與到課程教學(xué)過程中，利用QQ課程群和雨課平臺，在課前、課中、課后與學(xué)生互動，讓教師實(shí)時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)動態(tài)。這種教學(xué)模式既能提高學(xué)生的課堂參與度，又能激發(fā)學(xué)生積極的學(xué)習(xí)主動性。

2.“競教結(jié)合、以賽促學(xué)”的教學(xué)方式

為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，解決學(xué)生課堂學(xué)習(xí)與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)的問題，將“以賽促教、以賽促學(xué)”的工程實(shí)踐教育模式貫穿于教學(xué)過程，將課程教學(xué)與社會實(shí)際需求相結(jié)合，將行業(yè)、就業(yè)需求與日常教學(xué)相結(jié)合。將編程語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法設(shè)計(jì)與分析等課程內(nèi)容與編程比賽相結(jié)合，將編程比賽應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)和課程項(xiàng)目中，將競賽內(nèi)容與實(shí)踐訓(xùn)練相結(jié)合^[5]。為了實(shí)現(xiàn)“以賽促學(xué)”的教學(xué)效果，利用PTA程序設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)輔助教學(xué)平臺豐富的資源，循序漸進(jìn)地對學(xué)生的學(xué)科競賽能力進(jìn)行培訓(xùn)，擴(kuò)充知識，規(guī)范代碼編寫，提高實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)合作能力，同時(shí)利用平臺代碼查重功能，教育學(xué)生不得抄襲他人代碼，實(shí)現(xiàn)誠信教育。

（二）實(shí)踐教學(xué)方式改革

根據(jù)對學(xué)生學(xué)情的分析，結(jié)合課程的性質(zhì)和特點(diǎn)，以核心能力的實(shí)現(xiàn)為指導(dǎo)，進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的實(shí)踐教學(xué)。按照由淺入深的原則，通過層層遞進(jìn)的方式，按照點(diǎn)、線、面的概念逐步設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)過程，即基礎(chǔ)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)。實(shí)踐教學(xué)活動采用分布式、案例式、小組合作的方式進(jìn)行，培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)踐中解決問題的能力和思政素養(yǎng)，如圖1所示。

1.分布式教學(xué)，提高學(xué)生實(shí)踐能力

根據(jù)學(xué)生不同階段的知識儲備，“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的實(shí)踐教學(xué)采用分布式教學(xué)，由簡單到深入，由易到難，循序漸進(jìn)地進(jìn)行指導(dǎo)，使學(xué)生能夠跟上老師的實(shí)驗(yàn)安排進(jìn)度。通過逐步增加實(shí)驗(yàn)難度，學(xué)生可以逐步建立信心，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情。培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和思維能力，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的目的。

2.案例式教學(xué)，增加學(xué)生的專業(yè)應(yīng)用能力

在實(shí)踐教學(xué)中采用案例教學(xué)法，能夠更好地幫助學(xué)生理解和掌握知識與應(yīng)用場景。在實(shí)踐教學(xué)中，選擇合適的案例不僅能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且還能培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力。因此，案例式教學(xué)法關(guān)鍵要選好合適的案例。首先，所選擇的案例要符合實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容，盡量涵蓋重點(diǎn)和難點(diǎn)；其次，所選擇的案例要有代表性，這樣學(xué)生不僅能學(xué)到算法設(shè)計(jì)的思路，還能從一個(gè)例子舉一反三。最后，所選擇的案例要實(shí)用，更適合實(shí)際的生活，能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深對知識點(diǎn)的理解和應(yīng)用。

3.小組式教學(xué)，增強(qiáng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力

在實(shí)際教學(xué)中，根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況，將班級分成幾個(gè)小組，每個(gè)小組3—5人，每個(gè)小組的成員都是能力較強(qiáng)的學(xué)生，以“以強(qiáng)帶弱”的方式，讓能力強(qiáng)的學(xué)生引導(dǎo)能力弱的學(xué)生加深和鞏固對知識點(diǎn)的理解和掌握。同時(shí)，這種教學(xué)方法也考驗(yàn)了學(xué)生之間的合作和溝通能力。遇到問題時(shí)，小組成員可以相互討論，分析問題，提出解決問題的算法，最終實(shí)現(xiàn)編程。小組教學(xué)可以使每個(gè)學(xué)生充分發(fā)揮自己的才能，提高學(xué)習(xí)的主觀能動性，并培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作和溝通能力。

（三）課程考核方式改革

1.構(gòu)建多元化的課程考核體系

在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程評價(jià)中，改變以往單一的考核方式，設(shè)置了多維度、多階段的考核。例如，課程教學(xué)的評價(jià)分?jǐn)?shù)構(gòu)成： 理論成績+學(xué)習(xí)過程成績+上機(jī)操作成績，同時(shí)納入學(xué)生相互評價(jià)和教師評價(jià)，體現(xiàn)了評價(jià)的客觀性。同時(shí)，讓學(xué)生參與評價(jià)，在相互考核中可以拓寬思路，互相學(xué)習(xí)，增加了學(xué)生參與課堂的參與度，體現(xiàn)了以學(xué)生為中心的教學(xué)理念。

2.課程評價(jià)體系構(gòu)成

利用信息技術(shù)平臺，考核方式可以變得多樣化。將學(xué)生的學(xué)習(xí)過程納入考試成績中，更全面、科學(xué)地考核學(xué)生的實(shí)踐能力、應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。除了日常作業(yè)、考勤考核、期中期末考試外，課程還應(yīng)結(jié)合專業(yè)安排一些能力考核任務(wù)，如小項(xiàng)目、案例分析、討論話題、實(shí)踐訓(xùn)練項(xiàng)目等，使得學(xué)生更好地理解課程內(nèi)容，同時(shí)綜合能力進(jìn)一步得到鍛煉，從而培養(yǎng)應(yīng)用和創(chuàng)新能力。課程考核結(jié)果采用全量化的形式進(jìn)行評分，主要分為過程考核和期末考核兩部分。過程考核占50%，包括課堂小組討論與分享、編程作業(yè)、在線學(xué)習(xí)和課堂表現(xiàn)。期末考試根據(jù)教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行，閉卷考試成績占50%，包括理論知識筆試和算法設(shè)計(jì)試題計(jì)算機(jī)考試。各類目考核具體細(xì)則見表1。

四、結(jié)束語

應(yīng)用結(jié)果導(dǎo)向的現(xiàn)代工科教育理念，針對“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的特點(diǎn)和教學(xué)過程中存在的主要問題和原因，結(jié)合教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從理論教學(xué)改革、實(shí)踐教學(xué)改革和課程考核體系改革等三個(gè)方面對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的“三位一體”教學(xué)模式改革進(jìn)行了探討和研究。該教學(xué)模式不僅能夠激發(fā)學(xué)生的積極性和主動性，還能提升學(xué)生的實(shí)踐技能和知識應(yīng)用能力，對提高教學(xué)質(zhì)量具有積極的影響。在今后的教學(xué)過程中，將對該模式進(jìn)行實(shí)踐驗(yàn)證，期望本研究能為提高數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)質(zhì)量提供有價(jià)值的參考。

作者單位：羅富貴 李明珍 宋倩 覃運(yùn)初 唐鳳仙

河池學(xué)院 大數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)學(xué)院

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1] 吳庭芳.算法設(shè)計(jì)與分析“三位一體”教學(xué)模式探究[J].電腦知識與技術(shù)，2021，17（04）：138-140.

[2] 林曉艷，郭春鳳，周延，高喜梅，陳進(jìn).新工科背景下“光纖技術(shù)”課程“三位一體”教學(xué)模式探究[J].科教文匯（下旬刊），2021（04）：99-100.

[3]譚定英，陳平平，李學(xué)征等.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程思政教學(xué)案例[J].計(jì)算機(jī)教育，2022（01）：78-83.

[4] 羅富貴，覃運(yùn)初，李明珍.基于雨課堂平臺的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革與探索[J].電腦知識與技術(shù)，2021，17（02）：111-112.

[5] 徐秀芳.地方本科院?！耙再惔俳?、以賽促學(xué)、以賽促訓(xùn)”教學(xué)模式探析[J].高教刊，2020（12）：52-55.

項(xiàng)目基金：河池學(xué)院2020年教改重點(diǎn)項(xiàng)目（2020EZ001）；河池學(xué)院2022年教改一般項(xiàng)目（2022EB009）；河池學(xué)院2022年度課程思政示范課程（2022KCSZ03）。

羅富貴（1984-），女，壯族，廣西來賓人，副教授，研究方向：數(shù)字圖像處理、模式識別；

通訊作者：李明珍（1986-），女，漢族，河南新鄉(xiāng)人，博士生，研究方向：網(wǎng)絡(luò)安全、隱私保護(hù)。