摘要：在產(chǎn)業(yè)集群的強勁推動下，高校內(nèi)部的專業(yè)集群展現(xiàn)出前所未有的活力與凝聚力，各專業(yè)間突破壁壘，加強交流與合作，共同構(gòu)建跨學(xué)科、跨專業(yè)的知識網(wǎng)絡(luò)與科研平臺。本研究以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程為例，探索應(yīng)用型本科院校專業(yè)集群基礎(chǔ)課程在數(shù)字化背景下的教學(xué)范式創(chuàng)新。采用線上線下混合教學(xué)模式，遵循“教、學(xué)、做、用”的育人邏輯，構(gòu)建課程教學(xué)標(biāo)準與崗位標(biāo)準、職業(yè)技能證書、技能競賽相銜接的教學(xué)體系，實現(xiàn)個性化教學(xué)，培養(yǎng)適應(yīng)信息化時代需求的人才，滿足跨專業(yè)學(xué)習(xí)需求。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化；專業(yè)集群；混合式教學(xué)；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法

中圖分類號：G642文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）34-0167-03開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

1研究背景

1.1選題依據(jù)

1）教育信息化與創(chuàng)新人才培養(yǎng)：在國際新科技革命、工業(yè)4.0逐步深化，以及信息技術(shù)高速發(fā)展的背景下，引發(fā)了近幾年的大數(shù)據(jù)與人工智能浪潮[1]。高校作為人才的供給側(cè)，如何進行專業(yè)課程改革，培養(yǎng)滿足智能系統(tǒng)與創(chuàng)新技術(shù)所需要的人才是亟待解決的問題。

2）教育數(shù)字化與國家戰(zhàn)略：教育部推動的數(shù)字化教育，旨在通過科技自立自強、人才引領(lǐng)驅(qū)動，加快教育數(shù)字化落地，提升國民素質(zhì)與人才創(chuàng)新能力，為國家競爭力提供人才支撐。傳統(tǒng)單一學(xué)科知識已不足以滿足需求，課程改革須納入數(shù)字化背景考量。

3）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程改革的必要性：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法是綿陽城市學(xué)院智能系統(tǒng)與創(chuàng)新技術(shù)專業(yè)集群下的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，涉及計算機類、自動化類、電子信息類、機械類、能動類等11個專業(yè)，但是傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程內(nèi)容已經(jīng)不能滿足多個專業(yè)的教學(xué)需求，課程改革迫在眉睫。

1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1）國外研究：國外研究多關(guān)注實踐導(dǎo)向教學(xué)，強調(diào)編程實踐與項目實踐，但鮮見針對數(shù)字化背景下智能系統(tǒng)專業(yè)集群中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程改革的研究。雖然有項目合作、實驗室實踐與跨學(xué)科教學(xué)的案例[2]，但缺乏系統(tǒng)性的專業(yè)集群課程改革研究。

2）國內(nèi)研究：國內(nèi)針對專業(yè)集群下課程改革的研究較少，基于數(shù)字化背景下智能系統(tǒng)專業(yè)集群數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程改革的研究更是空白。因此，本研究具有重要的意義。

2思路方法

2.1研究思路及內(nèi)容

通過對數(shù)字化在教育教學(xué)發(fā)展中的影響趨勢進行分析，應(yīng)用比較研究方法對數(shù)字化背景下國內(nèi)外高等教育課程改革的內(nèi)容與方式進行研究，總結(jié)提煉能為學(xué)院研究項目提供借鑒的經(jīng)驗，按照“教”“學(xué)”“做”“用”的育人邏輯過程展開，總結(jié)數(shù)字化背景下如何以學(xué)生為主體，教師主導(dǎo)，實現(xiàn)課程教學(xué)標(biāo)準與崗位標(biāo)準對接、與職業(yè)技能證書相結(jié)合、與技能競賽相銜接的教學(xué)設(shè)計，給學(xué)生針對性推送教學(xué)內(nèi)容與服務(wù)。圖1是研究內(nèi)容的總體框架。

2.2研究方法

本研究采用文獻研究法、歷史分析法、問卷調(diào)查法、訪談法與比較研究法，對中德兩國高等職業(yè)教育課程改革進行分析與比較，并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合文獻研究與訪談法，探索智能系統(tǒng)專業(yè)集群數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程改革的思路。

3數(shù)字化背景下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程建設(shè)策略

3.1課程現(xiàn)狀分析

1）學(xué)生學(xué)習(xí)動力不足，呈現(xiàn)被動學(xué)習(xí)狀態(tài)，學(xué)習(xí)效果不佳。

2）實踐能力培養(yǎng)不足。課程實訓(xùn)中開設(shè)的驗證性實驗較多，而設(shè)計性與綜合性實驗較少，缺乏實際應(yīng)用場景[3]。

3）教學(xué)環(huán)節(jié)創(chuàng)新性不足。傳統(tǒng)教學(xué)模式傾向于教師單向講授，顯著特點是重結(jié)果輕過程，這種教學(xué)方式忽視了學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主體地位及主動探索，缺乏對學(xué)生學(xué)習(xí)動態(tài)與認知發(fā)展的充分關(guān)注，導(dǎo)致教學(xué)環(huán)節(jié)創(chuàng)新性不足，限制了教學(xué)效果的全面提升。

4）教學(xué)資源有限。學(xué)校教學(xué)資源匱乏，具體體現(xiàn)在缺乏先進的教學(xué)設(shè)備與軟件支持，且教學(xué)資料更新滯后，嚴重制約了教學(xué)方式的創(chuàng)新與教學(xué)內(nèi)容的時效性，進而影響了教學(xué)質(zhì)量與學(xué)生學(xué)習(xí)效果的提升。

5）理論基礎(chǔ)與應(yīng)用經(jīng)驗差異大：各專業(yè)人才培養(yǎng)方案差異化設(shè)計，學(xué)生在前置課程中的學(xué)習(xí)與計算機編程技能基礎(chǔ)呈現(xiàn)出多樣性，這一多樣性顯著影響了其在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程中的認知掌握程度。部分學(xué)生可能具備堅實的理論功底，卻在將理論知識應(yīng)用于實際問題解決方面缺乏充分的實踐經(jīng)驗；另一部分學(xué)生或許擁有豐富的實踐操作經(jīng)歷，但在構(gòu)建扎實的理論框架方面顯得力不從心。

3.2課程建設(shè)對策

基于以上案例分析，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程建設(shè)主要應(yīng)考慮人才培養(yǎng)與課程定位、課程資源的導(dǎo)入以及校企對接三個方面。

3.2.1明確人才培養(yǎng)目標(biāo)與課程定位（對照綿陽城市學(xué)院提出的專業(yè)集群建設(shè)方案）

人才培養(yǎng)目標(biāo)：智能系統(tǒng)與創(chuàng)新技術(shù)專業(yè)集群主要培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展，掌握算法、計算機視覺等知識，具備算法分析、人工智能數(shù)據(jù)采集等實踐應(yīng)用能力，能夠運用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法解決人工智能領(lǐng)域?qū)嶋H問題的“有理想、多專多能”應(yīng)用型人才[4]。

課程定位：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法旨在培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維、算法設(shè)計與分析能力，以及解決實際問題的能力，定位于為學(xué)生未來在人工智能領(lǐng)域的需求提供扎實的理論基礎(chǔ)與實踐應(yīng)用。

3.2.2課程資源建設(shè)（對照綿陽城市學(xué)院發(fā)文的“一師一優(yōu)課”建設(shè)）

綿陽城市學(xué)院2024年1月31日發(fā)布了“一師一優(yōu)課”課程建設(shè)工程實施方案（2024年），教師可以個人或團隊方式申報優(yōu)質(zhì)課程（以下簡稱“優(yōu)課”）建設(shè)項目，所有立項項目按項目管理方式進行管理，并實行項目負責(zé)人制度。鼓勵課程項目團隊與“一師聯(lián)一企”項目團隊融合，吸納“一師聯(lián)一企”團隊成員（含企業(yè)人員），并將相應(yīng)成果融入課程建設(shè)，反哺課程教學(xué)，形成課程資源，如共建課程案例庫、項目庫與合作開發(fā)教材等，以體現(xiàn)學(xué)校的應(yīng)用型辦學(xué)定位。項目團隊中亦可邀請學(xué)生代表參與課程建設(shè)，對優(yōu)課建設(shè)效果及時進行反饋。在此基礎(chǔ)上，學(xué)院從組織保障到經(jīng)費保障確保課程資源建設(shè)的順利進行。

1）研究方法：采用文獻研究法、歷史分析法與比較研究法對比國內(nèi)外具有代表性的高等院校成功案例，并形成調(diào)研報告；借助問卷調(diào)查、對比研究與觀察法，針對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法的教學(xué)內(nèi)容，完成學(xué)生與教師意向調(diào)研，并形成研究報告；通過實地調(diào)研完成同層次兄弟院校智慧教育與科研合作新生態(tài)調(diào)研，例如：與西南財經(jīng)大學(xué)天府學(xué)院合作實現(xiàn)師資共享等計劃，豐富課程與教學(xué)資源，同時促進教師專業(yè)成長。在調(diào)研過程中選取各院校的典型案例進行深入剖析，提煉成功經(jīng)驗與可借鑒之處。對研究內(nèi)容進行梳理，進一步完善方法與探索路徑，基于學(xué)院實際情況，提出課程改革的基本策略。

2）課程建設(shè)內(nèi)容：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法與多個領(lǐng)域相關(guān)聯(lián)，探索跨學(xué)科內(nèi)容整合。課程內(nèi)容分為三大模塊，基礎(chǔ)篇與提升篇由校內(nèi)教師教授，技能篇由校內(nèi)教師與企業(yè)教師共同完成（計劃課時64個課時，其中32理論學(xué)時+32實驗學(xué)時，理論學(xué)時采用線上教學(xué)，該項措施能夠提供多樣化的學(xué)習(xí)資源與路徑，滿足不同專業(yè)學(xué)生的個性化需求）。

基礎(chǔ)篇：理解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念與分類，包括數(shù)組、鏈表、棧、隊列、樹、圖等，熟悉數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的存儲與操作方式（算法基礎(chǔ)篇，可作為支撐人工智能方向研究的基礎(chǔ)知識，涉及人工智能專業(yè)集群下的12個專業(yè)，16理論學(xué)時—線上）。學(xué)完基礎(chǔ)篇，學(xué)生能夠清晰地解釋各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的邏輯結(jié)構(gòu)與物理結(jié)構(gòu)，以及它們之間的區(qū)別與聯(lián)系。

提升篇（考研、技能證書）：掌握常見的算法設(shè)計與分析方法，包括貪心算法、分治算法、動態(tài)規(guī)劃等。結(jié)合近五年各大院校發(fā)布的研究生招生簡章與考試大綱，以及全國計算機軟件與技術(shù)資格水平考試大綱，梳理考研考證的相關(guān)考點，融合到教學(xué)內(nèi)容中，并上傳相關(guān)練習(xí)題，鞏固所學(xué)知識點（理論16個課時—線上）。

技能篇（職業(yè)技能比賽—算法類大賽）：（實驗32個課時—線下）能夠靈活選擇與應(yīng)用適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解決問題，能夠應(yīng)用遞歸思想解決問題，并理解遞歸與迭代的區(qū)別，能夠應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法解決實際問題，提高編碼能力與效率。課中以校企合作單位真實項目案例為載體進行教學(xué)，實現(xiàn)理論與實踐的緊密結(jié)合，避免傳統(tǒng)教學(xué)中理論與實踐脫節(jié)的問題。課后通過引入藍橋杯大賽軟件練習(xí)系統(tǒng)，加強練習(xí)，組織學(xué)生參加具有影響力的算法類大賽，如藍橋杯、全國計算機應(yīng)用能力數(shù)字素養(yǎng)大賽等，達到以賽促學(xué)的目的。

3）教學(xué)方法：①加強案例研究，引入工程實例，結(jié)合具體的教學(xué)案例或?qū)嶒灒ㄈ纾阂雽W(xué)生成績管理系統(tǒng)，在講解中可以實踐操作，如何使用線性表來存儲學(xué)生的基本信息與成績，以及線性表如何進行插入、刪除、查找等操作，方便對學(xué)生信息進行管理），來展示理論的實際應(yīng)用效果。②強化學(xué)生參與：在課程改革過程中，增加學(xué)生的參與度，例如通過翻轉(zhuǎn)課堂（通過學(xué)習(xí)通線上下發(fā)項目任務(wù)清單，學(xué)生利用課前時間完成，課中學(xué)生通過項目中的角色扮演將抽象的算法學(xué)習(xí)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為具體的情境，形成更加完整與深入的理解）等方法，提高學(xué)生的主動學(xué)習(xí)能力與實際操作能力[5]。③關(guān)注最新技術(shù)：研究中應(yīng)考慮包括人工智能、大數(shù)據(jù)等最新技術(shù)在內(nèi)的教學(xué)方法與工具，例如引入TONGYILingma、OpenAICodex等AI編程軟件，提供智能代碼補全、代碼解釋、單測生成、問題修復(fù)等輔助功能，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

3.2.3校企對接（對照綿陽城市學(xué)院發(fā)文的“一師聯(lián)一企”）

為進一步推進人才培養(yǎng)模式改革，完善校企聯(lián)合人才培養(yǎng)的新機制，深入推進產(chǎn)教融合、校企合作，充分發(fā)揮實習(xí)實訓(xùn)基地在人才培養(yǎng)中的作用，強化學(xué)生的綜合實踐能力，提高實踐教學(xué)質(zhì)量，綿陽城市學(xué)院發(fā)布了關(guān)于《綿陽城市學(xué)院“一師聯(lián)一企”校外實習(xí)實訓(xùn)基地建設(shè)工程實施方案》的通知，保障了校企對接的順利進行。

3.2.3.1現(xiàn)有基礎(chǔ)

依托綿陽市互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)、營銷等現(xiàn)有條件，為學(xué)生提供真實、先進的實習(xí)實訓(xùn)環(huán)境，促進理論與實踐的結(jié)合，提高學(xué)生的實際操作能力與創(chuàng)新能力。根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程實驗需求，有場所500余平方米，其中教室功能區(qū)域能夠通過搭建虛擬實驗室，提供真實或模擬的項目案例，使學(xué)生參與項目實踐，鍛煉綜合運用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法的能力。該協(xié)會會員單位近60家，均為正常運營的互聯(lián)網(wǎng)及軟件開發(fā)類企業(yè)，配備專業(yè)的實訓(xùn)師資隊伍，包括專職教師與企業(yè)兼職教師，可以進行較大規(guī)模的會議、培訓(xùn)、聯(lián)合授課、指導(dǎo)實驗等，為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程建設(shè)提供全方位的資源支持，包括在線教學(xué)資源庫、實踐教學(xué)資源、師資培訓(xùn)與支持以及課程評價與管理等方面。

3.2.3.2建設(shè)目標(biāo)

1）實訓(xùn)實習(xí)機會：該協(xié)會會員單位近60家，均為正常運營的互聯(lián)網(wǎng)及軟件開發(fā)類企業(yè)，通過學(xué)院組織的一師聯(lián)一企活動，與企業(yè)共同建設(shè)實踐教學(xué)基地，為學(xué)生提供真實的實踐環(huán)境，同時與企業(yè)簽訂正式的合作協(xié)議，明確雙方在聯(lián)合授課、實習(xí)安排等方面的權(quán)利與義務(wù)。

2）企業(yè)專家參與：為學(xué)生講解行業(yè)前沿技術(shù)與發(fā)展趨勢，使學(xué)生了解企業(yè)實際運營中的問題與挑戰(zhàn)，增強實踐意識。同時可介紹企業(yè)文化、工作環(huán)境等，激發(fā)學(xué)生對企業(yè)的興趣與向往。

3）企業(yè)課題導(dǎo)入：主動對接合作企業(yè)，獲取具有實際應(yīng)用價值的企業(yè)項目與技術(shù)難題作為畢業(yè)設(shè)計選題來源。通過明確目標(biāo)與需求、注重實用性與創(chuàng)新性、評估項目難度與可行性以及考慮學(xué)生的興趣與意愿等步驟來篩選企業(yè)項目與技術(shù)難題，并通過制定詳細的計劃與方案、建立校內(nèi)和企業(yè)的雙導(dǎo)師制度、加強過程監(jiān)督與管理、注重成果展示與評估以及建立反饋與改進機制等措施來確保課題質(zhì)量。

3.2.3.3主要舉措

1）構(gòu)建校企合作平臺。

①建立實習(xí)實訓(xùn)項目庫：根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程學(xué)生的實習(xí)實訓(xùn)需求，與企業(yè)合作建立實習(xí)實訓(xùn)項目庫，包括軟件開發(fā)、新媒體運營、互聯(lián)網(wǎng)營銷等多個領(lǐng)域的實訓(xùn)項目，為學(xué)生提供豐富的實習(xí)實訓(xùn)機會。

②引入企業(yè)導(dǎo)師：邀請企業(yè)的專業(yè)技術(shù)人員擔(dān)任數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程的實驗實訓(xùn)導(dǎo)師，使其根據(jù)實際工作經(jīng)驗為學(xué)生提供實踐指導(dǎo)，幫助學(xué)生將理論知識應(yīng)用到實際工作中。

③建立實習(xí)實訓(xùn)評價體系：結(jié)合學(xué)生的實習(xí)實訓(xùn)表現(xiàn)，建立實習(xí)實訓(xùn)評價體系，包括學(xué)生的實習(xí)表現(xiàn)、實訓(xùn)成果與企業(yè)導(dǎo)師評價等多個方面，全面評價學(xué)生的實習(xí)實訓(xùn)效果。

④加強教師的科研能力：鼓勵教師參與企業(yè)的科研項目，提升教師的科研能力，同時為教師提供了解企業(yè)最新技術(shù)與行業(yè)動態(tài)的機會。

2）深化校企合作機制。

①綿陽市互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會負責(zé)協(xié)調(diào)相關(guān)企業(yè)，依據(jù)其用工需求，定期或不定期地在學(xué)院開展企業(yè)文化及用工特性宣講活動，組織專題研討會與技能培訓(xùn)，旨在為師生搭建掌握行業(yè)動態(tài)、精進專業(yè)技能的平臺。

②通過正式簽署合作協(xié)議，強化與企業(yè)的戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，共同致力于實習(xí)實訓(xùn)基地的建設(shè)與發(fā)展，拓寬實習(xí)實訓(xùn)渠道，并著力提升實踐教育的質(zhì)量與效果。

③設(shè)立實習(xí)實訓(xùn)專項基金（學(xué)院頒布了一師聯(lián)一企文件，給項目提供充足的資金支持）：為確保實習(xí)實訓(xùn)項目的有效實施，特建立實習(xí)實訓(xùn)支持基金，專項用于實訓(xùn)設(shè)施購置、導(dǎo)師酬勞支付等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，以保障實踐教學(xué)活動的順利進行。

④企業(yè)實習(xí)生培養(yǎng)計劃須緊密貼合智能系統(tǒng)與創(chuàng)新技術(shù)專業(yè)集群的課程標(biāo)準與專業(yè)需求。在遵循學(xué)生自主選擇原則的基礎(chǔ)上，通過雙向選擇流程，企業(yè)可吸納符合要求的畢業(yè)生加入其團隊。

4研究結(jié)論與展望

1）研究成果：建立了完善的教學(xué)支持體系，包括在線教學(xué)資源庫、豐富的學(xué)習(xí)材料與實踐案例；設(shè)立實驗實訓(xùn)中心，配備先進的軟硬件設(shè)施，為學(xué)生提供良好的實踐環(huán)境；建立校企合作平臺，邀請企業(yè)專家進校園，開展專題講座與項目指導(dǎo)等。經(jīng)過系統(tǒng)性的分析與實踐，最終提出了基于數(shù)字化背景下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程建設(shè)的策略框架，構(gòu)建了“教、學(xué)、做、用”一體化的教學(xué)模式。

2）展望未來研究方向為現(xiàn)代社會要求學(xué)生具備跨學(xué)科的綜合能力，但數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程仍聚焦于專業(yè)性知識，缺乏與其他學(xué)科的聯(lián)系與整合，限制了學(xué)生的視野與思維方式。在接下來的研究過程中，將進一步探索基于人工智能技術(shù)的個性化教學(xué)模式，開發(fā)更豐富的線上線下混合教學(xué)資源。

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【通聯(lián)編輯：謝媛媛】

基金項目：四川省教育信息化與大數(shù)據(jù)中心：基于數(shù)字化背景下教學(xué)范式創(chuàng)新與實踐探索研究—以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程為例（項目編號：DSJZXKT263）