摘要：針對應(yīng)用型本科院校數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)的挑戰(zhàn)，文章提出了一種融合力扣（LeetCode） 平臺的線上線下混合教學(xué)模式。該模式通過課堂教學(xué)、線上學(xué)習(xí)、在線編程與評測以及多元考核方式的結(jié)合，旨在提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、編程能力和實際問題解決能力。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；混合式教學(xué)；力扣平臺；在線編程；應(yīng)用型本科

中圖分類號：G642" " " 文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2025）16-0155-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)） 標(biāo)識碼（OSID）

0 引言

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是計算機專業(yè)核心課程，對培養(yǎng)學(xué)生的計算思維和算法能力至關(guān)重要。但是，它抽象性強、難度大、與實踐較難結(jié)合。為了提高該課程的教學(xué)質(zhì)量，較多學(xué)者對其教學(xué)方法進行了研究。李云輝[1]引入了智慧課堂進行教學(xué)，張少仲等[2]和張晴等[3]通過競賽提升數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實踐性，殷鳳梅等[4]提出了基于OBE的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程在線教學(xué)模式，翟佳佳[5]等提出了案例驅(qū)動的教學(xué)模式，均取得了一定的成效。

力扣平臺（LeetCode） 是國際上使用最廣泛的在線編程平臺之一。本文針對應(yīng)用型本科院校數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)的特點和需求，探討將力扣平臺融入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)，以構(gòu)建線上線下混合式教學(xué)模式，提升教學(xué)效果。

1 當(dāng)前數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)面臨的問題

對于應(yīng)用型本科院校，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一門非常重要的課程，它不但提供了對計算機科學(xué)核心概念和技能的基礎(chǔ)理解，也直接影響著學(xué)生的算法思維和編程水平以及工作能力。特別是工作后，程序員經(jīng)常需要針對任務(wù)場景設(shè)計新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，非常依賴于本科的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基本功，即使使用各編程語言官方庫提供的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，也必須對其原理和適用范圍有所了解。雖然數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)在不斷進步，但目前仍存在以下問題，影響了教學(xué)效果。

1.1 教學(xué)內(nèi)容針對性不強，難以反映企業(yè)需求

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)內(nèi)容往往與企業(yè)實際需求脫節(jié)，導(dǎo)致課程內(nèi)容側(cè)重理論講解，缺乏對前沿技術(shù)的介紹，實驗題目也相對陳舊，難以滿足學(xué)生對實際應(yīng)用能力的培養(yǎng)需求。例如，在講解隊列時，嚴(yán)蔚敏版《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》[6]的應(yīng)用案例為舞伴問題，與企業(yè)需求和學(xué)生生活體驗都有一定距離，如果換成企業(yè)常用的消息隊列效果會更好。

1.2 教學(xué)方式單一，以課堂講解為主，實踐性不強

教師上課以理論教學(xué)為主，即使引入了學(xué)習(xí)通、智慧課堂等方式進行課堂練習(xí)，學(xué)生寫的也多是偽代碼。雖然近年來不斷加強實驗課，但受限于課時，編程作業(yè)數(shù)量仍然不夠多，教師也難以逐一分析和指導(dǎo)學(xué)生作業(yè)。加上此時學(xué)生一般編程能力不足，難以完成一個包含輸入輸出和性能分析的完整作業(yè)。各類程序設(shè)計類實驗輔助教學(xué)平臺的引入部分解決了此問題，但該類平臺上的題目大多由高校教師設(shè)計，題目數(shù)量和質(zhì)量都存在較多不足。例如浙大開發(fā)的PTA平臺上部分數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)題目只有英文版，使用門檻較高。

1.3 學(xué)生基礎(chǔ)和能力差異較大，難以合理安排學(xué)習(xí)進度和深度

每個學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)不同，學(xué)習(xí)能力也有較大差異，導(dǎo)致教師主要按照中游同學(xué)的情況安排學(xué)習(xí)進度和深度，使得部分學(xué)有余力的同學(xué)覺得沒有挑戰(zhàn)性，而部分同學(xué)則學(xué)得較吃力，難以因材施教。例如，部分同學(xué)C語言基礎(chǔ)不好，使用指針等較吃力，難以學(xué)習(xí)較深的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)容。

2 力扣平臺對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)的作用

力扣平臺于1991年在美國創(chuàng)立，于1999年發(fā)布了中文版網(wǎng)站，目前界面和所有題目都有中文版本，不需要學(xué)生具備較高的英文水平。它既是主流的在線編程平臺，也是國內(nèi)外信息技術(shù)企業(yè)普遍使用的招聘筆試平臺，很多題目來自谷歌、臉書、騰訊等大企業(yè)的筆試題。對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)而言，力扣具有以下優(yōu)點。

2.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)題目種類繁多，方便針對性練習(xí)

力扣平臺有70多類近4 000道編程題，涵蓋數(shù)組、鏈表、哈希表、樹、堆、棧、圖等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及排序、查找、最短路徑等算法，方便教師選擇合適的題目進行針對性練習(xí)。力扣題目的難度分為簡單、中等、困難三個級別，并且同一級別的題目還可以根據(jù)通過率進一步細分難度，滿足了不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。

2.2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)題目生動多樣，與業(yè)界結(jié)合緊密

力扣平臺的題目生動多樣，能從不同角度訓(xùn)練學(xué)生對知識點的掌握能力。僅以數(shù)組題為例，它包含刪除數(shù)組中的重復(fù)項、合并部分重疊的數(shù)組區(qū)間、找出最長連續(xù)序列、俄羅斯套娃信封等1 000多道題目。它們大都是企業(yè)開發(fā)中常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的抽象和提煉，能讓學(xué)生了解企業(yè)界的實際需求。像圖片平滑器、文本左右對齊等數(shù)組題更是直接的企業(yè)應(yīng)用，有助于提升學(xué)生的應(yīng)用能力。

2.3 配備了完整的在線編譯和測試環(huán)境

學(xué)生提交數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)代碼后，平臺會自動編譯和運行代碼，并使用不同的用例進行測試。除了給出測試是否通過外，還會提供代碼的運行時間、消耗內(nèi)存等性能指標(biāo)，并與其他力扣用戶代碼進行對比，讓學(xué)生對自己的代碼質(zhì)量有更深入的了解（見圖1） ，學(xué)有余力的同學(xué)可據(jù)此進一步優(yōu)化代碼。

2.4 開闊學(xué)生數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)思維，啟迪智慧

力扣平臺的社區(qū)中可對每道題的解法進行討論，經(jīng)常一道題目有上百個討論帖，學(xué)生從中學(xué)到同一個問題可使用不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識進行解決，思維得到了極大的開闊。例如，有一道題目是“給一個整數(shù)數(shù)組，數(shù)組中除某個元素僅出現(xiàn)一次外，其余每個元素都恰出現(xiàn)三次，請找出并返回那個只出現(xiàn)了一次的元素”。討論帖中有使用快速排序的，有使用哈希表的，甚至有使用有限狀態(tài)自動機結(jié)合位運算的。還有經(jīng)典的計算斐波那契數(shù)列問題，除傳統(tǒng)的線性時間復(fù)雜度的遞歸方法外，社區(qū)中也討論了諸多方法，例如利用矩陣乘法和數(shù)學(xué)歸納法，只需要對數(shù)時間復(fù)雜度即可求解出數(shù)列。每種結(jié)題思路在時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度上有所取舍，也讓學(xué)生深刻的理解到如何針對任務(wù)場景和運行時間、存儲空間等資源限制，合理選擇數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法。

3 融入力扣平臺的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)設(shè)計

針對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程存在的問題和力扣平臺的特點，設(shè)計了融合力扣平臺的線上線下混合教學(xué)模式，包括課堂教學(xué)、線上學(xué)習(xí)以及在線實踐和評測三部分，也給出了考核方式。課堂教學(xué)側(cè)重原理和方法的講述，線上學(xué)習(xí)提供了更豐富的學(xué)習(xí)資源，而在線實踐和評測則側(cè)重提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和編程能力，三部分均與力扣平臺進行了緊密融合（見圖2） 。

3.1 課堂教學(xué)

課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，仍采用經(jīng)典的嚴(yán)蔚敏版《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》教材[6]，教師可以結(jié)合力扣平臺上的典型題目進行講解，將理論知識與實際應(yīng)用相結(jié)合。例如，在講解二叉樹時，可以選擇力扣平臺上關(guān)于二叉樹遍歷、查找等方面的題目，引導(dǎo)學(xué)生理解和掌握相關(guān)算法。此外，可從力扣社區(qū)中挑選多種思路講解同一道題目，使學(xué)生通過對比更好地掌握知識點，并能開闊思路。當(dāng)然，這樣備課需要教師投入大量的時間，由課程組集體備課更容易實施。

3.2 線上學(xué)習(xí)

傳統(tǒng)線上學(xué)習(xí)一般要求學(xué)生通過超星學(xué)習(xí)通等平臺觀看學(xué)習(xí)視頻、完成任務(wù)點測試和章節(jié)測試。在此基礎(chǔ)上，可以從力扣平臺上選擇適合學(xué)生水平的題目，例如分割鏈表等經(jīng)典筆試題，讓學(xué)生進行分組討論，每個小組的人數(shù)控制在4～6人。討論內(nèi)容可以包括題目的解題思路、算法實現(xiàn)、代碼優(yōu)化等方面，并形成一套或多套代碼。在討論的基礎(chǔ)上，每個小組選派代表錄制匯報視頻或在課堂上進行講解，分享小組的解題思路和實現(xiàn)過程。教師除對學(xué)生的匯報進行點評和指導(dǎo)，幫助學(xué)生深入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識外，還鼓勵學(xué)生將討論內(nèi)容寫成博客或發(fā)表到力扣社區(qū)，讓學(xué)生獲得了滿足感和成就感。

3.3 在線編程與評測

力扣平臺具有較強的在線編譯和測試功能，能夠快速的顯示語法錯誤和運行錯誤，很適合學(xué)生進行編程實踐。教師可為每個知識點選擇3～5道簡單難度的題目和1～2道中等難度的題目，其中簡單難度的題目所有學(xué)生都必須完成，中等難度的題目供學(xué)有余力的同學(xué)進行拓展，從而滿足不同層次學(xué)生的需求。例如，數(shù)組知識點既可以提供簡單難度的“刪除有序數(shù)組的重復(fù)項”，也可以額外給水平較高的學(xué)生提供中等難度的“旋轉(zhuǎn)圖像”。但由于力扣平臺不是專門的程序設(shè)計類輔助教學(xué)平臺，教師無法在上面建立班級和布置作業(yè)，也觀察不到學(xué)生的代碼和測試結(jié)果。為此教師可結(jié)合超星學(xué)習(xí)通等教學(xué)平臺的功能，在學(xué)習(xí)通上以作業(yè)的形式列出題目的力扣編號和名稱，待學(xué)生在力扣平臺完成測試后，截圖上傳到“學(xué)習(xí)通”。

3.4 考核方式

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的考核應(yīng)能體現(xiàn)出知識目標(biāo)、能力目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)。知識目標(biāo)建議為掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念以及線性表、棧、隊列、串、樹、圖等典型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和排序、查找等典型算法。能力目標(biāo)建議為能夠?qū)嶋H問題進行分析，選擇或設(shè)計相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法，并熟練運用一門語言（如C語言） 進行編程實現(xiàn)。素質(zhì)目標(biāo)建議為培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力以及自主探究和吃苦耐勞精神。為更全面的對學(xué)生進行評估，并引導(dǎo)學(xué)生多進行編程實踐，應(yīng)加大過程性考核分數(shù)的占比，具體如表1所示。

4 結(jié)論

本文提出的融合力扣平臺的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)混合式教學(xué)模式，能夠有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、編程能力和問題解決能力。未來研究將進一步探索該模式在不同教學(xué)場景下的應(yīng)用，并優(yōu)化考核方式，以更好地促進學(xué)生綜合能力的提升，并為后續(xù)操作系統(tǒng)等課程的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。

參考文獻：

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[2] 張少仲，白英，王小妹，等.基于ACM競賽的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗課程教學(xué)研究[J].計算機時代，2020（10）：73-75.

[3] 張晴，高廣銀.學(xué)科競賽驅(qū)動的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)改革研究[J].電腦知識與技術(shù)，2024，20（3）：174-176.

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[5] 翟佳佳，朱晶晶.淺談案例驅(qū)動的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計教學(xué)改革實踐[J].電腦知識與技術(shù)，2021，17（26）：209-210.

[6] 嚴(yán)蔚敏，李冬梅，吳偉民.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：C語言版[M].2版.北京：人民郵電出版社，2022.

【通聯(lián)編輯：王 力】