《數據結構》課程教學改革與實踐

陳紅琳（安徽財經大學管理科學與工程學院，蚌埠 233030）

《數據結構》課程教學改革與實踐

陳紅琳
（安徽財經大學管理科學與工程學院，蚌埠 233030）

0　引言

《數據結構》作為一門計算機程序設計的基礎課程，初學者往往會對繁雜、枯燥的理論產生畏難情緒，學習效果較差。《數據結構》課程的教學目標強調學生編程技能和綜合運用能力的提高，因此在教學中立足加工數據的特性，引導學生學習數據的合理組織，同時根據操作的相關特性，采用高效的方式存儲數據，并設計高效率算法。然而由于傳統教學方法以及教師教學技能的局限性，同時由于學生對基本理論知識學習積極性不高，雖然一再強調提高編程能力，但始終不能達到預期效果。《數據結構》的教學效果直接影響到其他后續課程的學習，關系到學生的編程水平及計算機實際應用能力，以及學生對后續課程的學習興趣。因此，對《數據結構》課程建設，應以提高課程的教學效果，充分發揮學生的潛能，激發學生的學習興趣，提升職業技能為目標。

針對該課程能力的“目標缺位”、“知識本位”等問題，文章提出將工程項目理念引入到教學活動中，對《數據結構》課程的教學改革進行了研究與探討。

1　《數據結構》課程教學中存在的問題

《數據結構》理論性極強，能力提高是知識體系不斷積累的過程，從短期看，學習效果不明顯，只有在學習中實現從量變到質變的飛躍，學生才能有學習成就感。同時，由于缺乏實踐應用經驗，空洞理論的學習往往會使得學生從“主動學習”轉化為“被動學習”，以致不能真正明確該課程的學習目的以及課程在整個課程體系的重要作用，最終使得教學效果達不到期望值。具體來講，該課程教學中存在以下兩個方面的問題。

（1）知識本位的教學目標

《數據結構》的教學大綱強調幾種數據結構的特點及操作方法，要求學生能進行算法設計和程序編寫?？梢?，大綱專注于知識體系的構建，雖然強調培養編程水平，提高能力，但知識積累的初衷弱化了能力培養的目標。盡管知識積累是能力構建的基礎，但知識積累的數量并不能代表能力的高低，教師授課過程中立足于理論體系，對每個知識點精講細講，強行灌輸，這極大地禁錮了學生的思維，不能很好地發揮學生的能動性，很難使學生的自主性、創造性、學習能力以及工程能力得到充分的發展。這與我們初衷卻是背道而馳的。

當然，能力的構建應以知識為基礎，教師在教學中應引導學生實現知識積累的量變到到能力提升的質變的轉化，這是教師應堅持的目標。

（2）算法實現的實驗環節

《數據結構》課程的實驗環節強調算法的實現，以此來提高編程水平。在此過程中，學生逐步熟悉程序編寫的規則，對程序設計語言的使用也會越來越熟練，在一定程度上提高了編程技能。但學生一方面滿足于個人編程技能的提高，另一方面卻對該課程的應用領域以及在整個課程體系中的作用感到困惑。目前，大學生抱怨沒有獲得校內實踐經驗，所以社會上缺乏有動手能力和實踐經驗的大學畢業生［1］，人才供需銜接不上，但教師由于自身的實踐經驗缺乏而顯得力不從心。可見，大學課程建設應以社會需求為導向，實驗環節必須兼顧算法實現與現實應用。

目前培養出來的學生缺乏工程設計能力，不能滿足IT企業的需求。文中引入CDIO（構思Conceive，設計Design，實現Implement，運作Operate）工程教育理念，來提高學生職業技能。

2　基于CDIO的《數據結構》能力結構

我校信息管理與信息系統專業的辦學定位是培養應用型人才，《數據結構》課程作為專業基礎課，一方面要通過該門課程提高學生編程能力，另一方面要與專業結合，進行實踐創新，圍繞現實應用，提高專業技能?！稊祿Y構》課程內容本身具有很強的理論性和抽象性等特點，講解和學習難度大，實踐環節的引入不僅可以補充、深化和拓展理論教學，還可以加深學生對理論知識的理解。

作為目前被廣泛認可的工程教育理念，CDIO以產品從研發到運行的生命周期全過程為載體，提倡在實踐驅動下，引導學生主動學習，強調課程之間的有機聯系，在這種方式下學習相關理論、工程技術，讓學生參與工程從構思、設計到實現的全過程，從而擁有專業基本能力、工程實踐能力、團隊協作交流能力和系統綜合應用能力。

通過引入CDIO的理念加強數據結構綜合應用能力的培養，本文制定了CDIO能力培養的主線，如圖1，該《數據結構》課程CDIO能力結構框圖從四個能力層面，進行理論與實踐教學的改革與創新。第一為基礎知識層面，培養學生數據結構設計能力和算法設計能力；第二為基本能力層面，要求學生具備軟件設計能力；第三為項目成員的溝通協作能力層面；第四為參與項目研發的系統工程能力。在《數據結構》的教學過程中設計項目為教學活動主線，立足于能力培養與知識的教、學、用的關聯，而不是只關注數據結構的理論知識［2］。

圖1　數據結構CDIO能力結構框圖

3　基于CDIO的教學改革實踐

在數據結構的教學過程中，筆者引入了CDIO的教學理念，對教學過程進行改革，取得了良好的教學效果。

（1）真實項目為載體，教學做一體化

CDIO的核心是“項目化教學”，以項目為切入點，課堂教學圍繞項目展開，以此來實現學生能力培養的目標。項目教學法是一種基于構建主義理論的探究式學習模式，將教學內容融入一個個小型項目的真實情境中，激發學生的自主性學習，用項目引導學生開展理論探索，圍繞項目的實現過程來學習相關理論［3］。通過教學實踐，針對《數據結構》課程的特點，在教學中通過小型項目驅動，實現“做中學”，極大提高了學生的學習興趣，表1為各知識點的項目設計情況。

表1　項目一覽表

教學活動立足項目的生命期來展開，先引入項目，讓學生明確教學目標，然后著手基本理論的學習，培養學生的算法設計技能、編程能力以及團隊協作能力。這種將項目融入到各個知識點的教學思想，讓學生從主觀上對數據結構課程有一個感性的認識的同時，還使得他們在任務驅動下學習相關理論知識，提升編程能力。這點正符合項目教學、任務驅動的課程體系改革的目標。

（2）分層次實踐教學

在本課程中采用理論知識、實驗教學、素質拓展三位一體的課程體系，其中實踐教學是能力提高的重要環節。由于大多數學生編程能力較弱，一開始就直接開展項目設計，往往會心有余而力不足，合理設計實踐教學環節對提高學生能力起著至關重要的作用。為此，我們將實踐教學環節進行分層設計，將課程實踐分成基礎實驗、開放性實驗兩個層次。基礎實驗涉及簡單算法的實現，主要引導學生自主、循序漸進地學習，鞏固學生對基本理論的理解，提高基本編程能力；開放性實驗對每種數據結構有針對性地設計，如上表1，也可由學生自擬相關題目，采用軟件設計思想來完成該軟件項目，以此來訓練學生的工程意識和程序開發能力。

（3）項目團隊共同協作

CDIO強調培養學生實踐動手能力，針對每個精心挑選設計的項目，我們要求學生以自由組合的方式組成項目開發團隊，學生在項目里承擔不同的任務，比如項目規劃、軟件分析、程序開發、程序測試等，學生經過這種模擬訓練，掌握了程序設計的流程，了解了每個步驟的重要作用，同時加深了對相關理論知識的理解，增強了程序設計的能力。另外，學生在項目中的角色也要多樣化，在不同項目中充當不同的角色，加大職業技能的深度的同時，兼顧廣度，向技能全面化方向發展。這種將“工作情境模擬教學法”引入實驗課程，引導學生團體交流合作，從方案設計、框架構建、程序設計到調試實現，使學生將所學知識貫穿起來，提高學生的實戰能力與綜合運用知識的能力。

通過項目團隊合作開發軟件，學生經過真實過程的體驗，學習熱情高漲，業務能力也得到極大的提高。

（4）綜合能力評價的考核方式

課程的評價方式改革是教學改革的重要環節。CDIO課程采用多元化的考核機制，考核指標融入到學習過程的各個環節，除了專業技能被列入考核指標外，學生的人際能力、團隊協作能力也是一個重要的考核依據。通過對學生的綜合素質進行全面評估的方式，督促學生認真開展項目活動，將傳統的期末一次性考核方式轉變為全方面考核的模式。這種評價方式以學生團隊完成項目的情況作為評價依據，將考核貫穿于整個教學過程的始終，有利于提高學生學習的自覺性和主動性，有利于培養學生團隊協作、溝通能力，避免了突擊應付考試的現象，能顯著提高教學效果。

4　結語

將CDIO理念融入教學環節，學生不僅掌握本課程的主要知識和軟件開發技術，并逐步形成軟件開發能力，同時掌握了軟件項目的設計流程。

CDIO項目教學的展開卻不是一件簡單的事，教學活動的每個環節必須由教師精心設計。除了本文中提到的幾點之外，還有一些問題有待解決［4］。

（1）教師自身項目經驗的提升。要做到在教學過程中有的放矢、游刃有余，項目教學環節的每個細節都必須精心設計，而教師的個人能力及項目經驗是至關重要的。

（2）加強課程之間的橫向聯系。要開展企業的工程項目，僅具備《數據結構》課程知識，是遠遠不夠的，故需要學生將相關課程有機聯系起來。

（3）把握教師的參與度。在學習中提倡“自主設計、自己動手、自由探索”，強化學生的主體地位，教師引導學生開展項目教學，在教學中教師應嚴格把握參與度，參與過多，學生會產生依賴性，過少，學生則會盲目，無所適從。

［1］瞿英，陳軍霞，任飛飛.基于CDIO的《數據庫原理及應用》課程群能力培養目標體系構建［J］.河北工業科技，2012.3.

［2］逯艷玲等.基于CDIO教育理念的數據庫課程實驗設計［J］.實驗技術與管理，2013.1.

［3］朱向慶，胡均萬，曾輝，陳宏華.ODIO工程教育模式的微型項目驅動教學法研究.實驗技術與管理［J］，2012，11（29）:159-162.

［4］陳紅琳.基于CDIO的《數據結構》教學改革研究［J］.現代計算機，2014.11.

Data Structure；CDIO；Teaching Reformation

Teaching Reformation and Practice of Data Structure Course

CHEN Hong-lin
（School of Management Science and Engineering，Anhui University of Finance and Economics，Bengbu 233030）

1007-1423（2015）30-0025-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2015.30.007

陳紅琳（1975-），女，湖北江陵人，講師，碩士，研究方向為信息管理和信息系統

2015-09-22

2015-10-12

《數據結構》是一門無論理論性還是實踐性都很強的課程，對提高學生的編程水平起著至關重要的作用。為了提高學生算法設計能力、軟件設計能力、溝通協作能力和系統工程能力，該課程運用CDIO理念，通過團隊項目驅動的形式，從具體項目的設計、層次化實踐教學、項目團隊協作及考核評價方式幾個角度闡述課程教學改革實踐，提升學生系統思維和工程項目能力。實踐證明，以實踐為導向的教學過程能極大提升教學效果。

數據結構；CDIO；教學改革

安徽財經大學校級教研項目（No.acjyyb2014122）

Data Structure is a both theoretical and practical course，it plays an important role in improving students'programming ability.By using CDIO concept，improves some abilities of algorithm design，software design，communication and coordination，and systems engineering. Discusses the teaching reformation from the following several aspects:project design，hierarchical teaching practice，project team cooperation，way of examination，that improves students'ability of system thinking and engineering project.These facts proves that practice oriented teaching can greatly improve teaching effect.