教學與科研關系的思考及其在數據結構課程建設中的實踐

賈海洋，楊 博，虞強源，朱允剛，劉大有

（1.吉林大學 計算機科學與技術學院, 吉林 長春130012；2.吉林大學 軟件學院，吉林 長春130012；3.符號計算與知識工程教育部重點實驗室, 吉林 長春130012）

教學與科研關系的思考及其在數據結構課程建設中的實踐

賈海洋，楊 博，虞強源，朱允剛，劉大有

（1.吉林大學 計算機科學與技術學院, 吉林 長春130012；2.吉林大學 軟件學院，吉林 長春130012；3.符號計算與知識工程教育部重點實驗室, 吉林 長春130012）

分析教學與科研對立與統一的關系問題，指出二者關系對于社會發展、高校發展以及教師個人發展的重要意義，結合國家級精品課數據結構的建設過程說明如何做到教學與科研的統一，介紹兩則實驗題目和創新實驗的設計原則。

教學與科研；數據結構；實驗教學

1 背 景

教學與科研是大學教師的兩項主要工作,也是大學核心競爭力的主要體現。教學和科研工作二者之間存在著復雜的關系，兩者既相互促進又相互矛盾。教學與科研之間的關系是教育研究者、實踐者持續關注的重要問題。正確處理好兩者之間的關系，對于社會的發展、高校的發展以及教師個人的發展都具有十分重要的意義。

在大學創立之初，教學是大學唯一的職能，大學的主要目標是傳授知識[1]。隨著時間的推進，高等教育的社會價值發生了變化,大學的職能在諸多外部因素的影響下發生著轉變：大學與社會的關系由彼此遠離逐漸走向相互依存；大學逐漸由精英教育走向大眾化教育[2]。

這種變革也賦予大學的教學與科研以新的意蘊。為滿足社會對科技進步的要求,大學被視為科技創新的動力站，其科研職能不斷被強化,甚至有取代教學成為其基本職能的趨勢。最近幾十年來，許多國家的高校都不同程度地出現科研高于和重于教學的趨勢，現實中大學教學與科研的關系呈現出扭曲的發展態勢,導致教學與科研失去了平衡[3]。教師雖普遍存在教學與科研關系相統一的信念，但其行動卻呈現出教學與科研分離，甚至 “重科研輕教學”的傾向[4]，而且這一現象并非我國獨有[5]。有學者認為，雖然兩者在大學的發展史上有過相對協調的階段，但矛盾多于協調[6]。

因此，如何處理教學與科研之間的關系，持續受到教育研究者、實踐者和管理者的思考和探討[7]。

2 探討與思考

教學與科研之間既對立又統一，統一性在于，高校教師的教學工作與科研工作目標均是為了履行高校所承擔的職責的一部分，都是推動高校發展的重要力量，兩者在這點上并沒有根本的沖突與矛盾。教學與科研之間還存在著矛盾和對立：首先，教師教學所占的時間越多，必然在科研方面的時間和精力就減少，因此，客觀上，兩者在時間和精力的分配上存在著矛盾；其次，兩者的側重點不同，教學主要是為了傳授知識，而科研是創造知識，兩者對教師能力的要求有所不同。

大學所承擔的社會職責主要有：①通過教學培養人才；②通過科研發展科學；③直接為社會服務。不同的大學在上述職責的側重及定位上不盡相同。例如，一些重點大學被政府視為科技創新的動力站, 其科研職能不斷被強化。與此同時，為滿足培養應用型人才的需求,一大批應用型大學,其教學職能居于絕對優勢地位。有研究者依據大學的側重及定位不同將其劃分為4種類型：研究型；研究教學型；教學研究型；教學型。因此，高校教師在處理教學與科研之間的關系時，首先要明確自身所在學校的職責、目標及定位，不同類型的大學應該有所區別。在明確學校定位的基礎上，使得教學與科研工作統一于該校的定位。從而在教學與科研實踐中，教學與科研工作所需投入時間和精力的比例分配與學校的定位一致，在這一框架之下，教學與科研可以趨向于更好地履行高校職責這一總體目標。

教師勝任力特征模型由學術能力、教學能力和教學態度3個特征因子構成[8]。在分析教學與科研工作關系時，某些慣性思維簡單地認為科研可能會消極地影響教學，實際上這種影響往往是由于未能處理好時間和精力的分配，造成科研工作對教學態度的負面影響，并非教學能力本身[9]。教學和科研可以緊密結合，實現教學與科研相長：教學為科研明確了方向；科研是教學的基礎。教學與科研是相輔相成、互相作用的，兩者密不可分、互相促進[10]。適度的科研先行并不必然會造成教學的弱化；相反，提升教學質量的一個重要途徑就是先建設好高水平的科研平臺，然后再把這種科研優勢反哺到教學中，從而提升教學質量。因此，要謹防“教學—科研”二分思維，將科研僅僅作為研究型大學的專利，削弱甚至剝奪教學研究型和教學型學校的科研職能[11]。

3 在數據結構課程中的實踐

數據結構是計算機專業最重要的專業技術基礎課程和核心課程之一，是學生進一步深入學習和開展高層次研究的學科基礎必修課。吉林大學數據結構課程被評為2003年度首批國家級精品課程，在課程建設與改革過程中，教學團隊力圖激發學生興趣，提高學生的教學參與度。

我們針對實驗教學環節進行一系列嘗試，開展“創新實驗”：實驗教學是課堂理論教學的延伸和補充，是數據結構課程教學中不可缺少的一個重要環節，通過實驗教學可以培養學生發現、分析和解決問題的能力以及編程能力，對于學生綜合素質的提高具有十分重要的作用。創新實驗是實驗教學的一個重要環節，該實驗的目的是培養學生通過自學新知識，運用所學數據結構、算法和數學知識，解決科學研究中的問題，以激發學生的科研興趣、培養其科學研究能力和團隊協作能力。

實驗一：

[實驗目的]

綜合運用數據結構中圖的相關知識以及組合數學及算法分析的知識，在查閱文獻的基礎上設計并實現程序，并對算法進行優化和分析。

[實驗內容及要求]

現實世界中，很多問題可以抽象成有向無環圖（directed acyclic graph，DAG），例如，用于任務管理的AOE網（activity on edge network）、人工智能領域中處理不確定性的貝葉斯網（Bayesian Network）。

設計并實現如下程序：給定n個不同的結點，生成包含這n個結點的所有DAG，并討論DAG數量和n之間的關系，見表1，嘗試給出通項公式，分析算法的時間復雜性。

[測試數據]

表1 n=1…6 的有向無環圖的個數

實驗二：

[實驗目的]

了解組合優化和數據結構中線性表、查找、排序等知識之間的關系，初步了解遺傳算法及隨機數在遺傳算法中的使用。在查閱文獻的基礎上設計并實現遺傳算法。

[實驗內容及要求]

組合優化（combinatorial optimization）問題是計算機研究領域中的一個重要問題，其目標是從組合問題的可行解集中求出最優解。組合優化的形式化定義為：

Ω={S1，S2，… ，Sn}為所有狀態構成的解空間；

C(Si)為狀態Si對應的目標函數值;

要求尋找最優解S*，使得C(S*)≤C(Si)?Si∈Ω;

組合優化過程可以近似地描述為一個搜索過程（這一描述方式并不十分準確。例如，某些構造型優化方法并非搜索過程，但有助于我們理解組合優化問題）：待查找文件即為解空間，每條記錄對應一個狀態，記錄的關鍵詞為目標函數值，組合優化的目的則是查找關鍵詞最小的記錄（最優解）。

這一看似簡單的問題，在某些情況下卻是無法解決的。例如，當解空間十分巨大，算法無法遍歷所有狀態，不能找到最優解，在實際應用中只能找到一個近似最優解。目前，許多組合優化問題仍然是計算機科研領域中有待解決的開問題（opening question），遺傳算法（Genetic Algorithm，GA）是一種解決組合優化問題的方法，請實現該算法并使用該算法解決任意一個自行設計的組合優化問題。

上述創新實驗在教學實踐中取得了很好的教學效果，調動了學生的積極性、主動性，顯著提高了學生的興趣和教學參與度。同時，將教學與科研緊密結合，充分體現了教學與科研的一致性，是處理好教學與科研關系的一個典型案例。

4 結 語

如何處理教學與科研之間的關系是重要的研究課題，這一問題源于教學和科研實踐，而一切討論最終應歸于實踐。創新實驗是在教學科研實踐中遵循上述理念的一個具體實例。

[1] John H N. The idea of a university[M]. London: Longman,1853.

[2] 李澤彧, 曹如軍. 大眾化時期大學教學與科研關系審視[J]. 高等教育研究, 2008(3): 51-56.

[3] 劉榮暄. 也談高校教學與科研的關系[J]. 高等教育研究, 1987(3): 29-31.

[4] 吳洪富, 劉獻君. 大學場域變遷中的教學與科研關系[J]. 高等教育研究, 2013(10): 88.

[5] 吳薇. 中荷研究型大學教師教學科研關系觀之比較——基于萊頓大學與廈門大學的調查[J]. 高等教育研究, 2010(5): 90-97.

[6] 趙婷婷. 從大學與社會的矛盾看教學與科研的關系[J]. 高等教育研究, 1999(2): 50-53.

[7] 張曉鵬. 當前特別要注意糾正重科研、輕教學的思想嗎?[J]. 高等教育研究, 1986(3): 48-53, 67.

[8] 周光禮, 馬海泉. 教學學術能力:大學教師發展與評價的新框架[J]. 教育研究, 2013(8): 37-47.

[9] 周川. 教學與科研結合——培養大學生創造能力的必由之路[J]. 高等教育研究, 1987(4): 79-83.

[10] 韓媛, 范武邱. 以教學帶科研 以科研促教學[J]. 中國高等教育, 2015(Z3): 69-71.

[11] 李俊杰. 科研反哺教學的合理性及地方高校因應策略[J]. 教育研究, 2012(3): 53-56, 70.

（編輯：郭田珍）

1672-5913(2017)02-0038-03

G642

吉林省高等教育教學改革研究課題“數據結構創新實踐教學體系建設與改革”；吉林大學青年教師教學能力發展項目（2015QNZD008）；吉林大學本科“十三五”規劃教材立項（《程序設計基礎》《數據結構》）。

賈海洋，男，副教授，研究方向為計算機教育、知識工程、機器學習、概率圖模型等，jiahy@jlu. edu.cn。