應用轉型下“算法與數據結構”課程教學改革與探索

梁東云+溫陽

摘要：為適應地方本科院校向應用型大學轉型發展，提出一種新的囊括課程體系結構調整、教學手段優化及創新訓練強化等方式的算法與數據結構課程教學模式。以軟件項目工程中的應用來指導學生充分理解算法思想，掌握并靈活使用數據結構相關知識分析問題、提高學習能力、鍛煉學生創新能力。

關鍵詞：應用轉型；算法與數據結構；任務驅動；教學改革

中圖分類號：TP312 文獻標識碼：A

教育部于2013年，提出一項重大的改革，即計劃將大約600所地方性高等本科院校轉型為應用型本科院校，2014年被列入教育部當年工作要點[1]。在高等院校向應用型本科轉型的形勢下，高校教學面臨著新的機遇和挑戰。商洛學院作為陜西省首批應用轉型試點高校，實現畢業時與社會、企業零距離對接，完成高等學校為社會輸送有用人才的最終目標[2]。

算法與數據結構課程是計算機相關專業的專業基礎課程，是設計各種應用軟件的重要基礎，是我校電子信息科學與技術專業課程體系中的核心專業課程。本文主要針對當前教學過程的問題，進行探討研究，提出一種新的教學模式，達到教與學的有機結合[3]。

一、課程教學改革的必要性與緊迫性

算法與數據結構課程主要涵蓋數據結構的闡述分析、應用以及經典算法的應用，主體內容比較抽象，難以直觀描述，掌握相對困難。此外，電子信息科學與技術專業的學生計算機基礎知識薄弱，電子和計算機專業之間培養差異，導致電子信息科學與技術專業學生學習更加困難。隨著互聯網行業的迅猛發展，網絡教學資源的日漸豐富以及算法與數據結構課程地位的愈加重要，傳統教學模式中的問題日益突出[4]。

（一）數據結構課程自身特點

（1）高度抽象化，需要扎實的數理邏輯、圖論、高等數學、拓撲幾何、離散數學和數值分析等理論基礎；（2）內容涵蓋面廣泛豐富。（3）隱含的技術方法豐富，各部分問題解決方式種類多樣、沒有固定解法、靈活性強。

（二）應用轉型下發展算法與數據結構課程的教學目標

（1）重視算法與數據結構基礎理論知識學習，理解數據邏輯、數據存儲及數據運算等基本概念術語；（2）從實際問題出發，培養學生運用算法與數據結構的基本理論知識分析解決實際問題的能力；（3）重視學生實踐動手能力和工程項目思想的培養。

二、傳統教學過程中現存問題

根據長期從事算法與數據結構的教學過程，發現當前算法與數據結構教學中主要存在以下一些問題。

（一）難理解：本課程需要較高的邏輯思維和抽象思維能力，學生聯系實際比較困難這一問題始終縈繞在整個教學過程中。

（二）難把控：電子信息科學與技術專業本科二年級學生，其計算機基礎、建模能力、軟件工程的思想薄弱。

（三）難實現：體現在遇到問題不知如何數據結構類型；面對具體算法不清楚如何進行優化；書本上的程序不能直接運行，學生自主學習有一定困難[5]。

（四）難應用：數據結構相關實驗的課程設計主要采用高級程序語言（如C，C++）等來編寫，我校電科專業學生對該程序語言的掌握程度直接影響到數據結構課程的實際應用情況。

三、教學模式改革與探索

針對現有傳統教學中存在的問題，為了提高學生算法與數據結構應用能力，需完善并加強實踐教學內容。

（一）調整課程體系

當前教學是依據傳統的知識理論體系順序授課：然而當前應用轉型環境下這種模式已難以適應。根據學生學習認知一般規律及我校電子信息科學與技術專業自身特點，在傳統教學基礎上進一步優化課程培養體系，針對每一知識點配備相應實踐項目，將理論與實踐有機結合。

（二）優化教學手段

傳統課堂教學主要以教師粉筆板書講授為主，不能用動態直觀的方式講解抽象知識，難以激發學生學習熱情，無法達到課題教學目的。

1.將微課引入教學中

借助微課這一新興教學模式，將算法與數據結構課程重點、難點設計開發成網絡視頻資源，供學生課后自主學習。我們將算法與數據結構中每一個知識點的內容，制作成微教案、微視頻、微練習、微點評、微互動等傳至課程網絡中心。

2.將案例驅動引入教學中

案例驅動的算法與數據結構教學方法，是將教學案例引入到課程教學過程中。教師通過一個完整案例的分析解決，借助板書、多媒體等手段與學生互動，達到培養學生發現問題、分析問題、解決問題的能力。

3.加強課外創新實踐活動

算法與數據結構課程需要增加學生的課外創新實踐活動。具體通過以下方式開展：（1）組建算法和數據結構學習創新小組，定期舉行學習經驗研討交流活動，分享實際設計過程的困難、解決途徑和最新成果；（2）定期組織以算法為核心競賽活動，（3）鼓勵學生申報研究學習與科技創新性實驗項目，組織參加省市級或國家級各類學科競賽。

3.改革課程考核模式

傳統實驗課的課程，實驗動手部分只占10%，很多學生把重點放在報告書寫上，為適應應用轉型發展，加強學生實踐能力，課程考核提出以下改革方案：（1）平時（考勤+開卷隨堂測試+課堂表現），占學期總成績的10%；（2）課程上機實驗（源程序+實驗報告）30%；（3）期末卷面成績60%；（4）鼓勵學生到相關優秀企業進行培訓實習

四、結語

針對當前電子信息科學與技術專業算法與數據結構教學模式中培養目標及存在的主要問題，在轉向應用型本科院校新形勢下，為培養創新型、應用型人才，提高學生邏輯思維、編程運算等能力，本文主要從課程體系調整、教學手段優化、創新實踐教學加強、考核模式改革共4個方面都出發，以提高算法和數據結構應用能力為教學目標，結合工程項目與市場實際需求，指導并加強實踐教學。

參考文獻：

[1]陶影，張斌.數據結構實驗教學應重視算法設計與分析能力的培養[J].實驗室研究與探索，2008，12：119-122.

[2]張銘，趙海燕，王騰蛟，宋國杰，高軍.北京大學“數據結構與算法”教學設計[J].計算機教育，2008，20：5-11.

[3]唐劍梅，譚平.《數據結構與算法設計實訓》課程教學研究[J].軟件導刊，2016，01：193-194.

[4]李治軍，廖明宏，張巖.數據結構與算法課程設計教學模式的探討[J].計算機教育，2006，02：54-56.

[5]彭偉. CDIO模式下嵌入式技術專業數據結構與算法設計教學思考[J].軟件導刊（教育技術），2012，02：90-95.

作者介紹：梁東云，女（1971——）山東陽谷人，本科，商洛學院講師，研究方向，大學物理實驗教學。