“雙一流”建設背景下數據結構課程教學初探

羅麗燕 鄧小芳 林樂平

[摘要]“雙一流”建設相關政策的出臺，推動了創新型人才培養模式的建設。課程教學是人才培養的載體，課程教學改革是創新型人才培養模式建設不可或缺的。該研究針對數據結構課程教學中存在的算法復雜、入門難、實驗難度大、課堂教學效率較低等問題，從教學目的、教學學情、教學內容、教學方法和教學手段等幾個方面對數據結構課程的教學進行論述，探討學生工程實踐能力、創新能力、國際競爭力的培養。

[關鍵詞]“雙一流”建設;數據結構;課程教學

[中圖分類號]G642

[文獻標識碼]A

[文章編號]2095-3437（2020）03-0080-03

2015年10月，國務院對外發布了《統籌推進世界一流大學和一流學科建設總體方案》，明確了“雙一流”建設的原則、目標和總體思路，標志著以中國特色為方向的高等教育改革拉開了序幕。2017年9月21日，教育部、財政部和國家發展改革委發布了《關于公布世界一流大學和一流學科建設高校及建設學科名單的通知》，標志著“雙一流”建設正式進入全面啟動和實施操作的階段。“雙一流”建設相關政策的出臺，對中國高等教育的辦學能力提出了更高的要求。“雙一流”建設的一項重要任務就是培養拔尖的創新型人才，而現行人才培養模式下，學生的實踐能力、創新能力有所欠缺。創新型人才的培養必須重視專業建設與課程建設。悉尼協定明確指出課程體系是專業建設的主要內容之一，而大學提供的最基本的服務是課程，創新型人才培養模式必須重視課堂教學方式方法的變革，以使課堂教學不僅僅是給學生提供單一的認知經歷。“雙一流”的創新型人才培養是實踐能力強、創新能力強、具備國際競爭力的高素質復合型人才的培養，而課堂教學在其中扮演著重要的角色。

信息與通信工程專業如何在“雙一流”建設背景下，培養工程實踐能力強、創新能力強、具備國際競爭力的高素質的人才，需要教師深入反思人才培養模式改革與創新問題，開展教學改革研究，把“雙一流”建設要求的創新型人才培養模式的創新研究融入教學過程中。具體落實到數據結構課程教學，就必須以信息與通信工程專業的學科理論知識為基礎，夯實理論研究基礎，加強實踐教學環節的培養，以實現用科學、工程化的方法開發和維護具有較強實用性、高質量的軟件為目的，從而培養創新型實用型人才，以適應不斷變化的就業需求。

數據結構課程的主要教學內容是數據結構的基本概念和基本算法，側重于典型數據結構及經典算法的講解與演示，雖有較為成熟的理論知識體系，但數據結構的抽象邏輯，存在入門難、實驗難度大、課堂教學效率較低等問題。這些問題對學生的全面發展以及綜合素質的提高造成了嚴重的影響。要擺脫此教學困境，需要在“雙一流”建設背景下，結合學生的特點，調整教學內容，同時注重教學方法和教學手段的改進。本文將從數據結構的教學目的、教學學情、教學內容、教學方法和教學手段等方面對數據結構的教學進行論述，探討學生工程實踐能力、創新能力、國際競爭力的培養。

一、明確教學目的

根據“雙一流”建設要求的創新型人才培養任務，工程科技人才必須具備更強的創新創業能力和跨界整合能力。數據結構作為信息與通信工程專業的基礎必修課，教師在教學過程中要明確教學目的，有的放矢地發展學生智力，使學生具有較強的工程實踐能力、創新能力以及國際競爭力，達到“雙一流”建設對創新型人才培養的要求。要通過課程學習，讓學生掌握數據結構的理論知識和應具備的能力、素質。具體來說就是讓學生建立數據結構的概念，樹立數據結構設計與算法設計的基本思維模式;掌握采用不同數據結構分析問題和設計算法的方法;結合實際問題選擇高效的數據結構，并能分析相應算法的性能。

二、了解教學學情

目前我國高等教育的質量和水平與發達國家的相比還存在較大的差距，且由于我國的區域經濟社會發展不平衡，高等教育區域差異十分明顯。因此，在“雙一流”建設背景下，推進課堂教學的改革，必須充分了解本校的生源情況，立足于本校的教學學情，探索符合本校教學學情及區域經濟和高等教育發展內在規律的合適的改革路徑。

桂林電子科技大學信息與通信工程專業的學生，由于生源地不同，學生的專業基礎不同，學生對數據結構課程的期望值自然也不同，具體可以分為以下3個層次：（1）修完課程，達到基本要求，拿到學分。（2）有強烈的考研需求，喜歡通信與信息行業。（3）對通信與信息行業特別感興趣，致力于提高軟件開發和運行效率。

有考研欲望的學生，愿意花課余時間和精力去學習，以取得好成績。致力于提高軟件開發和運行效率的學生，不滿足于課堂所學，愿意不眠不休，花費大量時間和精力去鉆研，熱衷于對計算機理論、相關算法的改進和研究。從歷年的數據結構教學成績來看，學生的學習態度，從被動型到跟風型再到主動型，所占的比例也有所不同。本文選取了桂林電子科技大學信息與通信工程專業5個年級數據結構課程期末成績及格以止的學生學習情況（如表1所示）進行對比分析。

從表1中不難看出，近年來學習成績優秀學生的百分比有所上升，尤其是學習成績良好學生，他們對數據結構這門課程的興趣逐漸提升。雖然學習成績及格學生所占的百分比有所下降，但成績中等的學生所占的百分比整體上呈上升趨勢，這5年平均有將近44.58%的學生都只是為達到課程要求而學習。學生的學習成績雖然和專業需求、課程難易程度、應用性要求以及學生的學習主動性密不可分，但也需要任課教師根據學生的學習目的和學情，在教學過程中尊重學生、激勵學生，采取啟發式教學，由淺入深，循序漸進，淡化理論，多講案例、多講例題，注重應用。對于學習能力強、對通信與信息行業特感興趣或準備考研的學生，教師在教學過程中應適當引導其思考;對于學習基礎較差、學習主動性不強的學生，應積極干預和引導其明確學習目標，激發其學習的興趣，課后加強輔導，使其基本掌握數據結構的基本理論和基本知識，通過“抓兩頭帶中間”為學生的后續學習做好鋪墊。

“雙一流”建設背景下的課程教學改革，必須要樹立現代化的教學觀，踐行因材施教的教育理念，努力打破“一本教材教終身”“同一教案普度眾生”的思想禁錮，還要研究學生的差異性，鼓勵學生積極發展興趣特長，不斷深化課堂教學的改革。

三、調整教學內容

隨著現代信息技術的發展，日益豐富的知識內容沖擊著人們的頭腦，課堂的教學內容不僅僅局限于書本上的知識。在“雙一流”建設背景下，需要兼顧知識的系統性、前瞻性和實用性，不斷更新課堂的教學內容，從而為創新型人才的培養奠定必要的理論基礎。數據結構課程教學內容難點多、關聯性強，如何在有限的課時內對課程進行合理編排并提升教學效果是一大難點。因此，必須對教學內容進行整合，注重學生獨立思考能力、問題意識和批判精神等的培養，合理安排教學實踐。

（一）夯實基礎，突出重難點

根據數據結構課程的特點，授課教師應重在夯實課程學習的基礎，突出重難點。從教學實際情況出發，對教學內容做合理提煉，能使學生緊扣重點，觸類旁通。桂林電子科技大學信息與通信工程專業所采用的數據結構課程教材，其數據結構的教學內容主要有數據結構和數據處理兩大模塊，各模塊所包含的知識點如表2所示。

（二）注重實驗教學，加強實踐環節的設計

數據結構是一門理論與實踐并重的綜合性課程。數據結構實驗的主要目的是通過實踐來培養學生分析問題、設計算法解決問題、實踐驗證及工程應用等的能力。只有注重實驗教學，加強實踐環節的設計，才能有利于學生對抽象理論的理解和掌握。因此，我校的數據結構實驗教學內容，除了保留一些必要的驗證性實驗來鞏固學生的基礎知識外，還增加了綜合設計實驗且占總實驗學時的50%。同時還增開了課程設計，將培養學生工程實踐能力和創新能力的要求融入教學過程中，給學生預留發揮創造力的空間，讓學生根據實驗教學要求，查閱文獻資料，分析國內外研究現狀，自主設計不同的實現方案，分析優化、驗證算法功能，鍛煉學生綜合運用知識的能力以及分析解決問題的能力。

在實驗教學過程中教師要做到“四勤”，即眼勤、腿勤、嘴勤、手勤。學生做實驗的過程中教師要多巡走，注意觀察學生，發現問題及時記錄和糾正，指導學生正確使用基礎算法，學會分析算法，避免出現思路不清，錯用、亂用算法知識等情況。實驗完成后，教師一定要檢查學生的完成情況，特別是要避免只看結果卻忽略過程的常見考核方法，強調實驗報告實時提交的原則。教師根據學生實驗完成的情況來給成績，同時記錄實驗中存在的問題，找出共性問題，以便于改進教學。通過“搜集一討論一篩選一測試一反饋”的閉環過程，使實驗課程中分散的知識點能轉化為工程技術亮點，有效提升學生的工程意識和創新素質，培養學生的實踐能力、創新能力，進而提高學生的綜合素質、國際競爭能力。

四、改變單調乏味的教學方式，使用靈活的教學方法和教學手段

“雙一流”建設中的人才培養任務即創新型人才培養模式的建設，要求充分利用現代信息技術，改革單調乏味的傳統課堂教學模式，創新教學方式和學習方式，培養學生的探究能力和創新精神，從而提高學生的創新能力和國際競爭力。

傳統的數據結構課堂教學主要是以教師講授為主，案例少，學生參與度低，教學方式單調乏味。由于數據結構抽象難懂，要想激發學生的學習興趣，提高課堂教學效果，必須改變單調乏味的教學方式。需要從單純傳授知識的方式轉變為教師引導、學生自主參與的方式，從課堂教師專制式轉變為師生討論式，從填鴨注入式轉變為啟發誘導式，從單向傳播式轉變為雙向感應式，構建師生學習共同體。需要發揮教師的主導作用，按照教學內容，強化感性認識與理性認識，合理設計教學過程，靈活開展啟發式教學，使學生掌握各種數據結構的特點、存儲表示、運算操作方法以及信息與通信工程中最基本的應用。

要結合本校教學學情，積極嘗試探究式教學，使學生能夠利用數據結構知識自主選用恰當的數據結構、編寫質量高風格好的應用程序，進而培養學生的創新性思維，提高學生的國際競爭力。例如，在講授各種邏輯結構的算法時，可多采用案例教學和互動式教學模式;設計教學序列，由簡入繁，介紹算法特性和算法設計的要求，增強學生對概念的熟悉度及認同感，激發學生對理論知識學習的興趣，使學生對研究內容及其學習有個初步認識，然后再引入算法和算法分析的概念。為避免混淆，要以學生在學習編程語言階段的編程題目為例，合理設計教學序列，比如在講線性結構時，首先設計線性結構一樹形結構一圖狀結構的次序，從簡單基本的結構人手，再逐步細化、深入，將重點放在算法分析的方法上;其次應用算法的層次講清講透排序、查找的經典結構及算法分析，通過對不同類型算法的分析，使學生對抽象的算法有更深刻的認識，掌握設計算法的基本方法。同時，適當調整教學思路，采用問答式教學方法，及時了解學生對知識的理解和掌握程度，及時調整教學進度，讓學生了解并接受研究數據結構的流程：根據實際應用問題，分析數據間的邏輯關系，選擇恰當的存儲結構，設計算法，分析算法效率，從而進行算法優化，使知識結構適應認知結構，達到教學相長的目的。

通過一年的教學教改實踐，桂林電子科技大學信息與通信工程專業16級學生的數據結構課程考試取得較好的成績，其中優秀、良好、中等、及格學生人數所占的百分比分別為11.43%、23.14%、25.14%、12.0%。與15級的相比，優秀與良好學生的人數分別提高了3、6個百分點，而中等與及格學生的人數則分別下降了3、2個百分點。此外，信息與通信工程專業16級有大約30%的學生參加了互聯網+比賽，大約17%的學生參與了大學生創新項目研究。

五、結束語

數據結構課程作為信息與通信工程專業的基礎必修課，其理論知識具有承前啟后的關鍵作用。數據結構課程知識的掌握程度，直接凸顯前序課程知識的鞏固情況并影響到后續課程的學習。通過數據結構課程的學習，學生應能獲得對實際問題進行合理分析的初步能力，為其后續課程的學習，比如面向對象程序設計語言、計算機網絡、操作系統等，打下基礎。

[責任編輯：龐丹丹]