《數據結構與算法設計》課程研討式教學改革的探索

楊玉軍　楊夷梅

【摘要】《數據結構與算法設計》是計算機專業中一門最重要的核心專業課程，為了提高教學效果，分析了目前《數據結構與算法設計》課程設計中存在的問題，提出了在《數據結構與算法設計》課程設計中探索研討式教學改革的思路，并對設計選題和考核方法等教學環節進行了研究，構建了一套行之有效的課程設計教學模式。

【關鍵詞】數據結構與算法設計 研討式教學 改革

《數據結構與算法設計》是一門計算機專業核心課程，在前導課程《離散數學》和《高級語言程序設計》的基礎上，培養學生的綜合運用知識解決實際問題的能力和創新意識，培養學生自主探索和自主學習尋求解決問題辦法的能力，實現由知識向能力轉化的目的。針對《數據結構與算法設計》課程具有較強的實踐性、應用性和創新性的特點，本文分析了目前該課程設計中存在的問題，提出了在課程設計中實施研討式教學改革的思路，并對課程設計的選題和考核方法等教學環節進行了研究。

一、目前存在的問題

通過深入分析《數據結構與算法設計》課程的教學情況，發現存在以下問題：

1.選題脫離實際問題。題目老舊現象嚴重，缺乏與企業對接，不能較好地對實際工程項目進行分解，不能引起學生的參與積極性，只看重知識虛擬性應用，缺乏真實性應用研究，造成設計主題和設計內容沒有新意。

2.時間安排欠合理。一方面，課程設計的時間一般是集中安排1～2周的時間，時間過于集中和不夠。由于課程設計的內容多，任務重，自學內容較多，學生很難在較短的時間內按時高質量完成課程設計。另一方面，課程設計的安排與課程教學完成的時間間隔太少，理論課程學習完后，大部分學生對所學知識還沒有完全理解和掌握，還需要時間來訓練和消化所學知識。同時還缺乏在課程設計前安排一些簡單與課程設計相關的前導學習任務和實踐內容，從而導致課程設計效果不佳，課程報告拼湊現象嚴重，質量不高。第三方面，有些學校在不停止教師所教其他課的情況下，安排課外時間，如晚上或周末，開展課程設計，教師既要忙于其他課程的教學工作，又要進行課程設計的指導工作，沒有足夠的時間和精力進行課程設計的指導，同時也缺乏全程對課程設計的跟蹤，不能及時解決學生遇到的問題，嚴重影響課程設計的進度和質量。

3.沒有充分挖掘學生潛能。課程設計內容和組織形式缺乏新穎性和特色，教師與學生互動不夠，沒有充分發揮出學生的主動性，沒有充分激發學生的積極性，學生的內在潛能和個性沒有得到充分挖掘，學生的實踐能力和創新能力沒有得到有效培養。

4.師生比不高，指導不足。一般是一個指導老師負責一個班級的課程設計的指導任務，學生較多的班級學生人數多達50多人，可能有的學校一個老師指導的學生甚至會超過這個數。課程設計雖然可以培養學生的自主學習和創新意識，但不是放之任之，只布置任務，而沒有實質性的指導。課程設計是在老師的指導下引導和帶領學生有目的、有步驟地學習相關內容，老師提前準備一部分相關資料。如果沒有老師的指導，學生會盲目地去找資料和學習，缺乏準確的目的性，浪費大量的時間，影響學生的積極性和成就感，最后導致課程設計的質量差，培養學生的能力非常有限。

5.考核模式單一。缺乏靈活性和科學性，沒有充分將課程設計過程中的各個環節進行有效管理和考核，只看重課程設計的結果，沒有關注課程設計的過程，有些學生的課程設計是請他人完成的，甚至是抄襲的，學生的主動學習能力沒有得到充分培養，設計質量無法保證和提高。

二、研討式教學改革的基本思想

《數據結構與算法設計》課程設計實施研討式教學改革的基本思想是以計算機專業人才培養為目標和依據，充分體現“以教師為主導、以學生為中心”的教學理念，充分發揮學生主體作用和充分挖掘學生的潛能，有效促進學生個性化學習，培養學生獨立分析實際問題和解決實際問題的能力，進而培養學生的創新能力和團隊協作能力。形成將《數據結構與算法設計》課程設計的設計理念、設計思想、設計內容與計算機專業的未來職業素質融為一體的教學新體系，使學生不僅能學到課程設計涉及的計算機專業知識，而且可以體驗一下計算機專業未來職業工作的全過程。這不僅有助于培養學生的實踐能力和自學能力，而且能促使學生的專業知識、綜合能力和職業素質得到全面提高。

三、研討式教學改革的具體舉措

1.提高選題質量。課程設計選題的質量和學生對選題的興趣直接決定了課程設計的質量。其一，為了選題的內容與學生興趣點結合，題目需要多樣化。為此，選題過程中，師生應與學生多交流，共同討論，讓學生對選題有個清晰的了解，并產生興趣。同時將一些難度適中、工作量適度和與專業相關的題目進行集中，形成課程設計題庫，為了適應社會的發展，題目還需要定期更新。其二，為了選題內容與行業發展吻合或接近，題目需要新穎性。為此，選題多與企業單位合作，了解企業的實際需求和行業情況，將實際問題分解成多個小題目進行課程設計。總之，對《數據結構與算法設計》課程設計的選題按照“真實性、新穎性、多樣化”的原則進行，將選題學生人數由原來的每個課題3～5人降低為每個課題1～3人，一般能保證每人一個課題，且選題類型全部調整為綜合設計。這樣，《數據結構與算法設計》課程設計選題既能保證內容的豐富性和形式的多樣性，又能保證選題立足于行業實際應用，突出了真實性。同時，需要在充分考慮教學計劃規定的學時數和學生學習實際情況下，設置合適的課程設計選題的難度，既要使學生在規定的時間內能獨立完成，又能使學生通過課程設計獲得充分的實踐鍛煉，培養學生獨立分析實際問題和解決實際問題的能力。

2.合理安排時間。為確保《數據結構與算法設計》課程設計能有效開展和取得較高的課程設計質量，在時間安排上進行了充分的研究和合理調整。首先，適度延長課程設計總時間，由原來的2周調整為3～4周，只有給學生足夠的時間才能保證課程設計的最終效果。其次，課程設計安排在期末考試后或寒暑假內進行，這樣有利于指導教師有充足的時間和充沛的精力全過程跟蹤指導課程設計，也能及時幫助學生解答遇到的問題，從而能提高課程設計的質量。同時，學生不僅有足夠的時間去完成《數據結構與算法設計》課程設計，而且還能全身心地投入到課程設計工作中。當學生碰到問題時，也能有時間去認真地學習和研究分析問題，準確找到解決問題的方法，從而能有效培養學生的分析問題和解決問題的能力。

3.改革組織形式。采用分組研討式的教學組織形式和師生互換角色等方法充分討論課程設計內容，改變傳統的一坐一整天的課程設計。學生課程設計與研討式穿插進行，讓學生在交流中發現問題、分析問題和解決問題。首先，教師需提前2～3周將課程設計的題目和研討的主題通知學生，讓學生自由組隊形成小組，每組學生選出一位代表或班干部進行組織，在課程設計的前期以小組為單位對主題進行全面闡述，包括功能實現、實現方法和技術問題，由組內其他學生和教師進行自由提問。任意一個課程設計題目，在進行了充分討論之后，學生自己也發現存在的問題和需要改進的地方，通過其他學生或老師提出修正意見，自學相關內容并進行修改完善，然后再具體實施，教師在此過程中也可以全面掌握每組學生的動態。基礎較弱的學生可以通過討論學習相關內容，這比單獨找老師或學生指導效果更佳。在研討環節過程中，教師是主導，學生是主體。教師在這個過程中應該起到指導和引導的作用，對于學生提出的問題，教師需要及時給予指導和幫助，如果當時無法及時解決，推遲到次日或下次研討時進行解答。研討的時間可以安排2～3天一次，課程設計題目類似的組成一個小組進行研討，學生進行多種形式的匯報或簡單的演示，其他同學在聽取匯報或演示之后，要求每人發表自己的意見和提問。在課程設計的成績上，研討過程和內容占一定的比例，可以根據匯報質量、提問質量、提問次數和作品效果綜合評分。

4.提高師生比。打破一個指導老師負責一個班級的課程設計的傳統。如果一個指導老師指導的學生太多，那么指導效果不佳，甚至有些學生可能根本沒有機會得到指導。因此，可以通過增加指導老師的數量來解決這個問題，一個班級增加2～3名指導老師，每個指導老師負責8～12名學生為宜。在研討時，可以多個指導老師指導的學生一起研討，多個指導老師一起交流和指導學生，一起解決學生遇到的問題，學生也可以學習到其他老師的指導方法。這樣，學生有機會參與更大范圍的研討，開闊視野，同時獲得更多指導老師的輔導，避免自己的指導老師經驗不足或做法不妥的情況下，影響學生課程設計的質量。

5.改革考核方式。課程設計的成績評定是檢驗學生對知識的掌握情況和解決實際問題的能力。成績評定不僅要重視檢驗學生對知識要點的掌握，而且更要突出檢驗學生的分析問題能力和解決問題能力的評價。因此，不能以單純的作品演示和課程設計報告為唯一評價依據，還需要結合每位學生的學習表現和學習過程。只有將課程設計研討和學習的全過程納入考核范疇，把學生在課程設計全過程中表現出來的學習態度、鉆研精神、學習能力和創新思維進行全面綜合的評價，才有利于促進學生創新意識的形成，培養學生解決實際問題的能力，提高課程設計的質量。因此，《數據結構與算法設計》課程設計的成績考核打破了傳統的考核方式，將課程設計全過程都納入考核范疇，根據學生的平時出勤、研討參與度、研討情況、學習態度、學習能力、設計報告撰寫、課程設計答辯、作品功能完成狀況等各個課程設計環節按照一定的權重進行綜合評定。這種由傳統的“看重結果”改變為“突出過程”的過程化課程設計考核方式，不僅注重對學生學習過程的評價和對學生綜合能力的考核，避免了部分學生投機取巧、弄虛作假的現象發生，培養了學生實事求是、嚴肅認真的學習態度，提高了課程設計的質量，培養了學生分析和解決實際問題的能力。

四、實施效果

根據計算機專業人才培養的目標，在《數據結構與算法設計》課程設計中開展研討式教學改革探索，取得了比較滿意的教學效果。首先，學生主動性、自覺性和積極性有明顯的提高，在課程設計過程中查閱、整理和研讀文獻資料的學習態度顯著提高。研討環節提出了許多值得思考的問題，大部分學生能主動交流和積極思考，每個學生都敢于表達自己的思想，發表不同的意見，研討氛圍非常好。其次，通過師生共同交流研討等一系列互動過程，不僅幫助學生解決了問題，而且增進了師生情誼，學生在研討過程中能夠全面深入地分析問題，并能共同協助較快地解決問題，鍛煉了學生分析和解決問題的能力，培養了學生協同合作精神以及學生的交流能力，提高了課程設計的教學質量。實施效果的另一個側面反映在學生各類學科競賽中取得的最好成績。近四年來，本專業學生參加學科競賽獲省級以上獎勵97項，其中國家級11項，二等獎4項，三等獎7項;省級86項，一等獎13項，二等獎27項，三等獎46項。主持國家級、省級研究性學習與創新性實驗計劃或創新創業計劃項目立項7項，其中國家級1項，省級6項。畢業學生的創新精神和實踐能力受到用人單位充分肯定。

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基金項目：湖南省教學改革項目：基于大數據思維的計算機專業課程教學改革探索（2018-647）;懷化學院教改項目：《數據結構與算法設計》課程設計研討式教學改革（2018-24），基于大數據思維的計算機專業課程教學改革探索（2018-6），面向應用型人才培養的網絡工程專業實踐課程體系探索與研究（2016-22）。