應(yīng)用型本科院校“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程建設(shè)的探索

余莉

[摘 要] “數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”是計(jì)算機(jī)專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。該文在應(yīng)用型人才培養(yǎng)視角下，從學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)分析開始，對(duì)“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念、“內(nèi)容為王”的教學(xué)根本、多元化、差異化評(píng)價(jià)機(jī)制等方面進(jìn)行課程改善，通過學(xué)生評(píng)教等方面展示三輪教學(xué)后的改善效果，并對(duì)下一步的建設(shè)提出展望。

[關(guān)鍵詞] 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);課程改善

[基金項(xiàng)目] 2017年度校級(jí)重點(diǎn)課程建設(shè)項(xiàng)目“2017年度校級(jí)重點(diǎn)課程建設(shè)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》”（JXGG201742）

[作者簡(jiǎn)介] 余 莉（1976—），女，安徽合肥人，碩士，上海建橋?qū)W院信息技術(shù)學(xué)院副教授，主要從事計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究。

[中圖分類號(hào)] G642? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? [文章編號(hào)] 1674-9324（2020）38-0250-02? ? [收稿日期] 2020-02-10

一、引言

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)及其相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)核心課程，是設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)編譯程序、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及其他系統(tǒng)程序和大型應(yīng)用程序的重要基礎(chǔ)[1]，在計(jì)算機(jī)學(xué)科知識(shí)體系中具有核心的重要地位，體現(xiàn)著創(chuàng)造性思維的信息素質(zhì)培養(yǎng)過程。

上海建橋?qū)W院自2000年建校以來，就開設(shè)了“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程，目前已連續(xù)為13屆學(xué)生開設(shè)了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程。作為專業(yè)基礎(chǔ)課程[2]，全院所有專業(yè)的學(xué)生必修，有助于學(xué)生對(duì)前一學(xué)期學(xué)習(xí)的程序設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié)提高，也為后續(xù)專業(yè)課程提供基礎(chǔ)，內(nèi)容承上啟下，貫通始終，構(gòu)成計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)人才素質(zhì)框架中的脊梁骨，對(duì)學(xué)生能力培養(yǎng)至關(guān)重要。

為提升學(xué)校的教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的學(xué)習(xí)成效，研究課程改善機(jī)制對(duì)促進(jìn)地方高校向應(yīng)用型大學(xué)轉(zhuǎn)型[3]，提高教學(xué)質(zhì)量具有重要作用[4]。“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程獲得了上海建橋?qū)W院的重點(diǎn)課程建設(shè)項(xiàng)目資助，并完成了三輪課程改善歷程報(bào)告，本文對(duì)課程建設(shè)做了總結(jié)，并對(duì)下一步工作進(jìn)行了展望。

二、學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)分析

（一）學(xué)習(xí)態(tài)度參差不齊，學(xué)習(xí)習(xí)慣尚未養(yǎng)成

學(xué)生對(duì)于專業(yè)學(xué)習(xí)的動(dòng)力差別很大[5]，甚至有部分專業(yè)調(diào)劑的學(xué)生不喜歡本專業(yè)，更談不上專業(yè)課的認(rèn)真學(xué)習(xí)了。再加上大學(xué)的課程比高中更為復(fù)雜，而計(jì)算機(jī)專業(yè)的課程又開設(shè)的太多，學(xué)生普遍感覺時(shí)間安排不過來。把所有課程都學(xué)的很好，很難;所以需要抓住重點(diǎn)，識(shí)別出重點(diǎn)課程進(jìn)行有效學(xué)習(xí)。

（二）學(xué)習(xí)基礎(chǔ)一般，程序設(shè)計(jì)自信心不足

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的前導(dǎo)課程是“面向過程程序設(shè)計(jì)（C語言）”，很多學(xué)生對(duì)前導(dǎo)課程掌握不牢固，導(dǎo)致本課程的學(xué)習(xí)難度加大。

（三）考核成績(jī)不足以反映學(xué)習(xí)水平

該課程的實(shí)驗(yàn)和作業(yè)在考核中占了40%的比重，目的是強(qiáng)調(diào)過程式考核，培養(yǎng)學(xué)生軟件設(shè)計(jì)、編程實(shí)現(xiàn)、軟件測(cè)試與維護(hù)等實(shí)踐能力。但隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)達(dá)，很多布置的題目網(wǎng)上都有程序源碼下載，一些偷懶或編程能力差的同學(xué)為了完成任務(wù)，下載后直接提交，這根本達(dá)不到實(shí)驗(yàn)和作業(yè)的目的，還很容易挫傷其他同學(xué)的積極性。

三、課程改善歷程

（一）“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念

踐行“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，基本要求就是因材施教。大學(xué)教育從精英化教育轉(zhuǎn)化為大眾化教育，我們的學(xué)生在學(xué)風(fēng)、班風(fēng)、學(xué)習(xí)主動(dòng)性、自律性等各方面都有了變化，應(yīng)采用不同的教學(xué)設(shè)計(jì)。開學(xué)第一次課，應(yīng)向?qū)W生交代該課程的成績(jī)?cè)u(píng)定方式，并強(qiáng)調(diào)課程重要性：考研的同學(xué)，不同學(xué)校計(jì)算機(jī)學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)課可能考的不同，但“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”是必考的科目;畢業(yè)后工作的同學(xué)，只要和軟件開發(fā)搭了邊，就需要嚴(yán)密的邏輯思維能力，正是“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”這門課程在算法編寫過程中訓(xùn)練了邏輯思維能力，甚至有畢業(yè)工作了的同學(xué)又拿起“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”教材再學(xué)一遍的例子;最后，對(duì)于希望能正常畢業(yè)的同學(xué)來說，“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程4個(gè)學(xué)分，它直接影響到本學(xué)期的“面向過程程序設(shè)計(jì)實(shí)踐”2個(gè)學(xué)分，還會(huì)影響到“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”“移動(dòng)設(shè)備應(yīng)用軟件開發(fā)”等后繼課程的學(xué)習(xí)。

（二）“內(nèi)容為王”的教學(xué)根本

隨著教師對(duì)教學(xué)內(nèi)容理解的加深和拓寬，對(duì)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)改革成果的應(yīng)用，對(duì)新技術(shù)發(fā)展的引用，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)有所不同。應(yīng)用型大學(xué)和研究型大學(xué)相比較而言，教學(xué)重點(diǎn)和教學(xué)難點(diǎn)也應(yīng)有所不同。

（1）預(yù)備實(shí)驗(yàn)。本課程課內(nèi)共六個(gè)實(shí)驗(yàn)，預(yù)備實(shí)驗(yàn)并不計(jì)入總評(píng)成績(jī)統(tǒng)計(jì)，但也是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。上學(xué)期的“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——C語言”普遍課時(shí)不充足，結(jié)構(gòu)體和指針并沒有講透，預(yù)備實(shí)驗(yàn)的任務(wù)一主要復(fù)習(xí)函數(shù)的定義和調(diào)用;任務(wù)二主要復(fù)習(xí)結(jié)構(gòu)體和文件的使用，為學(xué)生提供了一個(gè)從C到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的過渡期，老師也可抓緊機(jī)會(huì)對(duì)班級(jí)情況進(jìn)行摸底。（2）加強(qiáng)問題分析。熊慶旭老師強(qiáng)調(diào)了授課過程中應(yīng)加強(qiáng)問題分析，以彌補(bǔ)教材偏重具體解題，一旦問題分析透徹了，解題方法就躍然紙上。避免學(xué)生聽老師講課聽的懂，自己做題就不會(huì)了的情況。譬如在哈夫曼樹這個(gè)小節(jié)，常規(guī)教材都是先介紹哈夫曼樹的構(gòu)造，再介紹哈夫曼的應(yīng)用——哈夫曼編碼。實(shí)際教學(xué)中我把順序調(diào)換了一下，學(xué)生對(duì)這個(gè)知識(shí)點(diǎn)有了具體應(yīng)用場(chǎng)景，哈夫曼樹、帶權(quán)路徑長(zhǎng)度等就不只是枯燥的基本概念了。

（三）多元化、差異化評(píng)價(jià)機(jī)制

現(xiàn)代評(píng)價(jià)在評(píng)價(jià)原則上更側(cè)重發(fā)展性原則和真實(shí)性原則，評(píng)價(jià)方式更側(cè)重形成性評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)內(nèi)容更側(cè)重思維情感和過程方法。

（1）平時(shí)作業(yè)。作業(yè)通常做兩題，一題是回家作業(yè)，另一題是交作業(yè)時(shí)補(bǔ)充的題目，難度比回家作業(yè)稍低，當(dāng)場(chǎng)完成后交作業(yè)，目的就是鼓勵(lì)同學(xué)自主完成回家作業(yè)，即使是參考來的答案也要把它看懂。作業(yè)得分低的同學(xué)可以找老師訂正，課間和課后的時(shí)間通常都比較繁忙，不少學(xué)生在認(rèn)真訂正。（2）實(shí)驗(yàn)。為提高學(xué)生的技能水平，課內(nèi)實(shí)驗(yàn)采用小組合作的方式，與崗位技能相結(jié)合，完成綜合性項(xiàng)目。但也有部分學(xué)生“渾水摸魚”，實(shí)驗(yàn)全靠組長(zhǎng)完成。為了對(duì)學(xué)生進(jìn)行真實(shí)的評(píng)價(jià)，也隨著教育信息化的建設(shè)，本輪教學(xué)要求學(xué)生每次下課都提交程序源代碼，實(shí)驗(yàn)開始前關(guān)閉U盤、關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)，然后采用機(jī)房的極域系統(tǒng)收集作業(yè)，強(qiáng)迫學(xué)生參與到編程實(shí)踐中。幾次實(shí)驗(yàn)做下來，交白卷的同學(xué)寥寥無幾，絕大部分同學(xué)都投入到課堂教學(xué)中。（3）附加題。教育心理學(xué)家加涅認(rèn)為：學(xué)習(xí)是累積性的。即較復(fù)雜、較高級(jí)的學(xué)習(xí)是建立在基礎(chǔ)性的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)之上的。基于加涅的學(xué)習(xí)層級(jí)理論，本課程按層級(jí)關(guān)系組織實(shí)驗(yàn)、平時(shí)作業(yè)和隨堂測(cè)試，要求所有學(xué)生完成基本題目，學(xué)有余力的同學(xué)完成附加題。如在順序表的隨堂測(cè)試?yán)铮瑑傻理樞虮淼慕y(tǒng)計(jì)、插入刪除等基本題各50分，一道附加題20分，兩個(gè)班級(jí)共四位同學(xué)得到了110分以上的好成績(jī)。

四、目前改善效果及下一步建設(shè)計(jì)劃

（一）目前改善效果

學(xué)生評(píng)教結(jié)果如下圖所示，開展了課程改善歷程之后的三輪“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”教學(xué)，評(píng)教結(jié)果有了很大進(jìn)步，這對(duì)于教學(xué)型大學(xué)是很有益處的。

（二）下一步建設(shè)計(jì)劃

（1）引入競(jìng)賽機(jī)制。學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的難點(diǎn)在于知識(shí)的運(yùn)用，ACM-ICPC競(jìng)賽平臺(tái)、PTA平臺(tái)提供了大量的編程練習(xí)，重點(diǎn)考核知識(shí)綜合運(yùn)用能力和編寫程序的能力，下一步考慮將課后實(shí)踐情況納入1+X考核體系，加強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。（2）教學(xué)視頻。本課程已錄制3個(gè)微視頻放在BlackBoard平臺(tái)上，分別是學(xué)生作業(yè)中典型錯(cuò)誤題型的解析，針對(duì)性強(qiáng)，內(nèi)容短小精悍，只有幾分鐘的時(shí)間。學(xué)生可查找、暫停、回放視頻，有利于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)。下一步考慮按學(xué)生需求錄制更多的微視頻。

參考文獻(xiàn)

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Exploration on the Course Construction of Data Structure in Application-oriented Undergraduate Universities

YU Li

（School of Information Technology，Shanghai Jianqiao University，Shanghai 201306，China）

Abstract：'Data Structure' is an important fundamental course in computer science.In the perspective of training applied talents，this paper begins with the analysis of students' learning status and carries out course improvements from several aspects，such as the "student-centered" teaching philosophy，the "content is king" teaching fundamental，and the diversification and differentiation evaluation mechanism.After three rounds of teaching，feedback from student evaluation surveys is collected and used to put forward further improvements of the course construction.

Key words：data structure;curriculum improvement