數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程實踐教學(xué)改革探索與實踐

徐新愛， 朱恩芳

（南昌師范學(xué)院數(shù)學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院，南昌 330032）

0 引 言

新工科教育背景下，各行各業(yè)對計算機專業(yè)人才的需求越來越高，注重并加大計算機專業(yè)知識與技能在工科人才教育中的作用，注重人才的能力培養(yǎng)和綜合實踐素質(zhì)的提高，是時代賦予工科教育的新使命與挑戰(zhàn)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是數(shù)學(xué)、計算機硬件、計算機軟件三者之間的一門核心課程，是計算機專業(yè)提高軟件設(shè)計水平的一門關(guān)鍵課程［1-2］。國內(nèi)學(xué)界諸多對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的改革進行了有益的探索，取得了一定的教學(xué)改革實踐成果。但同時，也清楚地意識到，當下計算機本科專業(yè)學(xué)生在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等專業(yè)課程教學(xué)過程中，由于課程概念多、算法靈活和抽象性強，造成學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中對概念理解不透徹、形象化不夠以及編程訓(xùn)練不足，難以學(xué)以致用等問題。

隨著大數(shù)據(jù)、云計算、互聯(lián)網(wǎng)＋等新技術(shù)的飛速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，如何借助已有移動學(xué)習(xí)云平臺，發(fā)揮移動學(xué)習(xí)平臺的優(yōu)勢，針對性整合現(xiàn)有教學(xué)資源和開發(fā)有效教學(xué)資源，提高教學(xué)效果，培養(yǎng)具有實踐能力和創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才，是當下教師面臨的的重要課題。

1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程簡介

1.1 課程定位

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是計算機專業(yè)人才培養(yǎng)的關(guān)鍵重要基礎(chǔ)課程之一。在計算機專業(yè)人才培養(yǎng)方案中，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程開課時間為大一第2 個學(xué)期，前修計算機相關(guān)的課程有計算機科學(xué)導(dǎo)論、高級語言程序設(shè)計，為后續(xù)數(shù)據(jù)庫原理、編譯原理、操作系統(tǒng)、算法設(shè)計與分析等一系列課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，在計算機專業(yè)人才培養(yǎng)方案中承擔(dān)著重要角色。

該課程教學(xué)目標是培養(yǎng)學(xué)生如何將問題處理對象選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行表示，然后轉(zhuǎn)化為計算機進行處理，最終編寫實現(xiàn)解決問題的算法，從思想、思路到算法的過程，不斷提高學(xué)生分析和解決復(fù)雜問題的能力，理論與實踐并重。

1.2 課程內(nèi)容

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程理論性強，所涉及的內(nèi)容抽象、概念多、算法多，章節(jié)基本內(nèi)容共10 章，主要介紹線性和非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，線性結(jié)構(gòu)包括線性表和特殊的線性表——棧和隊列等，非線性結(jié)構(gòu)包括樹和圖，除此之外還有查找和排序兩種基本操作以及一種解決問題的基本思維方式——遞歸，簡稱為“2 ＋2 ＋1”，它們之間的關(guān)系如圖1 所示。

圖1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)

這些內(nèi)容中，共涉及到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、線性表、棧和隊列、串、數(shù)組和廣義表、樹、圖、查找、排序和遞歸共10大概念，大概念中又由若干個子概念構(gòu)成，了解了8 種具體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的抽象數(shù)據(jù)類型定義后，討論每種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在不同存儲結(jié)構(gòu)下的基本運算算法。以樹為例，其基本概念、基本算法如表1 所示，共1 個大概念11個子概念，4 種基本算法，14 個子算法。

表1 樹的基本概念和基本算法

1.3 課程實驗

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程實踐性很強，要求學(xué)生運用基本運算算法去解決實際問題，因此，學(xué)生需要通過大量的訓(xùn)練達到具備解決復(fù)雜問題的能力。在課程課時分配上，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程總課時為80，其中實驗課時為32，占比40%。在實際課程教學(xué)過程中，實驗訓(xùn)練往往是學(xué)生真正將所學(xué)知識轉(zhuǎn)化為技能與能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

課程上機實驗訓(xùn)練，要求學(xué)生能夠在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的邏輯特性和物理表示、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇和應(yīng)用、算法設(shè)計及其實現(xiàn)等方面全面掌握并深化課程基本內(nèi)容的理解，同時在程序設(shè)計方法以及上機操作等基本技能方面進行系統(tǒng)和嚴格的訓(xùn)練，讓學(xué)生在理解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本算法的基礎(chǔ)上，用程序設(shè)計語言實現(xiàn)算法，并能夠運用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本算法解決實際問題，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)抽象能力和復(fù)雜編程能力。具體課程實驗訓(xùn)練的基本要求有：

（1）完成線性表的順序存儲結(jié)構(gòu)和鏈式存儲結(jié)構(gòu)的基本操作的實現(xiàn)，并能設(shè)計實現(xiàn)線性的應(yīng)用程序，提高編程能力。

（2）完成棧和隊列的順序存儲結(jié)構(gòu)和鏈式存儲結(jié)構(gòu)的基本操作的實現(xiàn)。

（3）完成二叉樹和樹的存儲、遍歷等基本操作的實現(xiàn)。

（4）完成圖的存儲、遍歷等基本操作。

（5）掌握各種查找和排序的算法，設(shè)計一個綜合應(yīng)用程序，為后續(xù)課程的應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)困境

2.1 課程間關(guān)聯(lián)與銜接性弱

在計算機專業(yè)課程前后的關(guān)聯(lián)與銜接上，可能存在一定脫節(jié)，課程教學(xué)孤立，諸如高級語言程序設(shè)計教學(xué)側(cè)重語法知識，后續(xù)指針、結(jié)構(gòu)體及其應(yīng)用等介紹不多，而這些內(nèi)容卻是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中要用到的主要知識。這樣造成學(xué)習(xí)前后銜接不夠，基礎(chǔ)不扎實，學(xué)生學(xué)習(xí)起來壓力大，缺失興趣，深度和廣度達不到基本要求。

2.2 學(xué)生綜合能力訓(xùn)練不足

以往的訓(xùn)練模式常常以驗證性實驗為主，課程實驗類型單一，陷阱實驗與設(shè)計性、綜合性實驗占比極少，實驗類型同一化嚴重，學(xué)生綜合能力訓(xùn)練不足，難以把解決問題的思路轉(zhuǎn)化為具體算法實現(xiàn)，無法打破思路到代碼之間的屏障，使得學(xué)生的數(shù)據(jù)思維能力難以提高，實踐能力不能達到精準化提高。

2.3 課程綜合考核單一

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的考核以期末考試為主，單一評價決定學(xué)生學(xué)習(xí)狀況，忽視課程考核的過程性、激勵性與反饋性，這不符合“以產(chǎn)出為導(dǎo)向、以學(xué)生為中心、持續(xù)改進”的OBE 理念，故易產(chǎn)生學(xué)習(xí)消極、動力不足、過程懈怠等問題，教學(xué)不能達成可持續(xù)的、有成效的產(chǎn)出。

2.4 教學(xué)資源過于碎片化

信息網(wǎng)絡(luò)時代下的學(xué)習(xí)，資源獲取是當前學(xué)習(xí)的重要手段，當前許多教學(xué)資源往往來源于碎片化的網(wǎng)絡(luò)資源，然而，課程教學(xué)的知識往往具有知識結(jié)構(gòu)體系，割裂的碎片化教學(xué)資源不利于學(xué)生綜合架構(gòu)課程知識體系，容易造成教學(xué)內(nèi)容形神俱散，不利于系統(tǒng)性、高階性的學(xué)習(xí)。

2.5 課程開設(shè)時間不合理

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程開課時間是在大一第2 學(xué)期，前期學(xué)過計算機相關(guān)的課程有計算機科學(xué)導(dǎo)論和高級語言程序設(shè)計，這樣就存在前期知識儲備不夠，用計算機解決問題的計算思維和數(shù)據(jù)思維還未完全形成習(xí)慣，因此，學(xué)生學(xué)習(xí)起來壓力大。

因此，為了幫助學(xué)生不但學(xué)好理論知識，也培養(yǎng)和提高學(xué)生的程序設(shè)計實踐能力，針對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)存在的困境，借助超星學(xué)習(xí)通平臺，設(shè)計了一系列激發(fā)學(xué)生興趣的實踐訓(xùn)練方式，提出“厚基礎(chǔ)、強實踐、促成果”的相互支撐的實踐教學(xué)改革探索與實踐。

3 超星學(xué)習(xí)通

超星學(xué)習(xí)通平臺簡稱為“一臺三端”，是以云平臺——泛雅作為系統(tǒng)核心層，連通教室端（智慧課堂）、移動端（學(xué)習(xí)通）和管理端（智慧教務(wù)）3 個終端去實現(xiàn)智慧環(huán)境下教學(xué)新生態(tài)的構(gòu)建，這3 端分別對應(yīng)課堂教與學(xué)、學(xué)生自主學(xué)習(xí)和教務(wù)管理，涵蓋了課前、課中、課后、日常教學(xué)全過程［3］。如圖2 所示，超星學(xué)習(xí)通提供龐大的超星電子學(xué)習(xí)資源，實現(xiàn)了動態(tài)資源建設(shè)、智能化交互和學(xué)習(xí)過程即時分析，可以滿足廣大師生日益增長的對多層次、全方位、實時交互信息的需求［4］。

圖2 “一臺三端”超星學(xué)習(xí)通平臺

使用超星學(xué)習(xí)通開展實踐教學(xué)有以下優(yōu)勢：

（1）平臺能系統(tǒng)地記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)時長、學(xué)習(xí)次數(shù)、在線測驗、實驗報告等過程性數(shù)據(jù)，便于任課教師完善教學(xué)資源、在線指導(dǎo)和綜合評定學(xué)生學(xué)習(xí)的效果等［5］。

（2）線上課程采用知識點的形式呈現(xiàn)，教師可對知識點章節(jié)設(shè)置不同的開放模式，如全部開放、部分開放或者闖關(guān)式等。學(xué)生學(xué)習(xí)完一個知識點后，需要完成教師設(shè)置的知識點小測驗，通過及格線后繼續(xù)往下學(xué)。

（3）教師通過線上學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，清楚學(xué)生的學(xué)習(xí)進度，對于學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到的問題一目了然，對排名靠后的學(xué)生及時發(fā)出預(yù)警提醒。

（4）便于學(xué)生課外自主學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠?qū)崿F(xiàn)個性化學(xué)習(xí)，根據(jù)個人的時間和能力調(diào)整自己的學(xué)習(xí)進度，查漏補缺。

4 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程開展“厚基礎(chǔ)、強實踐、促成果”的實踐教學(xué)改革

4.1 厚基礎(chǔ)：費曼學(xué)習(xí)法與思維導(dǎo)圖強強聯(lián)手，打造理論基礎(chǔ)學(xué)習(xí)的高階性

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是專業(yè)的核心課程之一，不但是后續(xù)眾多課程的前導(dǎo)課程，更是后續(xù)本科學(xué)生深造和從事與本專業(yè)相關(guān)職業(yè)的重要基礎(chǔ)，理論不僅要夠用，還要夠?qū)崳拍茏叩酶h。根據(jù)該課程的特點，在理論教學(xué)過程中，采取了一系列科學(xué)有效的方法，跟進學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。

（1）以學(xué)習(xí)金字塔為理論基礎(chǔ)，引入費曼學(xué)習(xí)法。1999 年，美國威斯康辛大學(xué)的ConstanceA.Steinkuehler和SharonJ.Derry在研究報告中對教學(xué)和科技方面的學(xué)習(xí)成效提出了一系列的評價方法，使人們對學(xué)習(xí)成效的研究轉(zhuǎn)向定性和定量評價相結(jié)合階段［6］。

“學(xué)習(xí)金字塔（Cone of Learning）”是由美國學(xué)者埃德加·戴爾（Edgar Dale）1946 年率先提出的，它用數(shù)字形式形象顯示了采用不同的學(xué)習(xí)方式，學(xué)習(xí)者在兩周以后還能記住內(nèi)容（平均學(xué)習(xí)保持率）的多少（見圖3）［7］。具體說來，用耳朵聽講授，知識保留5%；用眼去閱讀，知識保留10%；視聽結(jié)合，知識保留20%；用演示的辦法，知識保留30%；分組討論法，知識保留50%；練習(xí)操作實踐，知識保留75%；向別人講授相互教，快速使用，知識保留90%。由此可以看出，不同的學(xué)習(xí)方法達到的學(xué)習(xí)效果不同，研究表明在兩周之后，學(xué)生對知識的保持率，從5% ～90%不等［8］。

根據(jù)學(xué)習(xí)金字塔理論如圖所示，凡是聽講、閱讀、視聽和演示都屬于被動學(xué)習(xí)，在大多以老師為中心的課堂教學(xué)中，學(xué)生基本上是這幾種方式接受知識為主，除此之外，學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)重，課外所花在該門課程的時間不太多，遺忘率將大大提高。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中基本概念、基本算法較多且是后續(xù)理解算法設(shè)計的基礎(chǔ)，為了能讓學(xué)生熟練掌握基本概念和算法思想。在教學(xué)過程中，引入了費曼學(xué)習(xí)法，如圖4 所示［9］。從圖4 中看出，費曼學(xué)習(xí)法的基本過程包括學(xué)習(xí)、復(fù)述、糾錯反饋、講授。在這個過程中核心是講授，組織自己的語言把知識教授給他人，將教與學(xué)的角色進行互換，主動思考是什么、做什么和為什么。這與學(xué)習(xí)金字塔理論完全吻合，能夠使學(xué)生的耳、眼、腦、口、手多種器官綜合使用，促進學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，達到牢記基本概念、牢記基本思想的目的。

圖4 費曼學(xué)習(xí)法的基本過程

應(yīng)用“費曼學(xué)習(xí)法”于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程學(xué)習(xí)過程中，分為3 個階段：①學(xué)生選擇一個章節(jié)中的知識點，根據(jù)知識點進行教學(xué)設(shè)計并制作多媒體課件，該過程對應(yīng)著梳理所學(xué)知識，鍛煉歸納總結(jié)的能力；②學(xué)生自行選擇錄屏軟件，對知識點進行講授并把講解過程錄下來制作成微視頻，該過程對應(yīng)著如何按照自己所設(shè)計的思路以通俗易懂的方式表達出來，鍛煉語言表達能力；③把作品上傳到學(xué)習(xí)通平臺，學(xué)生和老師進行互評，進行教與學(xué)交流，該過程對應(yīng)著根據(jù)反饋不斷改進和完善，鍛煉學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。

通過引入這種學(xué)習(xí)法進行“厚基礎(chǔ)”的實踐，學(xué)生從被動聽轉(zhuǎn)化為主動講，在這個轉(zhuǎn)變過程中，激發(fā)學(xué)生的思考：如何去勝任一個“老師”的角色。在這種角色轉(zhuǎn)換的過程中，學(xué)生不僅對課程的知識點有了進一步的理解和加強，還能夠?qū)θ绾芜M行教學(xué)準備、如何表達，是否把這個問題講清楚了、是否能夠讓聽者聽懂等問題有所體驗，從而提高發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、語言表達等諸多能力，而這些能力也是學(xué)生綜合素質(zhì)的重要組成部分。

（2）以建構(gòu)主義為理論依據(jù)，引入思維導(dǎo)圖（Mind map）法。建構(gòu)主義理論是由瑞士哲學(xué)家、心理學(xué)家皮亞杰（Piaget）［10］于1966 年提出。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)觀認為，學(xué)習(xí)者并不是被動的信息接受者，而是主動地進行信息的建構(gòu)，而且這種建構(gòu)不能由其他人代替［11］。每個學(xué)習(xí)者都以自己獨有的方式去理解知識，學(xué)習(xí)不是一個復(fù)試的過程，而是個體對知識和信息進行思考和處理的結(jié)構(gòu)［12］。

根據(jù)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)法，為了能讓學(xué)生主動去構(gòu)建起章節(jié)知識體系以及課程知識體系，實現(xiàn)從碎片化到系統(tǒng)化、從點到面的過程，同時，掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程學(xué)習(xí)的“數(shù)據(jù)”思維和思路，發(fā)現(xiàn)不同章節(jié)知識的內(nèi)在聯(lián)系。在課堂教學(xué)前后，引入了思維導(dǎo)圖教學(xué)法。思維導(dǎo)圖［13］又叫心智圖，是借助“圖”的形式直觀呈現(xiàn)人類大腦的發(fā)射性思維過程。英國心理學(xué)家奧蘇貝爾［14］指出：知識結(jié)構(gòu)的存在有助于理解和記憶以及問題解決；美國心理學(xué)家布魯納［15］認為，聯(lián)系已有知識來學(xué)習(xí)新知識有助于理解記憶和形成知識遷移能力。

通過思維導(dǎo)圖，充分培養(yǎng)學(xué)生挖掘知識之間的關(guān)聯(lián)性、邏輯性，培養(yǎng)學(xué)生運用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解決問題的思維模式。制作思維導(dǎo)圖的軟件有Xmind、Novamind、Mindmanager等，這些軟件操作簡單，教師不會專門去進行講解，就需要學(xué)生自己去進行學(xué)習(xí)，解決在制作過程中遇到的問題，從而培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。

課前，學(xué)生運用思維導(dǎo)圖軟件畫出預(yù)習(xí)本章知識點的框架圖；課后，對思維導(dǎo)圖中的知識點判斷有哪些已完全掌握用“已完成”“已確認”標志標出，未完全掌握用“待定”“進行中”標志標出，然后繼續(xù)完善思維導(dǎo)圖并標記自己還有待加強的知識點。以學(xué)習(xí)圖這一章知識點“最小生成樹”為例，某同學(xué)的理論課前、課后的思維導(dǎo)圖如圖5 所示。

圖5 某同學(xué)的理論課“最小生成樹”思維導(dǎo)圖

4.2 強實踐：多元化的實踐形式，螺旋式提升實驗的挑戰(zhàn)度

（1）基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)實踐。借助超星學(xué)習(xí)通平臺，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程全部資料已上線。為了鞏固所學(xué)基本概念和基本算法思想及思路，共設(shè)置了128 個任務(wù)點，任務(wù)點數(shù)分布如圖6 所示。

圖6 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程各章任務(wù)點數(shù)分布圖

任務(wù)點包括視頻和作業(yè)，作業(yè)有每節(jié)內(nèi)容學(xué)習(xí)結(jié)束后的小節(jié)測驗以及每章學(xué)習(xí)結(jié)束后的章測驗。以順序表為例，共設(shè)置了4 個任務(wù)點，如圖7 所示。除此之外，在觀看視頻的過程中設(shè)置了闖關(guān)點，正確方可繼續(xù)學(xué)習(xí)，視頻防拖拽和窗口切換。

圖7 順序表學(xué)習(xí)的任務(wù)點

（2）實驗項目訓(xùn)練實踐。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程兼理論性與實踐性，終級目標是運用課程所學(xué)知識去解決實際問題，編寫優(yōu)質(zhì)的算法。同時，實驗教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計需要兼顧學(xué)生水平、緊密聯(lián)系實際和注重興趣引導(dǎo)［16］。因此，在實踐教學(xué)中為了提高學(xué)生興趣，實踐教學(xué)資源采取循序漸進的螺旋式實踐模式，將測試題和項目劃分成不同類型及不同等級，共設(shè)置了3 種級別：驗證性、設(shè)計性和綜合性實驗。其中驗證性實驗的主要目標是學(xué)習(xí)基本算法，基本算法是后兩個實踐環(huán)節(jié)的前提，設(shè)計性實驗是培養(yǎng)應(yīng)用基本算法解決具體某個問題的能力，綜合性實驗是引導(dǎo)學(xué)生用基本算法去解決某個實際場景下綜合問題的能力。以單鏈表的實踐為 例，這3 個方面實驗題目設(shè)計如表2 所示。

表2 單鏈表的實踐類型題

借助超星學(xué)習(xí)通平臺，驗證性實驗學(xué)生直接貼出代碼及運行結(jié)果，綜合性實驗要求學(xué)生按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)思維寫出完整的實驗報告，實驗報告包含數(shù)據(jù)組織、算法設(shè)計、主函數(shù)設(shè)計和運行結(jié)果及實驗心得。

（3）考核過程實時分析。使用超星學(xué)習(xí)通后，過程性考核與終結(jié)性考核比例由過去的4∶6改變?yōu)?∶5，即過程性考核和期末考試各占50%。其中過程性考核全部在學(xué)習(xí)通上完成，過程性考核綜合成績包括觀看視頻、章節(jié)測試、作業(yè)情況、互動情況、考試等，教師根據(jù)課程要求自行設(shè)置，各部分權(quán)重分別為課程視頻10%，章節(jié)測驗20%，章節(jié)學(xué)習(xí)次數(shù)10%，作業(yè)20%，考試20%，課堂互動20%。同時，教師根據(jù)實時分析結(jié)果，及時向?qū)W生發(fā)出分模塊加強的針對性提醒，實現(xiàn)精準化幫扶指導(dǎo)。

4.3 促成果：多樣化的成果，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新性

（1）微視頻。在課程教學(xué)中，使用費曼學(xué)習(xí)法，每周布置一次錄微視頻的活動。這些作品也將作為學(xué)生學(xué)習(xí)成果的一部分，在超星學(xué)習(xí)通中進行專門發(fā)布，供學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)使用。并根據(jù)實際情況，開展1 ～2 次階段性“課程學(xué)習(xí)匯報微視頻”錄制活動。學(xué)生參與熱情很高，完成質(zhì)量也很高，平均分為96.5。

（2）思維導(dǎo)圖。在課程的教學(xué)中，使用思維導(dǎo)圖法，章節(jié)內(nèi)容預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)學(xué)生自制思維導(dǎo)圖，梳理知識之間的邏輯關(guān)系，理清學(xué)習(xí)基本思路，也是一個將知識的習(xí)得經(jīng)歷由厚到薄、由薄到厚的過程，學(xué)生之間的思維導(dǎo)圖互相補助，存同求異。

（3）學(xué)習(xí)筆記。為了了解學(xué)生上課的狀態(tài)，要求學(xué)生作課堂學(xué)習(xí)筆記。筆記形式不限，可以是提綱、思考或者問題，每次上完課后要求學(xué)生1 h 內(nèi)在學(xué)習(xí)通平臺曬出筆記，按照曬筆記的速度與質(zhì)量分別設(shè)置3個等級，教師給予加5、3 和1 分的評價，這個評價會自動納入平時的考核中，同時選出3 份優(yōu)秀筆記在下節(jié)課前進行展示。

（4）實驗作品。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是實踐性很強的課程，要求將理論知識轉(zhuǎn)化為解決問題的能力。因此要求學(xué)生多練多做，熟練分析問題中的數(shù)據(jù)特征，確定數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和存儲結(jié)構(gòu)，寫出算法并進行算法性能分析。根據(jù)不同實驗類型，實驗作品使用不同提交方式：復(fù)雜的問題學(xué)生遞交實驗報告，簡單問題學(xué)生遞交代碼和運行結(jié)果截圖。

5 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實踐教學(xué)改革成效

基于超星學(xué)習(xí)通，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程開展“強基礎(chǔ)、重實踐、促成果”的實踐教學(xué)改革實踐，從平時學(xué)習(xí)過程、期末考試、課程實訓(xùn)成績以及問卷調(diào)查和學(xué)習(xí)能力多角度進行分析教學(xué)改革實踐所取得的成果與成效。

（1）平時過程。通過學(xué)習(xí)通平臺，一方面不斷完善教學(xué)資源，在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程結(jié)束后，教師共發(fā)布教學(xué)視頻58 個，題目數(shù)將近700 道，所有課程資源已陸續(xù)上線；另一方面，教師與學(xué)生的交流無時空限制，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律和學(xué)習(xí)需要及時與學(xué)生進行互動。教師共發(fā)帖數(shù)97 個，學(xué)生通過學(xué)習(xí)通平臺學(xué)習(xí)瀏覽量達39 713 次，學(xué)生回復(fù)帖數(shù)1 661 個，98%的同學(xué)參與討論、測試，教師發(fā)出17 次教學(xué)預(yù)警提醒。

（2）期末考試。期末考試結(jié)束后，在試題難度無顯著性差異的情況下，將未采用超星學(xué)習(xí)通改革教學(xué)的2018 級本科生與2019 級學(xué)生的成績進行對比，發(fā)現(xiàn)2019 級的學(xué)生成績有顯著提高，綜合分析題方面表現(xiàn)更為突出。2019 級和2018 級計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)班級的期末成績分析如表3 所示（總分100 分，綜合分析題50 分）。

表3 2019 級和2018 級計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)班級的期末成績分析表

由表3 可見，2019 級學(xué)生考試的平均成績比2018級提高了9 分；而綜合分析題的平均成績比2018 級提高了5.40 分。兩組學(xué)生成績呈顯著性差異，分析結(jié)果表明，教學(xué)改革有助于提高學(xué)生對知識的綜合應(yīng)用能力。

（3）課程實訓(xùn)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程結(jié)束后，安排了專門課程實訓(xùn)。課程實訓(xùn)的目的是學(xué)生運用已學(xué)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)思維去解決綜合性問題的能力。通過對比兩個班級的實驗報告書的規(guī)范性、分析問題的思路、數(shù)據(jù)的組織和目標達成度，發(fā)現(xiàn)2019 級的教學(xué)改革班級較2018 級學(xué)生有較大的提高，尤其是實驗報告總結(jié)的質(zhì)量有顯著優(yōu)勢。最終成績對照分析如表4所示。

表4 2019 級和2018 級計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)班級的課程實訓(xùn)成績分析表

（4）問卷調(diào)查。課程結(jié)束后，本研究針對教學(xué)改革的實施效果和存在的問題，通過麥克思質(zhì)量教學(xué)評價平臺對2019 級的53 名學(xué)生進行了網(wǎng)絡(luò)問卷調(diào)查，回收有效問卷53 份，有效率為100%。問卷數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果主要如下：97%的學(xué)生對于使用學(xué)習(xí)通的方式表示滿意；92.5%的學(xué)生對于教學(xué)改革的所采用的方法表示滿意。上述問卷數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果表明，教學(xué)改革基本達到了預(yù)期的效果。

（5）綜合能力。從學(xué)生的多媒體課件、微視頻、實驗報告、思維導(dǎo)圖、互動交流等方面來看，學(xué)生的主動學(xué)習(xí)能力、語言表達能力、解決問題能力都有了顯著的提高。

6 結(jié) 語

高級語言程序設(shè)計教學(xué)目標是培養(yǎng)學(xué)生具有初步的編程能力，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)則是培養(yǎng)學(xué)生具有基本算法設(shè)計的方法，后續(xù)的算法設(shè)計與分析課程則是算法設(shè)計方法學(xué)的教學(xué)。這3 門課程就好比語文學(xué)習(xí)過程中的識字、寫小作文、寫大文章。本研究利用“超星學(xué)習(xí)通”開展了強基礎(chǔ)、重實踐、促成果的教學(xué)改革，為學(xué)生構(gòu)建了新的學(xué)習(xí)方法，形成了屬于學(xué)生自已專有的成果資源庫，學(xué)生的學(xué)習(xí)由點到面，由碎片化到系統(tǒng)化，由數(shù)據(jù)類型到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的思維轉(zhuǎn)變，不斷引導(dǎo)學(xué)生在主動學(xué)習(xí)過程中，發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題。實踐證明，學(xué)生滿意度較高，教學(xué)成效顯著，有一定的推廣價值。

·名人名言·

創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動力，科技是戰(zhàn)勝困難的有力武器。面對突如其來的新冠肺炎疫情，全國科技工作者迎難而上、攻堅克難，在臨床救治、疫苗研發(fā)、物質(zhì)保障、大數(shù)據(jù)應(yīng)用等方面夜以繼日攻關(guān)，為疫情防控斗爭提供了科技支撐。希望全國科技工作者弘揚優(yōu)良傳統(tǒng)，堅定創(chuàng)新自信，著力攻克關(guān)鍵核心技術(shù)，促進產(chǎn)學(xué)研深度融合，勇于攀登科技高峰，為把我國建設(shè)成為世界科技強國作出新的更大的貢獻。

——2020 年5 月29 日，習(xí)近平給袁隆平、鐘南山、葉培建等25 位科技工作者代表的回信