應用型本科軟件工程專業數據結構與算法課程教學模式探索

摘? 要：以應用型本科安徽信息工程學院軟件工程專業建設為背景，對數據結構與算法課程教學模式進行探索。結合本專業人才培養方案與數據結構與算法課程特點，探索出一種基于博思智慧學習平臺的線上線下混合式教學模式，旨在激發學生課程學習興趣，提高課程學習質量。

關鍵詞：應用型本科;軟件工程;數據結構與算法;博思智慧學習平臺;混合式教學模式

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2024）S2-0103-04

Abstract： This paper explores the teaching mode of Data Structure and Algorithm based on the construction of software engineering major in Anhui Institute of Information Technology. Combining the talent training program of this major with the characteristics of the course Data Structure and Algorithm， a hybrid teaching mode based on Booz intelligent learning platform is explored to stimulate students' interest in course learning and improve the quality of course learning.

Keywords： applied undergraduate; software engineering; Data Structures and Algorithms; Booz intelligent learning platform; mixed teaching mode

2018年，教育部、工業和信息化部、中國工程院發布《關于加快建設發展新工科實施卓越工程師教育培養計劃2.0的意見》指出，為適應新一輪科技革命和產業變革的新趨勢，緊緊圍繞國家戰略和區域發展需要，加快建設發展新工科，探索形成中國特色、世界水平的工程教育體系，需完成以下改革任務：深入開展新工科研究與實踐;樹立工程教育新理念;創新工程教育教學組織模式;完善多主體協同育人機制;強化工科教師工程實踐能力;健全創新創業教育體系;深化工程教育國際交流與合作;構建工程教育質量保障新體系[1-3]。

近年來，越來越多的高校積極開展工程實踐教育教學體系構建和改革，優化專業人才培養方案，創新工程實踐教育模式。基于此，本研究以安徽信息工程學院軟件工程專業數據結構與算法課程（以下簡稱“本課程”）為背景，探索出具有本校特色、符合課程學情特點的混合式教學模式。數據結構與算法是本校軟件工程專業的一門核心課程，在本專業的教學計劃中起著承上啟下的重要作用，緊密聯系著其他專業方向課程[4-5]。數據結構和算法課程并不只是單純教學生編程，而是脫離以往計算機程序設計語言，需要從抽象意義上理解并概括從而設計程序。簡而言之，數據結構是一門描述數據在計算機里如何組織的課程。學好這門課是軟件工程專業學生的基本功，是一名合格程序員的必備素質。

一? 數據結構與算法課程學情及存在問題

數據結構與算法是研究非數值領域中數據運算問題，即研究數據元素之間的關系和相關操作的一門課程。課程涵蓋的內容廣泛且抽象，知識點繁多，理論性強，需要學生具有一定的編程水平。而在以往的課程學習中，學生反映內容較難，從而學習主動性不高。通過對往屆學生學習數據和教師教學數據分析可知，學生對數據結構與算法課程的學習存在以下幾個困難。

1）數據結構與算法課程內容抽象，和以往的基礎程序語言的編程不同，學習本課程學生需要將實際問題轉化為特定的數據結構去編寫程序。并且知識點繁多，短時間不易掌握，如果不花足夠的時間去學習，對相關知識點會容易混淆。

2）本課程的開設學期為大一下學期，學生前置課程只學了計算思維C語言，實際編程動手能力還有待加強，且自主學習能力較差，還停留在高中階段需要老師督促學習。

3）缺乏將學習的理論知識與實踐結合的能力，不明確學習本課程知識點的實際作用。根據以往對學生的問卷調查，學生反映課程知識點聽懂了，但是碰到實際問題就不知道應該怎么結合所學知識去解決。小部分學生比較急于求成，不明確學習這門課程的作用。

4）獨立完整地解決問題的能力有待加強。大部分學生還停留在老師讓學什么就學什么，完成老師布置的任務，不善于自己去發現問題，帶著問題去學習，從而分析問題，最后解決問題。

二? 基于博思智慧學習平臺的數據結構與算法線上線下混合式教學設計

（一）? 博思智慧學習平臺

圍繞學校專業課程教學需要，學校聯合科大訊飛股份有限公司的開發團隊完成智慧教室的建設;結合智慧教學的需要，完成博思智慧學習平臺的智慧教學平臺的建設工作，建設過程中，教研室教師、訊飛工程師共同參與到平臺建設需求調研和驗收評審，確保滿足教學需求。

如圖1所示，基于博思智慧學習平臺，數據結構與算法課程在課程組教師的建設下不斷創新教學模式與方法。以“以學為主”為導向，構建“博思平臺+SPOC+翻轉課堂”線上線下混合式教學模式。根據課程性質探索并形成四種教學模式：“講授+自主”“講授+自主+項目”“研討+自主”和“項目式教學”[6-8]。

（二）? 教學設計

本課程根據專業培養方案制定合理的授課計劃與教案，結合培養目標和以往學情確定課程目標。每個課程目標對應不同的教學活動去達成，以“感、導、聽、融、說、評、用”這七個教學活動貫穿課前、課中、課后三個階段。課前給出本節知識點的引導性問題供學生預習，課堂上教師根據案例與引導性問題展開教學，并給出知識點相關問題引導學生討論，積極發表自身觀點，培養學生的創造性思維，課后給出作業與練習題，用于鞏固相關知識點[9]。記錄全過程學生課程學習數據，對學生的課程成績形成合理評價，注重形成性評價。思路框架如圖2所示。

總體上的劃分遵循以往線上、線下混合式的教學模式，分為課前、課中和課后三環節。

1）課前環節：課前注重學生對課程知識點的“感”，通過博思智慧學習平臺發布知識相關話題、相關視頻等。隨后學生通過平臺自行在課前進行在線學習，主要是閱讀教學課件、觀看錄課視頻并閱讀參考書等擴展資料。課前環節中學生是主體，學生主動學習，自行感受知識點，教師是引導者和督促者。視頻任務里穿插有知識點測試題，教師可以通過學生的視頻數據、測試數據掌握班級學生自學情況，從而合理規劃實際課堂。學生也可以通過測試題自行感受知識點是否掌握，從而在實際課堂選擇“精聽泛聽”。

2）課中環節：實際課堂的教學通過“導”“講”“融”“說”“評”教學活動鋪展開。

“導”即是教師對學生的知識引導與思政引導，教師精準找到思政要素切入點，將課程知識點內容與思政內容相融合，以“潤物細無聲”的形式轉變學生對知識的一貫認知[10]。從而達到思政育人的教學目標。

“講”即是教師講授課程知識內容，學生認真聽講，并根據自身學習情況選擇精聽或者范聽，通過課前自習已經掌握的知識點可以選擇范聽，對沒有消化、滿意理解的知識點選擇精聽，仔細鉆研其中原理，消化吸收。

“融”即是以賽促學，教賽融合，安徽省機器人大賽程序設計賽道（以下簡稱ACM）涉及較多的數據結構與算法課程知識點，學好這門課可以取得更好的競賽成績，同時競賽成績也可以促進學習積極性，真正做到以賽促學，教賽融合。例如ACM中判斷“AABABBABAA”是否為回文串時就可以利用棧“先進后出”的特點來解決。

“說”即是學生提出問題，教師引導學生就問題參與互動討論，學生相互交流，師生直接積極互動，這樣可以激發學生的深度思考，不僅能答疑解惑，還可以引導學生探索與發現。學生的自主學習能力和主動分析問題能力也可以得到充分的鍛煉，有力地幫助學生實現知識的獲取和能力的培養。

“評”分為教師評“學”、學生評“教”兩個部分，教師評“學”即教師通過提出問題的形式，讓學生作答，根據作答結果評價學生對問題的理解程度，給出建議。學生評“教”即學生根據自學掌握情況以及實際課堂教師的講授，是否掌握了之前并不能消化的知識點，也可以實時對教師提出一些建議。

3）課后環節：即學生“用”。課后學生利用所學知識在博思智慧學習平臺進行測試題練習，對比課前自習環節，對自學時不能理解的知識進一步消化吸收。課程配備了相應的實驗，學生結合所學，發散思維，編寫正確的程序練習試題，完成實驗項目。同時學生利用所學知識參加ACM大賽并取得相應的成績。教師利用平臺記錄的測試、作業、視頻等數據，掌握學生學習情況，總結經驗不斷投入到下一次的教學活動當中。

（三）? 課程評價

檢驗課程目標達成度，評價學生學習成果達成度。考核環節包括平時成績、課堂筆記和期末考試成績，總評成績以百分計，滿分100分，平時成績由出勤、項目、作業及課堂表現組成。各考核環節所占分值比例及考核細則見表1。

（四）? 成果

在實施上述教學設計后，本文采集了每學年的數據結構與算法課程考核數據，對比3學年的學生卷面成績呈現以下趨勢。如圖3所示。

由圖3可知，2019級學生數據結構與算法課程的卷面成績平均分為62.26分，2020級學生數據結構與算法課程的卷面成績平均分為66.05分，2021級學生數據結構與算法課程的卷面成績平均分為68.48分，課程卷面平均分逐年呈上升趨勢。且2019—2021級學生在ACM多次獲得省級以上獎項，以及多項藍橋杯省獎和國獎。說明數據結構與算法課程的持續性改革設計是可以提高學生成績的。

三? 結束語

以應用型本科安徽信息工程學院軟件工程專業建設為背景，探索出的基于博思智慧學習平臺數據結構與算法的線上線下混合式教學模式，這種模式提高了學生學習興趣，讓學生在課堂上學習注意力更為集中。博思智慧學習平臺為學生提供了大量學習視頻和資料，全面記錄了各項學習數據，教師根據數據反饋的信息實時調整教學方法。此外，通過學生對教師的教學評分、課程成績、問卷調查等方式對教學效果進行調研，大部分同學反映解決了他們之前學習課程的困惑，且動手能力和解決問題的能力得到了提高。

參考文獻：

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[9] 黃俊，程澤凱，秦鋒，等.基于“一平三端”的數據結構智慧課堂教學模式研究[J].滁州學院學報，2020，22（2）：128-133.

[10] 沈步珍，羅銳.建構與探索：高校思政課“四式一體”實踐教學模式論析[J].武漢理工大學學報（社會科學版），2023，36（2）：141-146.

基金項目：安徽省質量工程項目“基于博思平臺的《數據結構與算法》線上線下混合式教學模式改革研究”（2021jyxm0657）;安徽省教育廳自然科學重點項目“MOOC學習行為中數據挖掘技術的應用與研究”（KJ2020A0828）

作者簡介：佘星星（1996-），女，漢族，安徽銅陵人，碩士，講師。研究方向為數據挖掘。