基于“專創融合”的數據結構課程教學研究與實踐

［摘 要］隨著信息技術的迅猛發展，社會對具有創新能力和實踐能力的高素質技術人才需求日益增加。高等院校作為培養這類人才的重要基地，其教學模式的改革與創新顯得尤為重要。文章基于“專創融合”的教學理念，以數據結構課程為例，探討了該課程的創新性教學設計和具體實踐教學案例。通過實踐驗證，“專創融合”教學模式在增強學生專業知識、創新思維和實踐能力方面取得了顯著成效。

［關鍵詞］“專創融合”；數據結構；教學設計；實施案例

doi：10.3969/j.issn.1673-0194.2025.03.074

［中圖分類號］G642 ［文獻標識碼］A ［文章編號］1673-0194（2025）03-0238-04

［收稿日期］2024-09-11

［基金項目］2023年度鄭州地方高校教學改革研究與實

踐項目“‘崗課賽證’育人機制在高職web前端課程中的應用”（ZZJG-B1069）；2023年度鄭州工商學院教育教學改革研究一般項目“基于‘專創融合’的《數據結構》課程教學研究與實踐”（GSJG2023049）。

［作者簡介］王婷婷（1990— ），女，河南安陽人，碩士，講師，主要研究方向：計算機科學與技術、高校課程與教學。

0 引 言

數據結構是計算機科學與技術、物聯網工程等專業的核心課程，旨在培養學生掌握數據組織、存儲和處理的基本原理和方法。然而，傳統教學模式往往側重于理論知識的傳授，忽視了對學生創新思維和實踐能力的培養。為了適應社會對高素質技術人才的需求，文章將專業教育與創新創業教育有機融合，即采用“專創融合”的教育理念，運用開設跨學科的交叉融合課程、加強實踐等方式，推動專業知識與創新創業知識的結合，并對學生的思維、能力、意識和態度進行培養[1]。該理念強調以學生為中心，注重學生主體性、參與性和創造性的發揮，旨在培養既具備扎實專業知識又具備創新能力的復合型人才。

1 課程現狀及問題分析

1.1 教學內容陳舊

目前，數據結構課程的教學內容主要圍繞經典的數據結構和算法展開，如線性表、棧、隊列、樹、圖等。這些內容雖然是數據結構的基礎，但與當前快速發展的信息技術和實際應用需求存在一定脫節，缺乏對新興數據結構和算法的介紹。

1.2 教學方法單一

傳統的教學方法以教師講授為主，學生被動接受知識。這種教學方式忽視了學生的主體地位，其一，學生在課堂上缺乏主動參與和積極思考的機會，難以激發他們的學習興趣和內在動力；其二，長期處于被動接受的狀態，極大地抑制了學生創新思維的發展，使得他們在面對新問題、新挑戰時，往往缺乏創新的思路和方法。

1.3 實踐教學環節薄弱

課程的實踐教學主要以驗證性實驗為主，學生在進行實踐操作時，往往只是機械地按照實驗指導書的步驟按部就班，缺乏對問題的深入分析和獨立思考。實踐內容比較隨意，與相關行業發展實際脫離，不利于學生工程意識、工程能力和工程素養的提升[2]，這導致他們在面對實際問題時，無法準確地把握問題的關鍵，難以提出有效的解決方案，實際解決問題的能力得不到有效提升。

1.4 考核方式不合理

課程的考核主要以期末考試成績為主，平時成績占比較小。這種考核方式過于注重學生對理論知識的記憶，它無法全面、準確地反映學生的學習過程，包括學習態度、參與度、努力程度等。另外，對于學生的創新能力、實踐能力以及解決復雜問題的能力難以進行有效的評估和衡量。

2 基于“專創融合”的數據結構課程創新型教學設計

2.1 教學基本設計

在“專創融合”的教學模式下，數據結構的教學目標需要超越傳統的知識傳授范疇，轉而聚焦于培養學生的創新思維、問題解決能力以及實踐能力和團隊協作能力。教學內容要與活動設計相融合，采取內容與活動相互嵌入的組合方式，要用學習活動的方式來學習學科內容[3]。大學教學方法應持續建設優良教學文化，深度拓展高等教育教學理論研究[4]。這樣的教學設計有助于培養出既有扎實專業知識，又具備創新創業精神和實踐能力的復合型人才。教學設計如表1所示。

2.2 考核方式

教學評價應建立多元化評價方法。采用多元化的評價方法，包括課堂表現、實踐項目評估、個人報告、團隊合作評估等。還可以考慮引入同行評議、校外專家評估等，以確保評價結果準確可靠[5]。為更好地實現

“專創融合”的教學目標，在考核時采用過程性考核與期末考試相結合的方式，此方式能夠更全面、客觀、公正地評價學生的學習成果，促進學生注重學習過程，提高學習質量。

2.2.1 過程性考核

過程性考核旨在全面、動態地評估學生在整個學習過程中的綜合表現。包括出勤情況、作業完成情況、實踐成果、課堂表現，占總成績的40%。

課堂表現包括學生的課堂參與度、提問與回答的質量、小組討論中的貢獻等。作業完成情況不僅考查作業的完成度，還注重作業的質量，包括答案的準確性、邏輯的清晰度、解題方法的創新性等。實踐成果則根據學生在項目實踐中的表現和最終成果進行評價，包括項目的創新性、可行性、完成度，以及學生在項目中所承擔的角色和發揮的作用。

2.2.2 期末考試

期末考試采用閉卷考試的形式，重點考查學生對數據結構基本概念、原理和算法的掌握程度，占總成績的60%。考試內容緊密圍繞課程的核心知識點，題型設置多樣化，包括選擇題、填空題、判斷、算法設計題等，以全面考查學生對知識的理解、記憶和運用能力。

3 教學實踐案例

3.1 項目背景

為給校園訪客和師生提供更加便捷、高效的導航服務，設計一個功能齊全的校園導游系統勢在必行。此系統旨在為用戶提供校園地圖、景點介紹、路線規劃等功能。用戶通過輸入起點和終點，系統能夠規劃出最短路徑或推薦路徑，同時用戶又可以修改路徑。

3.2 項目目標

設計校園地圖的數據結構，即圖結構，存儲各個景點的位置和連接關系；實現景點信息的錄入和管理功能；實現路徑規劃算法，如Dijkstra算法或Floyd-Warshall算法；實現用戶修改路徑功能；設計用戶交互界面，允許用戶輸入起點和終點，并顯示規劃路徑。

3.3 項目實施過程

在校園導游系統項目實施過程中，從以下幾個方面開展：

3.3.1 科學分組

考慮學生的專業背景、技能水平和興趣愛好，盡量保證每組內成員的多樣性，以促進互補學習和思維碰撞。將學生分成若干小組，每組3～4人。

3.3.2 需求分析

鼓勵學生走出教室，通過問卷調查、訪談等方式收集在校學生、教師、游客等的真實需求。整理和分析收集到的信息，撰寫詳細的需求規格說明書，各小組對導游系統的功能需求進行分析，確定算法的基本思路。

3.3.3 實地數據采集

組織學生到實際景點進行數據采集，包括地圖數據、景點信息、游客流動量等。這不僅可以讓學生親身體驗數據結構在現實世界中的應用，還能培養他們的數據收集和處理能力。

3.3.4 設計方案

小組成員共同討論，設計系統的整體架構，包括前端界面、后端邏輯、數據庫設計等，確保系統的可擴展性、可維護性和安全性。設計基于圖的算法的具體實現方案。

3.3.5 編程實現

根據設計方案，小組成員分工合作，選擇合適的編程語言實現算法。

3.3.6 算法比賽

組織一場算法挑戰賽，要求學生根據給定的景點間的距離矩陣，設計并實現最優路徑規劃算法。可以設置多個難度級別，從簡單的Dijkstra算法到更復雜的啟發式搜索算法。

3.4 關鍵實踐

3.4.1 地圖數據結構設計

采用鄰接矩陣或鄰接表來表示校園地圖中的景點和路徑關系。鄰接矩陣適合表示稠密圖，而鄰接表則更適合表示稀疏圖，考慮到校園地圖中大部分區域可能并不直接相連，因此推薦使用鄰接表。每個節點代表一個景點，包含景點的名稱、位置等信息。邊表示景點之間的路徑，包含路徑的長度、是否可通行等屬性。

3.4.2 景點信息錄入與管理

設計一個數據庫來存儲景點信息，包括景點ID、名稱、位置、描述等字段。通過用戶界面提供景點信息的錄入和管理功能，允許用戶添加、修改、刪除景點信息。

3.4.3 路徑規劃算法實現

根據項目目標，選擇Dijkstra算法來實現最短路徑規劃。Dijkstra算法適用于帶權圖中的單源最短路徑問題，使用C語言來實現。

3.4.4 用戶交互界面設計

設計直觀易用的用戶界面，包括地圖顯示區、輸入框、按鈕和結果顯示區。通過事件監聽器捕獲用戶輸入和按鈕點擊事件，根據用戶輸入調用路徑規劃算法，并在結果顯示區展示規劃出的路徑。

3.5 教學效果

通過本次教學實踐，學生一方面牢固掌握了圖的相關知識和Dijkstra算法的實現方法，能夠靈活運用所學知識解決復雜的實際問題，展現出了較強的創新思維和問題解決能力。另一方面，在項目實施過程中，當遇到算法復雜度過高、界面交互不友好等問題時，學生能夠積極主動地思考和解決，逐漸培養了良好的學習習慣和創新思維。他們學會了從失敗中汲取經驗，不斷改進和完善項目成果。

4 結 論

文章基于“專創融合”的教學理念，對數據結構課程的創新性教學設計、教學實踐案例進行了深入研究和實踐。通過實踐驗證，“專創融合”教學模式在提升學生專業知識、創新思維和實踐能力方面取得了顯著成效。未來，筆者將繼續深化教學改革和創新，不斷完善“專創融合”教學模式，為培養更多高素質技術人才作出更大的貢獻。同時積極推廣和應用該模式，為高等院校的教學改革和創新提供有益的參考和借鑒。

主要參考文獻

［1］馬有才，孫銘.高校“專創融合”教育研究進展：基于CiteSpace的文獻計量分析［J］.高教學刊，2024，10（15）：

1-6.

［2］姜春玲，陳君.工程教育專業認證下實踐教學體系與模式探索［J］.高教學刊，2024，10（8）：63-67.

［3］邊洪偉.促進深度學習的教學內容轉化［J］.思想政治課教

學，2024（3）：39-42.

［4］李敏. 新時代大學教學方法改革：歷史回顧與創新［J］.內蒙古財經大學學報，2022，20（3）：69-73.

［5］郭鑫，任會文.新工科背景下高校專創融合教育的有效路徑探究［J］.黑龍江教育（高教研究與評估），2024（5）：31-33.