CDIO在《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程教改模式中的應(yīng)用

劉華敏

（安徽文達(dá)信息工程學(xué)院計(jì)算機(jī)工程學(xué)院，安徽 合肥 231201）

CDIO在《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程教改模式中的應(yīng)用

劉華敏

（安徽文達(dá)信息工程學(xué)院計(jì)算機(jī)工程學(xué)院，安徽 合肥 231201）

以應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)模式、師資力量及學(xué)生基礎(chǔ)相對(duì)薄弱的情況作為研究對(duì)象，將CDIO的理念引入到《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》的教改中，結(jié)合CDIO的思想，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)課進(jìn)行改革，提出一些想法，旨在消除學(xué)生學(xué)習(xí)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》產(chǎn)生的畏難情緒，提高抽象思維能力.

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；CDIO；改革

0 引言

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是計(jì)算機(jī)學(xué)科的骨干基礎(chǔ)課程，是計(jì)算機(jī)、信息、自動(dòng)化等專業(yè)學(xué)生必備的專業(yè)基礎(chǔ)，是本科教學(xué)的重中之重.《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是比較難學(xué)的一門課程.因算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)抽象性的特點(diǎn)，很多初學(xué)者上課能聽(tīng)懂老師講解的內(nèi)容，實(shí)踐課很難靈活運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)編寫(xiě)程序.然而實(shí)驗(yàn)課是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、思維發(fā)散與解決實(shí)際問(wèn)題的一條有效途徑.為了達(dá)到這個(gè)要求，實(shí)驗(yàn)課以項(xiàng)目設(shè)計(jì)為導(dǎo)向、以能力提升為需求的培養(yǎng)模式對(duì)當(dāng)前的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》教學(xué)進(jìn)行改革［1］.

1 《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》的教學(xué)中存在的問(wèn)題

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》的教學(xué)內(nèi)容以抽象能力強(qiáng)、算法復(fù)雜等特點(diǎn)著稱，學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)很難掌握所學(xué)的內(nèi)容，這嚴(yán)重的影響了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性.為了能改變這種現(xiàn)狀，針對(duì)當(dāng)前高校《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》教學(xué)中普遍存在的問(wèn)題進(jìn)行探討：

1.1 基礎(chǔ)知識(shí)比較薄弱

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》這門課程不僅要求學(xué)生邏輯思維與抽象能力強(qiáng)，而且要求能將抽象的思維與實(shí)際問(wèn)題相結(jié)合，解決實(shí)際問(wèn)題的能力.但應(yīng)用型本科高校的學(xué)生基礎(chǔ)較差，前驅(qū)課程C語(yǔ)言“指針”和“文件”這兩部分的知識(shí)點(diǎn)因課時(shí)壓縮，基本上處于零應(yīng)用狀態(tài).隨著《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程內(nèi)容的難度增大、越來(lái)越難理解，學(xué)生就出現(xiàn)了畏難的情緒，學(xué)習(xí)興趣漸漸的減弱，甚至有部分學(xué)生開(kāi)始厭學(xué)、逃課.

1.2 教學(xué)方面的不足

①學(xué)時(shí)壓縮，理論與實(shí)驗(yàn)課的課時(shí)分配不成比例，影響實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)效果.

②年輕教師在教學(xué)中離不開(kāi)教材和課件，丟棄黑板的應(yīng)用.

2 結(jié)合CDIO教育模式，對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及考試方式進(jìn)行改革

CDIO工程教育的教學(xué)模式是將工程產(chǎn)品、生產(chǎn)流程和生產(chǎn)系統(tǒng)的生命周期抽象為“構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施、操作”四個(gè)階段，將CDIO的理念應(yīng)用到教學(xué)中，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)通俗易懂的小項(xiàng)目，使學(xué)生在真實(shí)的情景中拓散思維，實(shí)現(xiàn)“做中學(xué)”，加強(qiáng)學(xué)生邏輯推理能力和系統(tǒng)思維能力的培養(yǎng)［5］.結(jié)合這個(gè)目標(biāo)，從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改革：

2.1 教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整

為使CDIO的培養(yǎng)模式能在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)中得到充分體現(xiàn)，采用探究式課堂教學(xué)(Inquiringbased Learning)和實(shí)踐教學(xué)(Experimental Learning)新理念來(lái)貫穿整個(gè)教學(xué)［2］；其主要內(nèi)容為：（1）更新教學(xué)觀念，從傳統(tǒng)的“老師要我學(xué)”轉(zhuǎn)變到“我要學(xué)”的教學(xué)新理念，培養(yǎng)學(xué)生“好學(xué)”；（2）在教學(xué)過(guò)程中，將理論知識(shí)與實(shí)際問(wèn)題相結(jié)合，從解決實(shí)際問(wèn)題引出所學(xué)的理論知識(shí)，讓學(xué)生學(xué)以致用.教學(xué)內(nèi)容調(diào)整如表1所示：

表1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

2.2 教學(xué)方法的改革

針對(duì)應(yīng)用型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的教學(xué)，基于CDIO的教育模式的理念，改革傳統(tǒng)的教學(xué)思路和方法，已成為目前教學(xué)改革探討的對(duì)象.

（1）多媒體與黑板的有機(jī)結(jié)合

事實(shí)上,我國(guó)高?！稊?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》的教學(xué)仍以講授為主，只是講解相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)時(shí)，打破傳統(tǒng)的理論內(nèi)容的教學(xué)，而是注重實(shí)用性的教學(xué).例如講解單鏈表的插入、刪除時(shí)，老師用粉筆在黑板上畫(huà)幾個(gè)結(jié)點(diǎn)，邊解釋邊連/刪除結(jié)點(diǎn)的直觀圖操作，學(xué)生看到老師這準(zhǔn)確、規(guī)范、精煉的語(yǔ)言表達(dá)能力和形象的操作，學(xué)生邊聽(tīng)邊思考，很容易接受后續(xù)的插入、刪除算法的內(nèi)容.老師在講解折半查找算法時(shí)，可以用PPT動(dòng)畫(huà)演示low、high和mid值之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，生動(dòng)的箭頭跳躍，告訴學(xué)生在滿足什么條件下low、high值的修改；在講解二叉樹(shù)遍歷時(shí)，先在黑板上繪制出一棵二叉樹(shù)，以簡(jiǎn)單的先序“根左右”的規(guī)則進(jìn)行遍歷，充分發(fā)揮黑板的作用，學(xué)生跟著老師一起尋找“根”結(jié)點(diǎn)，繪出直觀圖活躍課堂氣氛，營(yíng)造輕松的學(xué)習(xí)氛圍.然后講解中序和后序遍歷，學(xué)生就很容易把握遍歷的思想，為“教學(xué)互長(zhǎng)”提供新的方法.

(2)提高抽象思維能力的培養(yǎng)

算法是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的精髓，抽象思維能力和邏輯結(jié)構(gòu)是算法的靈魂［6］.老師在講授教學(xué)內(nèi)容時(shí)要重點(diǎn)闡述算法的思想，用動(dòng)態(tài)的步驟而不能用實(shí)現(xiàn)的程序逐步演示算法的執(zhí)行過(guò)程.對(duì)學(xué)生而言,抽象的算法聽(tīng)懂易、自己動(dòng)手寫(xiě)就困難重重.為了提高學(xué)生的抽象思維能力的培養(yǎng),一種簡(jiǎn)單有效的訓(xùn)練途徑是鍛煉學(xué)生的抽象表述能力，也是在學(xué)習(xí)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》時(shí)得到的一種難能可貴的訓(xùn)練機(jī)會(huì).因此《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》教改的過(guò)程中需強(qiáng)化學(xué)生的抽象思維能力的表達(dá).

2.3 考核方式的改革

根據(jù)CDIO的第11項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)構(gòu)建“能力本位”的評(píng)價(jià)體系，對(duì)學(xué)生的個(gè)人能力和業(yè)務(wù)能力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，扭轉(zhuǎn)當(dāng)前的“一張?jiān)嚲矶ǔ煽?jī)”的傳統(tǒng)課程考核方式［4］.對(duì)傳統(tǒng)的考核方式進(jìn)行改革，改革后的成績(jī)合成為：考勤和態(tài)度20%，實(shí)踐課(+報(bào)告)20%，項(xiàng)目和任務(wù)30%，期末考試30%.期末考試，采用筆試，題目由學(xué)院老師統(tǒng)一出題.從傳統(tǒng)的單一的筆試轉(zhuǎn)向綜合能力的測(cè)評(píng)，平時(shí)上機(jī)實(shí)踐能力較強(qiáng)的可以加分.

實(shí)踐課：根據(jù)知識(shí)點(diǎn)的難易和學(xué)生完成的實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)成績(jī)的判定.

項(xiàng)目和任務(wù)：用虛擬的項(xiàng)目進(jìn)行任務(wù)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)個(gè)人項(xiàng)目、團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，綜合評(píng)價(jià)和評(píng)分，強(qiáng)調(diào)動(dòng)手能力訓(xùn)練，強(qiáng)化實(shí)踐技能培養(yǎng).

表2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)題目

表3 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)題目

3 實(shí)踐教學(xué)的設(shè)計(jì)

因課時(shí)壓縮，《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》這門課程旨在培養(yǎng)學(xué)生將抽象思維能力轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用，解決實(shí)際問(wèn)題.因此實(shí)驗(yàn)課根據(jù)教學(xué)內(nèi)容靈活安排驗(yàn)證性與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)難度適中的題目，以供學(xué)生選題，積極的調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣.

等級(jí)1：學(xué)生按照軟件的整個(gè)生存周期，從需求獲取、需求分析、設(shè)計(jì)、編碼實(shí)現(xiàn)到調(diào)試等階段編寫(xiě)實(shí)現(xiàn)的程序.學(xué)生可以選擇4人一組，分工合作，分?jǐn)?shù)從90分計(jì)算.

等級(jí)2：學(xué)生查閱參考教材和Internet，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的算法，編寫(xiě)程序和調(diào)試.學(xué)生可以選擇3人一組，分工合作，分?jǐn)?shù)從75分計(jì)算.

等級(jí)3：編寫(xiě)項(xiàng)目需求的流程圖，能運(yùn)行程序.學(xué)生可以選擇2人一組，分工合作，分?jǐn)?shù)從65分計(jì)算.

4 結(jié)束語(yǔ)

教學(xué)改革以CDIO“學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)”標(biāo)準(zhǔn)為指導(dǎo)方針，圍繞應(yīng)用型本科高校的培養(yǎng)目標(biāo)［3］，以社會(huì)需求操作技術(shù)性人才為依據(jù)，對(duì)學(xué)生的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行改革，讓學(xué)生在實(shí)際問(wèn)題的項(xiàng)目環(huán)境和素質(zhì)教育環(huán)境中學(xué)習(xí)做人做事、與人和平共處，團(tuán)結(jié)合作的能力.

［1］張銘，王騰蛟，趙海燕.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法［M］.北京：高等教育出版社，2008.——普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材.

［2］張銘，趙海燕等.北京大學(xué)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法”教學(xué)設(shè)計(jì)［J］.計(jì)算機(jī)教育,2008，(20):5-11.

［3］周玉林，賴鑫生.《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》教改中的問(wèn)題研究與探討［J］.上饒師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，（3）.

［4］李王國(guó)，張曉東，汪菊英.創(chuàng)新構(gòu)建基于CDIO工程教育理念“3+1”人才培養(yǎng)模式的研究［J］.廣東白云學(xué)院學(xué)報(bào).2011，（1）.

［5］偶寶昌，卓敏，高健.基于CDIO理念的《路基路面工程》課程考核模式改革研究［J］.

［6］鐘美.以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)改革［J］.計(jì)算機(jī)教育,2014,(14):26-29.

［責(zé)任編輯：卓影］

Research on the M ode of Curriculum Reform of“Data Structures”Based on CDIO

LIU Hua-min
(Schoolof Comper Engineering,AnhuiWonder University of Information Engineering Hefei,231201)

According to the condition that the educational objectives,teaching model,teacher resource and the studentswhose applied professionals are relatively weak,the educationalmodel of CDIO advanced engineering is referenced in curriculum reform of<>.Conbied with CDIO idea we put forward some ideas to opitmize the teaching content,teaching methods and experimental courses reform,a eliminate students'afraid with data structure,to improve the cultivation of abstract thinking ability.

data structures;CDIO;reform

G 642

B

1672-402X（2016）02-0130-03

10.13408/j.cnki.gjsxb.2016.02.028

2015-12-06

安徽省省級(jí)質(zhì)量工程教學(xué)研究重點(diǎn)項(xiàng)目“基于項(xiàng)目和實(shí)踐技能的應(yīng)用型本科《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)改革研究”研究成果，項(xiàng)目編號(hào)：2014jyxm427

劉華敏（1978-），女，安徽安慶人，安徽文達(dá)信息工程學(xué)院講師.研究方向：數(shù)據(jù)挖掘、程序設(shè)計(jì)和網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì).