民辦獨立高校課程群建設(shè)中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學改革的探索

周曉寧+胡嬿

摘要：“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”是計算機科學與技術(shù)專業(yè)的核心課程，本文從民辦獨立高校課程群建設(shè)的角度出發(fā)，提出了“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學改革的思路；探討了在課程群中“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”與其他課程之間的關(guān)系，提出了該課程在理論教學環(huán)節(jié)和實踐教學環(huán)節(jié)的改革方案。

關(guān)鍵詞：課程教學改革；課程群；民辦獨立高校；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）46-0073-02

高等教育是培養(yǎng)高級專門人才的主要社會活動[1]。隨著社會的不斷發(fā)展，承擔高等教育工作的公辦高校已不能滿足日益增長的就學需求；作為補充，民辦獨立高校為社會提供了高質(zhì)量本科層次的大眾化高等教育服務(wù)[2]。民辦獨立高校辦學靈活，直面社會和職場，以培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才為目標，因此其教育模式與傳統(tǒng)公辦研究型高校有所不同；這一差異也直接體現(xiàn)在其教學活動中。

課程是教學活動的組織方式，是實現(xiàn)教學目標的基本途徑，因此課程建設(shè)直接關(guān)系到人才培養(yǎng)的質(zhì)量，是高等教育改革的核心[3]。本世紀90年代以來，作為高等教育改革的熱點問題之一，高校課程建設(shè)中的重要一環(huán)，課程群建設(shè)逐漸引起人們的重視。

課程群（以下簡稱課群）是某一學科內(nèi)的諸多課程的集合，是“從屬于某個學科，相互間性質(zhì)相關(guān)或相近，如相承、滲透、互補等課程的集合體”[4]。顯然，課程是課群的要素；課程教學改革則是從微觀角度，以某一課程為對象，以提高教學效果為目標，對課程的實施手段和教學方法進行改進。

本文以南京航空航天大學金城學院（以下簡稱南航金城學院）信息工程系“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學改革為例，探討在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法”課群建設(shè)中“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學改革方案的實施。在不改動課程原有學時的前提下，通過調(diào)整該門課程的具體教學內(nèi)容和方法、考核方案，達到優(yōu)化課程知識體系，提高教學質(zhì)量的目的；同時滿足民辦獨立高校因材施教、分層次、多渠道的人才培養(yǎng)模式的要求。

一、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法課群的建立

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法”課群是以南航金城學院信息工程系計算機科學與技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)計劃為指導(dǎo)，包含“離散數(shù)學”、“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”、“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計”以及“算法設(shè)計與分析”四門課程；具體課群體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

其中“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”是計算機科學與技術(shù)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程；是“算法設(shè)計與分析”的重要先修課程。其教學目標是通過分析數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)特性，為具體應(yīng)用（例如，建立用戶廣告服務(wù)系統(tǒng)）涉及的數(shù)據(jù)選擇適當?shù)倪壿嫿Y(jié)構(gòu)、存儲結(jié)構(gòu)及其相應(yīng)的解題算法；同時涉及算法的時間、空間效率分析技術(shù)。整個課程同時也是一個復(fù)雜程序設(shè)計的訓(xùn)練過程；要求學生編寫的程序結(jié)構(gòu)清楚，正確易讀，符合軟件工程的規(guī)范。而這一要求也直接體現(xiàn)在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計”的實踐教學過程中。“算法設(shè)計與分析”是計算機科學與軟件工程中的核心研究領(lǐng)域之一。許多實際問題的求解都依賴于有效算法的設(shè)計與實現(xiàn)：如用戶廣告服務(wù)系統(tǒng)等一旦深入下去就能夠被描述成一組以網(wǎng)絡(luò)流為模型的問題[5]?！半x散數(shù)學”是研究離散量的結(jié)構(gòu)及其相互關(guān)系的數(shù)學類課程?！半x散數(shù)學”在計算機科學與技術(shù)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，同時也是“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”和“算法設(shè)計與分析”的重要先修課程。

在課群建設(shè)中，首先處理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法之間的關(guān)系，離散數(shù)學與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法之間的關(guān)系；其次以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為主線，結(jié)合算法設(shè)計技術(shù)對如何選擇數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的教學內(nèi)容進行分析，靈活處理離散數(shù)學中的基礎(chǔ)知識，突出算法設(shè)計的中心思想，強化實踐教學環(huán)節(jié)。整個課群建設(shè)遵循：“單門課程建設(shè)→課群建設(shè)”模式；以單門課程教學改革為點，課群建設(shè)為線，專業(yè)建設(shè)為面?！包c、線、面”逐步推進，從而達到優(yōu)化課程知識體系，提高教學質(zhì)量，滿足民辦獨立高校高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標。

二、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程改革方案

1.理論教學改革?！皵?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的理論教學內(nèi)容主要包括：線性結(jié)構(gòu)、非線性結(jié)構(gòu)、查找和排序三大部分。其中前兩部涉及線性表、棧和隊列、字符串、數(shù)組和廣義表、樹和二叉樹、圖等多種基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在實際教學中，任課教師多遵循“邏輯結(jié)構(gòu)→存儲結(jié)構(gòu)→相關(guān)操作”的主線，對所涉及的知識點進行逐個講解。查找和排序部分，則羅列出多種不同的解決計算機查找和排列數(shù)據(jù)的算法，講解時需要比較不同算法在時間和空間上的性能差異。針對“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法”課群建設(shè)的要求，“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的理論教學內(nèi)容和教學方式做了如下調(diào)整：

（1）以實際案例為主線，將各個知識點串聯(lián)起來。比如，在講授圖的應(yīng)用時，最短路徑算法是重點也是難點；不僅因為知識點本身在原理的理解上較為困難，同時學生也不太能夠接觸到該算法的實際應(yīng)用。因此在實際教學過程中，以“游戲地圖的查找”為例說明該算法，并強調(diào)圖的結(jié)構(gòu)特性（邏輯結(jié)構(gòu)、存儲結(jié)構(gòu)以及涉及的基本操作）；這實際上是一種案例分析方法。

（2）強調(diào)課程間的知識點的銜接。例如，講解最短路徑算法時，將案例（交通咨詢系統(tǒng)）的實現(xiàn)，放置在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計”的實踐環(huán)節(jié)中；該算法的正確性證明則在“算法設(shè)計與分析”課程中給予解釋。又如，講解快速排序和簡單交換排序時，重點讓學生能夠區(qū)分不同算法的執(zhí)行步驟；著重強調(diào)程序本身的特性，操作對象的特性等涉及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的知識點。而算法時間性能的比較則放在“算法設(shè)計與分析”課程中來解決。此外，“離散數(shù)學”中圖論部分的知識點教學也需要和“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”中圖部分的知識點教學內(nèi)容相銜接。

（3）在課程考核上增加平時成績，提高理論知識點的實際掌握程度的考核比重；避免一次考試成績定成敗。將最終的考核總評成績分為三部分：平時成績（課后練習成績、課堂回答問題成績、出勤率等綜合考評成績）占總成績的20%；上機實驗環(huán)節(jié)評分（線性結(jié)構(gòu)、非線性結(jié)構(gòu)、查找和排序）占30%；結(jié)課考試（筆試）占50%。總體評分標準中，理論知識點的實際掌握程度通過實踐環(huán)節(jié)來進行考核；對不同學生進行差異化教學（能力強、對知識點理解深入的學生可以選擇難度較大的案例來實現(xiàn)）。事實證明，在2015年秋季的實際教學活動中，取得了較好的教學效果，很多同學的學習積極性被調(diào)動起來了；課堂回答問題的熱情較高，同時課后提問的次數(shù)也明顯增多。

2.實踐教學改革。與“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程密切相關(guān)的實踐教學環(huán)節(jié)主要分兩部分：一是理論課程中的實驗上機環(huán)節(jié)；二是“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計”環(huán)節(jié)。將“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”理論教學內(nèi)容所涉及的應(yīng)用案例分別安排在兩個實踐教學環(huán)節(jié)中，要求學生編程實現(xiàn)。同時，另外再增設(shè)多個較為復(fù)雜的典型案例實現(xiàn)。

在實踐教學內(nèi)容設(shè)置上，不但系統(tǒng)地闡述了“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的基本原理，同時也給出了一些的典型案例。每個案例的敘述完全按照解決實際問題的思路進行，這對學生如何面對實際工程項目問題有著很好的啟迪作用。

三、結(jié)論

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”這門課程的開設(shè)如何滿足民辦獨立高校的人才培養(yǎng)目標，如何滿足課群建設(shè)的實際要求，是一個值得不斷探索的課題。本文從南航金城學院信息工程系計算機科學與技術(shù)專業(yè)核心課程“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的課程教學改革出發(fā)，從課程的理論教學和實踐教學兩方面進行探討，提出了相應(yīng)的改革思路。在2015年秋季的實際教學過程中，取得了較為明顯的效果。顯然，學生不但獲得了扎實的理論基礎(chǔ)，同時也掌握了一定的專業(yè)技能：以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識為基礎(chǔ)，分析案例、解決實際問題的能力。

參考文獻：

[1]楊樹勛.現(xiàn)代高等教育學[M].北京：化學工業(yè)出版社，1999：97-98.

[2]齊鳳和.民辦獨立學院的四大困惑及解決途徑[J].現(xiàn)代教育科學：高教研究，2005，（6）：53-56.

[3]黃偉娣.課程與課程建設(shè)[J].杭州師范學院學報，1994，（5）：116-120.

[4]李慧仙.高校課程群的建設(shè)及評審體系[J].理工高教研究，2006，25（5）：124-126.

[5][美]克林伯格.算法設(shè)計[M].北京：清華大學出版社，2007：123-124.