基于CDIO模式推進(jìn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程實(shí)踐教學(xué)改革

張毅智

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基于CDIO模式推進(jìn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程實(shí)踐教學(xué)改革

張毅智

(遼寧工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院，遼寧錦州 121001)

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)核心課，實(shí)施教學(xué)改革前，課設(shè)布置題目知識點(diǎn)內(nèi)容較單一，不需要學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新思維的設(shè)計(jì)。從學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律以及學(xué)生不同個體差異來看，把一些難懂的、晦澀的抽象的東西原封不動地給出，采取傳統(tǒng)的教學(xué)模式進(jìn)行教與學(xué)存在弊端。本文通過在《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》綜合性課程設(shè)計(jì)中采用CDIO模式，從課設(shè)的內(nèi)容選擇、實(shí)施方法等方面進(jìn)行的一系列改革探索，它的指導(dǎo)思想是以工程設(shè)計(jì)任務(wù)為導(dǎo)向，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)合作能力為主要目標(biāo)。

CDIO模式；教學(xué)改革；創(chuàng)新意識

CDIO是Conceiving,designing,implementing and operating 的縮寫，即“構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作”。2014-2015年度第一學(xué)期，我們對遼寧工業(yè)大學(xué)（以下簡稱我校）電信學(xué)院數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程，以CDIO模式進(jìn)行了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)教學(xué)模式的探索。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)核心課程，將CDIO教學(xué)模式在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)運(yùn)用，就是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、分析設(shè)計(jì)能力和團(tuán)隊(duì)合作能力的重要途徑。培養(yǎng)學(xué)生充分考慮數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特性、響應(yīng)速度、處理時間、存儲空間和單位時間的處理量技術(shù)參數(shù)，鼓勵學(xué)生自己去嘗試各種設(shè)計(jì)方案，找出最有效的解決辦法，著重培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)能力、分析設(shè)計(jì)能力和合作能力。

一、傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)存在的問題

實(shí)施教學(xué)改革前，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的課程設(shè)計(jì)是一般性設(shè)計(jì)。課設(shè)布置題目是針對教學(xué)內(nèi)容的小型練習(xí)題，讓學(xué)生獨(dú)立完成程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。從學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律以及學(xué)生不同個體差異來看，把一些難懂的、晦澀的、抽象的東西原封不動地給出并采取傳統(tǒng)的教學(xué)模式進(jìn)行教與學(xué)有幾點(diǎn)弊端:

第一，學(xué)生在毫無知識背景的前提下，要完全理解這些抽象概念及抽象數(shù)據(jù)類型比較困難。

第二，課設(shè)涉及到的知識點(diǎn)內(nèi)容單一，不需要學(xué)生考慮創(chuàng)新思維方面的設(shè)計(jì)方案。只要將課堂講過的內(nèi)容直接拿來用就可以，對于課設(shè)中各種技術(shù)參數(shù)的要求可以說沒有理解，導(dǎo)致設(shè)計(jì)解決方案不是最合適的。課程設(shè)計(jì)沒有達(dá)到預(yù)期收獲。

第三，學(xué)生缺乏團(tuán)隊(duì)合作過程，自己完成一個小型題目，在設(shè)計(jì)方案和算法設(shè)計(jì)過程中鍛煉的層次和涉及面都比較窄。沒有體現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在處理大規(guī)模復(fù)雜問題時才能體現(xiàn)出的優(yōu)勢，使學(xué)生沒有真正認(rèn)識數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存在的意義。對以后學(xué)生參加實(shí)踐類課程活動有很大影響。

二、課程設(shè)計(jì)的改革措施

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程設(shè)計(jì)采用了CDIO教學(xué)模式，強(qiáng)調(diào)知識的綜合運(yùn)用，鍛煉學(xué)生對復(fù)雜問題進(jìn)行分析與求解的能力，在項(xiàng)目實(shí)施過程中始終圍繞“構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作”。它的指導(dǎo)思想是：以工程設(shè)計(jì)任務(wù)為導(dǎo)向，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)合作能力為主要目標(biāo)。

通過利用綜合性課程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行復(fù)雜程序設(shè)計(jì)這個主線，將學(xué)生在課堂上所學(xué)的比較抽象的理論知識具體化，提高了理論和實(shí)踐相結(jié)合的能力。具體做法如下：

（一）課程設(shè)計(jì)內(nèi)容改革

第一，從課程設(shè)計(jì)選題上精心準(zhǔn)備:需要介紹題目內(nèi)容，介紹算法產(chǎn)生的背景。明確數(shù)據(jù)內(nèi)在的必然聯(lián)系，分析數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)；確定解決問題所需要用到的算法及設(shè)計(jì)參數(shù)的要求，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)；解決該課設(shè)到底應(yīng)該怎么做的問題。題目規(guī)模適宜，課程設(shè)計(jì)題目覆蓋的知識點(diǎn)應(yīng)盡可能避免單一，設(shè)計(jì)內(nèi)容要新，具有綜合性。

第二，擴(kuò)大知識面:要求學(xué)生從需求分析開始，通過查找大量的資料，充分理解設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)的要求及實(shí)現(xiàn)方式，根據(jù)設(shè)計(jì)要求對空間復(fù)雜度、處理時間、時間復(fù)雜度和單位時間的處理量等技術(shù)參數(shù)，分析數(shù)據(jù)進(jìn)行哪些操作，建立數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)。

第三，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程特點(diǎn)邏輯結(jié)構(gòu)強(qiáng)，概念抽象，學(xué)生對于知識點(diǎn)的綜合運(yùn)用能力差。在課設(shè)中明確知識點(diǎn)的前后序關(guān)系和知識點(diǎn)的歸屬，解決學(xué)生只見樹木不見森林的盲目性和隨機(jī)性。

（二）課程設(shè)計(jì)實(shí)施方法

我們對遼寧工業(yè)大學(xué)電子與信息學(xué)院數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程，以CDIO模式進(jìn)行了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)教學(xué)模式的探索，并且實(shí)施如下改革：

第一，采用啟發(fā)式的設(shè)計(jì)思路，引導(dǎo)學(xué)生圍繞課程設(shè)計(jì)目標(biāo)，通過查找與分析有關(guān)參考資料，培養(yǎng)和鼓勵學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時提高學(xué)生查閱資料的能力。

第二，讓學(xué)生能夠按照軟件工程的思想進(jìn)行軟件的分析、設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，提高學(xué)生實(shí)踐動手能力和協(xié)作開發(fā)大型軟件項(xiàng)目的能力。

第三，在項(xiàng)目實(shí)施中，進(jìn)行探究式的學(xué)習(xí)，不應(yīng)該只是“手把手”地教，要給學(xué)生留出發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力的空間，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造的意識和能力。

第四，努力使學(xué)生對規(guī)范性的軟件開發(fā)不僅僅是以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的程序?yàn)槟繕?biāo)，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生今后從事軟件開發(fā)所需要的各種能力與素質(zhì)，包括測試能力和文檔寫作的能力。因此，在課程設(shè)計(jì)實(shí)施中，我們考察學(xué)生程序編寫、測試以及實(shí)驗(yàn)報告撰寫工作。

三、實(shí)踐情況及效果

CDIO模式在國際高等教育中已有共識，通過實(shí)踐，根據(jù)軟件工程專業(yè)本科教學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)，解決了傳統(tǒng)教學(xué)方式存在的問題，提高了實(shí)踐能力，體會到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)采用CDIO模式，突出了學(xué)生在理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)過程中的主體地位，提高了教學(xué)的針對性和實(shí)效性。

將CDIO教學(xué)模式引入到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)教學(xué)中，改變了該課程的教學(xué)理念，重理論，輕實(shí)踐；重課堂，輕課外。改變了教師單向的知識傳授與學(xué)生被動接受之間的教與學(xué)模式，實(shí)踐情況及效果表現(xiàn)在：

（1）學(xué)生學(xué)習(xí)方式發(fā)生了轉(zhuǎn)變，從被動接受知識，到主動查閱資料，對于題目要求的設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)有了進(jìn)一步理解，使學(xué)生學(xué)會分析和研究計(jì)算機(jī)處理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，分析數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)存儲結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)算法的基本思想，提高了理論和實(shí)踐相結(jié)合的能力。對知識有比較全面深刻了解，實(shí)際解決問題的能力有了明顯的提升。

（2）采用CDIO教學(xué)模式，對于課程設(shè)計(jì)題目精心安排，給學(xué)生留出發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力的空間，提高了學(xué)生運(yùn)用知識分析問題和解決問題的能力。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)造性思維。

（3）實(shí)踐中，培養(yǎng)學(xué)生充分考慮數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特性、響應(yīng)速度、處理時間、存儲空間和單位時間的處理量技術(shù)參數(shù)，鼓勵學(xué)生自己去嘗試各種設(shè)計(jì)方案，找出最有效的解決辦法。著重培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)能力、分析設(shè)計(jì)能力和合作能力。

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(責(zé)任編校：付春玲)

2016-09-01

2012年遼寧工業(yè)大學(xué)教學(xué)改革研究項(xiàng)目（2012028）

張毅智(1963-)，女，遼寧錦州人，副教授。

10.15916/j.issn1674-327x.2017.03.032

G642.0

B

1674-327X (2017)03-0107-02