學(xué)分制下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程實(shí)施策略的改革與探索

周天清 趙軍輝 董晶亮 李光輝 李軒

摘要：隨著高等教育改革的不斷深化，愈來愈多的大學(xué)傾向于學(xué)分制教學(xué)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法是計(jì)算機(jī)與其他許多相關(guān)專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課程，如何提高該課程在學(xué)分制下的教學(xué)效果是各高校教師需要研究的問題?；诖?，文章重點(diǎn)論述了學(xué)分制下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程的現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容、方式與方法上存在的問題，并提出了相應(yīng)的解決辦法，切實(shí)改進(jìn)教學(xué)效果，以符合新世紀(jì)高等教育培養(yǎng)高素質(zhì)人才目標(biāo)的需要。

關(guān)鍵詞：學(xué)分制;數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法;教學(xué)內(nèi)容;教學(xué)方式;教學(xué)方法

中圖分類號(hào)：G642.0? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1674-9324（2019）40-0137-03

學(xué)分制于19世紀(jì)末首次出現(xiàn)在美國哈佛大學(xué)[1，2]。相對(duì)于歐美發(fā)達(dá)國家，我國學(xué)分制教學(xué)起步相對(duì)較晚——北京大學(xué)于1918年率先實(shí)行“選課制”，其他許多高校試行學(xué)分制則始于1978年。隨著國內(nèi)眾多高校辦學(xué)條件的不斷提升及對(duì)學(xué)分制教學(xué)優(yōu)勢(shì)認(rèn)識(shí)的不斷深化，學(xué)分制教學(xué)在國內(nèi)已得到全面推廣。實(shí)際上，學(xué)分制是一種以學(xué)生為主體，為學(xué)生提供諸多課程學(xué)習(xí)選擇的教學(xué)管理制度，它主要以學(xué)分衡量學(xué)生的學(xué)習(xí)分量及成效[3，4]。

自學(xué)分制教學(xué)模式推行以來，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法已不再是計(jì)算機(jī)專業(yè)的特有課程，早已成為許多其他專業(yè)（如通信工程、信號(hào)處理與電氣自動(dòng)化等）學(xué)生的選修課。然而，卻也存在不少現(xiàn)實(shí)問題：（1）學(xué)生先行課程（如C語言或C++語言）基礎(chǔ)不扎實(shí)，甚至無基礎(chǔ)，課程學(xué)習(xí)難度偏大;（2）課程學(xué)時(shí)偏少（如江西某校通信普通班，共32學(xué)時(shí)），教學(xué)要求較高（涉及實(shí)驗(yàn)課與課程設(shè)計(jì)），進(jìn)一步加大了學(xué)習(xí)難度;（3）很多學(xué)生選擇這門課程往往出于拿學(xué)分的目的，對(duì)該課程的學(xué)習(xí)重視程度不夠。針對(duì)這些問題，不少教師不斷嘗試改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)、教學(xué)方式與方法，但仍存在各式各樣的問題。

一、學(xué)分制下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法教學(xué)中存在的問題

隨著學(xué)分制教學(xué)的逐步盛行，學(xué)分制下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法教學(xué)中存在許多不可避免的現(xiàn)實(shí)問題：

1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)陳舊。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程教學(xué)內(nèi)容往往追求翔實(shí)全面，理論證明嚴(yán)謹(jǐn)透徹，這就造成了教學(xué)內(nèi)容多、課時(shí)少的矛盾，難以適應(yīng)學(xué)分制教學(xué)改革目標(biāo)的要求[5]。隨著我國教育制度改革進(jìn)度的不斷深化，許多教師對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程教學(xué)內(nèi)容做了相應(yīng)調(diào)整，但仍照搬原有教學(xué)內(nèi)容，沒有實(shí)質(zhì)性的變化。為追求學(xué)分制教學(xué)，許多高校不考慮本校生源質(zhì)量與教學(xué)實(shí)際條件，盲目縮短課時(shí)量。許多教師仍以傳統(tǒng)教學(xué)模式完成新型教學(xué)任務(wù)，往往疲于追趕教學(xué)進(jìn)度，無法做到重點(diǎn)突出、難點(diǎn)攻破，極大地影響了教學(xué)質(zhì)量和效果。

此外，很多學(xué)校的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法及其先行課程的安排欠缺科學(xué)性與合理性，其主要表現(xiàn)如下：（1）先行課安排滯后，無法適應(yīng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法的附屬課程（如實(shí)驗(yàn)課與課程設(shè)計(jì)）教學(xué);（2）先行課安排的教師不同，導(dǎo)致教師無法根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程教學(xué)需要把握重點(diǎn)、解決難點(diǎn)，極其不利于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法附屬課程的開展。在實(shí)際教學(xué)中，常發(fā)現(xiàn)因數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法及相關(guān)先行課開設(shè)的不合理性導(dǎo)致許多學(xué)生采取“混日子”、“放棄”的態(tài)度對(duì)待課程學(xué)習(xí)的現(xiàn)象，嚴(yán)重缺乏了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。針對(duì)這種現(xiàn)象，擔(dān)任數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程的教師急需根據(jù)實(shí)際條件調(diào)整課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)。這也就意味著，學(xué)分制下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)的變革有必要且意義重大。

2.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程教學(xué)方式、方法陳舊。盡管學(xué)分制教學(xué)已深入人心，但仍有部分學(xué)校以原行政班級(jí)來從事教育教學(xué)活動(dòng)，教學(xué)過程還處在以教師為主、學(xué)生被動(dòng)接受的“填鴨式”或“注入式”階段。一方面，很多數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程的教師缺乏對(duì)實(shí)用職業(yè)技術(shù)的深入了解，缺乏對(duì)課程方向領(lǐng)域前沿發(fā)展最新動(dòng)態(tài)的認(rèn)知，在課程教學(xué)過程中一味地照本宣科，致力于枯燥理論知識(shí)的傳授，無法做到生動(dòng)形象，更無法調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。另一方面，教師教學(xué)忽視學(xué)生的個(gè)體差異、教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)要求設(shè)置完全一樣，導(dǎo)致同一教師講課出現(xiàn)部分學(xué)生知識(shí)接收受限，部分學(xué)生卻又無法充分接受的現(xiàn)象。顯然，這種教學(xué)安排著重強(qiáng)調(diào)了共性，卻忽略了學(xué)生的個(gè)性發(fā)展，非常不利于學(xué)生愛好、特長(zhǎng)及潛力的發(fā)揮，更無法彰顯以人為本、因材施教的教育理念。

在這種情況，如何結(jié)合學(xué)生實(shí)際情況，合理利用教學(xué)設(shè)施，改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容、方式與方法，提升教學(xué)質(zhì)量是值得研究的問題。

二、學(xué)分制下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程實(shí)施策略的改革與探索

為應(yīng)對(duì)上述諸多問題，學(xué)分制下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程的實(shí)施策略有待于進(jìn)一步改進(jìn)。為此，提出了以下幾點(diǎn)建議：

1.教學(xué)過程應(yīng)注重基礎(chǔ)，精選教學(xué)內(nèi)容。目前，許多高校在開展學(xué)分制教學(xué)過程中，極大地縮短了教學(xué)課時(shí)量[6]。譬如，江西某高校數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法選修課程的課時(shí)是其必修課程的一半，僅32學(xué)時(shí)，其中理論課時(shí)為20，實(shí)驗(yàn)課時(shí)為12。鑒于該課的先行課程安排可能不甚合理，為順利開展同該課程相關(guān)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)及課程設(shè)計(jì)，往往需要騰出2—4個(gè)理論學(xué)時(shí)用于先行課程（如C語言）的復(fù)習(xí)教學(xué)。若教學(xué)過程中再另外安排作業(yè)或小測(cè)評(píng)課時(shí)，那么實(shí)際理論上課時(shí)間大致6次（12學(xué)時(shí)）。顯然，這點(diǎn)課時(shí)對(duì)于相對(duì)復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程來說，可能顯得極為不足。在這種情況下，該如何開展教學(xué)工作，提升教學(xué)效率是各高校教師的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。

針對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程課時(shí)偏少的現(xiàn)象，教師在開展教學(xué)過程中應(yīng)注重基礎(chǔ)教育、實(shí)用教育，精簡(jiǎn)教學(xué)內(nèi)容，突出教學(xué)重點(diǎn)。為此，可從以下幾點(diǎn)著手：（1）根據(jù)學(xué)生自身?xiàng)l件，精選教學(xué)內(nèi)容。如果學(xué)生先行課程學(xué)習(xí)基礎(chǔ)扎實(shí)，可適當(dāng)提升教學(xué)深度，適當(dāng)展開教學(xué)內(nèi)容，否則需要簡(jiǎn)化教學(xué)內(nèi)容，側(cè)重基本知識(shí)點(diǎn)的傳授。另外，鑒于先行課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容，可以不涉及或盡量少涉及“串與數(shù)組”的知識(shí)點(diǎn)，以減少學(xué)時(shí)的消耗。（2）教師可針對(duì)某些實(shí)際問題（如迷宮求解）列出具體實(shí)現(xiàn)算法，結(jié)合算法講解相關(guān)知識(shí)點(diǎn)（如棧和隊(duì)列的定義、實(shí)現(xiàn)及特點(diǎn)等），這樣可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，鞏固先行課程，提升代碼動(dòng)手編寫能力，還可以避免特意花時(shí)間復(fù)習(xí)先行課程。顯然，這種教學(xué)方式可以一舉多得。（3）教師在傳授基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，根據(jù)課堂教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)效果，精選一些有代表性的練習(xí)題，鞏固課堂學(xué)習(xí)成果，減少學(xué)生的作業(yè)負(fù)擔(dān)。總之，在學(xué)分制教學(xué)下，教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)的調(diào)整已勢(shì)在必行，但需要嚴(yán)密結(jié)合學(xué)生自身?xiàng)l件及課堂教學(xué)效果實(shí)施，盡量貫徹深入淺出、由易到難、循序漸進(jìn)的教學(xué)原則。

2.教學(xué)內(nèi)容與時(shí)俱進(jìn)，凸顯時(shí)代特色。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程的教學(xué)內(nèi)容也有了一定的更新，比如算法具體執(zhí)行時(shí)間的度量、所占具體存儲(chǔ)空間的衡量及相關(guān)理論研究成果的更新。因此，教師需要結(jié)合計(jì)算機(jī)及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法理論發(fā)展實(shí)際，更精確、仔細(xì)、客觀地傳授相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，以突出學(xué)科知識(shí)的合理性與科學(xué)性。

此外，教師可在課堂教學(xué)過程中適當(dāng)引入課程的最新前沿成果，促使學(xué)生了解其發(fā)展動(dòng)態(tài)，增長(zhǎng)學(xué)生見聞，還可進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱忱。做到了教學(xué)內(nèi)容的實(shí)時(shí)更新與補(bǔ)充，凸顯了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程教學(xué)內(nèi)容的時(shí)代特色。

3.堅(jiān)持“學(xué)生主體、教師主導(dǎo)”的教學(xué)模式。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程的教學(xué)嚴(yán)重依賴于學(xué)生先行課程的學(xué)習(xí)效果，依賴于學(xué)生個(gè)體的差異，其質(zhì)量的好壞依賴于課堂模式及氛圍的營造。為提升課程教學(xué)效率，“學(xué)生主體、教師主導(dǎo)”[7-8]的教學(xué)模式早已被各高校教師力推。盡管該教學(xué)模式早已盛行，但要應(yīng)用在學(xué)分制下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程的教學(xué)過程中，還需做到以下幾點(diǎn)：（1）根據(jù)學(xué)生個(gè)體差異合理安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的可行性取決于學(xué)生對(duì)其先行課程學(xué)習(xí)的效果。盡管教師可以特意花時(shí)間給學(xué)生復(fù)習(xí)先行課程的相關(guān)要點(diǎn)，但所獲效果往往受限于課時(shí)量。當(dāng)然，教師也可通過案例教學(xué)復(fù)習(xí)先行課程的內(nèi)容，但所涉及的知識(shí)點(diǎn)往往有限，無法全面覆蓋實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。那么，該如何對(duì)待因先行課程的學(xué)習(xí)所導(dǎo)致的個(gè)體差異呢？如何科學(xué)、合理地安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容呢？面對(duì)這些問題，擔(dān)任數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程的教師可嘗試在實(shí)驗(yàn)中因材施教：一方面，給基礎(chǔ)好的學(xué)生安排全新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，要求他們獨(dú)立、自主地完成相關(guān)算法與代碼的設(shè)計(jì)與編寫;另一方面，給基礎(chǔ)相對(duì)薄弱的學(xué)生設(shè)計(jì)完整的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，在指導(dǎo)書中給出完整或部分實(shí)驗(yàn)代碼，要求他們電腦上輸入、測(cè)試與調(diào)通，并要求他們弄懂實(shí)驗(yàn)的每一步驟、每行代碼命令的意義。顯然，有“差異”性的實(shí)驗(yàn)安排既能滿足基礎(chǔ)好的學(xué)生的求知欲，又能兼顧基礎(chǔ)弱的學(xué)生的需求，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手積極性，使其實(shí)驗(yàn)課程均有所獲。（2）建立激勵(lì)學(xué)生的成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)機(jī)制，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。學(xué)生的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程學(xué)習(xí)成績(jī)的好壞取決于課堂學(xué)習(xí)，但往往不是“填鴨式”[9]的被迫學(xué)習(xí)，而是有目的、充滿熱情的主動(dòng)學(xué)習(xí)。眾所周知，高校課堂時(shí)間短，但數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程的課堂知識(shí)容量偏大。如果學(xué)生課堂所學(xué)知識(shí)未能在課后得到鞏固，依據(jù)人類思維記憶的規(guī)律易知一段時(shí)間后所學(xué)知識(shí)點(diǎn)恐怕所記無幾。為避免此類現(xiàn)象的產(chǎn)生，很多教師往往布置課后作業(yè)以強(qiáng)化課堂所學(xué)，但卻存在不少抄襲的現(xiàn)象。顯然，在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程的教學(xué)過程中，教師需要建立切實(shí)有效的、能激勵(lì)學(xué)生的成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)機(jī)制，以促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。為此，可從以下兩方面著手：一方面，可以學(xué)生為主體，讓其上臺(tái)講解相關(guān)知識(shí)點(diǎn)或習(xí)題，教師可從旁輔助，并將其表現(xiàn)記錄到成績(jī)中;另一方面，教學(xué)過程中引入小測(cè)評(píng)，且在此前設(shè)立目標(biāo)，迫使學(xué)生自主學(xué)習(xí)，不斷朝目標(biāo)前進(jìn)。（3）營造良好的學(xué)習(xí)氛圍，加強(qiáng)課堂互動(dòng)。在現(xiàn)實(shí)生活中，有許多擔(dān)任數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程的老師認(rèn)真對(duì)待每堂課，辛辛苦苦五十分鐘（有些學(xué)校45分鐘），但其教學(xué)效果卻并不好。這是因?yàn)檫@些老師只知一味地灌輸知識(shí)，未能考慮到學(xué)生接受知識(shí)的疲憊情況，忽視了人類的生理規(guī)律——人的注意力時(shí)間有限，大約20分鐘。為緩解學(xué)生的學(xué)習(xí)疲勞，提升其學(xué)習(xí)效率，營造良好的學(xué)習(xí)氛圍，加強(qiáng)課堂互動(dòng)不失為明智之舉。一方面，在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程開展過程中，教師可適當(dāng)講解專業(yè)領(lǐng)域的名人趣事、先進(jìn)技術(shù)，亦可是人生趣事、為人處事、寓言及“心靈雞湯”之類的內(nèi)容;另一方面，教師在傳授知識(shí)的過程中，可以通過提問、學(xué)生討論等方式活躍學(xué)習(xí)氛圍。通過這種教學(xué)方式、方法，將極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提升學(xué)習(xí)效率。

三、結(jié)束語

學(xué)分制下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程的教學(xué)嚴(yán)重受限于課堂學(xué)時(shí)及其先行課程的安排與教學(xué)。面對(duì)這些困難，教師可根據(jù)學(xué)生實(shí)際情況科學(xué)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，合理安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在堅(jiān)持“學(xué)生主體、教師主導(dǎo)”的教學(xué)模式下改進(jìn)教學(xué)方式與方法，以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提升教學(xué)效率。

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