工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程改革實(shí)踐

蔡秋茹　戴仁駿　李紅衛(wèi)　柳益君

【摘 要】計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的工程教育專業(yè)認(rèn)證的核心理念是“以學(xué)生為中心、以成果為導(dǎo)向，持續(xù)改進(jìn)”。本文根據(jù)工程教育認(rèn)證要求，探討數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程改革實(shí)踐。從制訂科學(xué)的教學(xué)大綱、改革教學(xué)方法和教學(xué)手段、完善考核評(píng)價(jià)體系、建立持續(xù)改進(jìn)機(jī)制四個(gè)方面建構(gòu)成果導(dǎo)向的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)體系。倡導(dǎo)以學(xué)生為中心、以成果為導(dǎo)向的教學(xué)理念，探索工程認(rèn)證背景下的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程改革方式。

【關(guān)鍵詞】課程改革;工程認(rèn)證;數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)： TP311.12-4;G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 2095-2457（2019）33-0107-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.33.053

0 引言

工程教育專業(yè)認(rèn)證對(duì)于高等院校工程教育具有重要的指導(dǎo)意義。目前，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的工程教育專業(yè)認(rèn)證的核心理念是：以學(xué)生為中心、以成果為導(dǎo)向，持續(xù)改進(jìn)?！俺晒麑?dǎo)向（outcomes based education，OBE）”的核心就是以學(xué)生的能力獲得為評(píng)價(jià)教學(xué)成果的依據(jù)，并不斷提高教學(xué)質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程之一。作者所在的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程組原有的課程成績(jī)考核方式單一，教學(xué)方法和考核方法落后，課程教學(xué)各方面與工程教育專業(yè)認(rèn)證要求有較大差距。本文探討工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程改革，闡述課程教學(xué)體系，將基于成果導(dǎo)向的工程教育指標(biāo)點(diǎn)分解到課程的教學(xué)目標(biāo)，圍繞課程教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)組織教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)環(huán)節(jié)，建立課程持續(xù)改進(jìn)機(jī)制，確保課程改革良性發(fā)展。

1 工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)體系

1.1 制訂科學(xué)的教學(xué)大綱

OBE理念要求各專業(yè)培養(yǎng)的畢業(yè)生具備12個(gè)方面的工程應(yīng)用能力[1]。畢業(yè)要求的達(dá)成依賴于整個(gè)專業(yè)課程體系的共同支撐。在制定課程教學(xué)大綱時(shí)，應(yīng)以課程支撐的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)為出發(fā)點(diǎn)來設(shè)定課程目標(biāo)，將畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為課程培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)達(dá)到的具體能力。在后續(xù)的教學(xué)過程中，基于成果導(dǎo)向的課程目標(biāo)被分解到各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)、教學(xué)過程、教學(xué)評(píng)價(jià)和考核始終圍繞教學(xué)目標(biāo)，確保課程教學(xué)過程中能始終以工程認(rèn)證能力培養(yǎng)為目的，通過課程目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的達(dá)成，最終幫助學(xué)生順利滿足12個(gè)工程認(rèn)證的畢業(yè)要求能力[2]。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程支撐以下4個(gè)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)：（1）指標(biāo)點(diǎn)1.2：掌握本專業(yè)必需的離散數(shù)學(xué)、數(shù)字邏輯與設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)組成原理等工程基礎(chǔ)，能將其基本原理、方法用于計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)等復(fù)雜工程問題的分析與設(shè)計(jì)。（2）指標(biāo)點(diǎn)2.1：掌握數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和計(jì)算機(jī)工程科學(xué)的基本原理，能夠?qū)τ?jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域復(fù)雜工程問題，進(jìn)行問題抽象、轉(zhuǎn)化和表述為數(shù)學(xué)問題進(jìn)行分析。（3）指標(biāo)點(diǎn)4.3：能夠基于計(jì)算機(jī)科學(xué)原理，對(duì)解決方案的實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。（4）指標(biāo)點(diǎn)5.2：能夠選擇與使用恰當(dāng)?shù)乃惴?、技術(shù)和計(jì)算機(jī)語(yǔ)言等工具進(jìn)行計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開發(fā)或仿真。

根據(jù)所支撐的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)，對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的內(nèi)容進(jìn)行重新梳理、優(yōu)化和完善。為了滿足工程教育專業(yè)認(rèn)證要求，需要根據(jù)其理念細(xì)化制訂科學(xué)的教學(xué)大綱。首先，在教學(xué)大綱的課程簡(jiǎn)介中列出體現(xiàn)該課程支撐的專業(yè)畢業(yè)要求。其次，在課程的基本要求中細(xì)分出該課程的所有知識(shí)點(diǎn)，歸類出各個(gè)知識(shí)點(diǎn)與畢業(yè)要求的一一支撐關(guān)系，并進(jìn)行合理的學(xué)時(shí)分配。在教學(xué)評(píng)價(jià)體系中，對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)點(diǎn)達(dá)成度的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行規(guī)定。

1.2 改革教學(xué)方法和教學(xué)手段

本課程教學(xué)過程中采用講授法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)、自主學(xué)習(xí)法等多種教學(xué)方法。在第一節(jié)課上，讓學(xué)生對(duì)課程有一個(gè)總體認(rèn)識(shí)，并利用生產(chǎn)生活中常見的計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)、激勵(lì)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和自主性。讓學(xué)生參與教學(xué)過程，主動(dòng)借助網(wǎng)絡(luò)、參考書等資源去分析和理解重要的概念和知識(shí)點(diǎn)，使學(xué)生成為真正意義上的學(xué)習(xí)主體。同時(shí)，利用泛雅課堂等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)手段輔助課堂互動(dòng)、為學(xué)生提供線下自學(xué)資源等。課堂提問以引導(dǎo)為前提，以幫助學(xué)生理解、思考為目標(biāo)，同時(shí)活躍課堂氛圍。布置作業(yè)從對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握出發(fā)，把握重點(diǎn)內(nèi)容，設(shè)計(jì)合適方案，編碼調(diào)試，根據(jù)程序執(zhí)行結(jié)果改進(jìn)優(yōu)化程序，從而引發(fā)學(xué)生思考，擴(kuò)展學(xué)生思維，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的能力。教師在授課過程中，采用“案例驅(qū)動(dòng)”的模式進(jìn)行教學(xué)，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，按照“案例引入——數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其操作——案例分析與實(shí)現(xiàn)”的案例驅(qū)動(dòng)思路來展開。每章使用有趣的“問題案例”開頭，由該案例逐步引入新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，然后給出該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)表示及各種基本操作的實(shí)現(xiàn)，之后進(jìn)一步分析和設(shè)計(jì)此案例，最終利用該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)此案例。這樣學(xué)生便能深刻體會(huì)到從問題求解到程序設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)化過程，深刻理解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在程序設(shè)計(jì)中的作用。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師首先提出任務(wù)，包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)內(nèi)容等，并講解要求和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，然后要求學(xué)生通過上網(wǎng)調(diào)研、查詢資料、編寫代碼，上機(jī)調(diào)試等方式展開，使學(xué)生具備“能夠選擇與使用恰當(dāng)?shù)乃惴?、技術(shù)和計(jì)算機(jī)語(yǔ)言等工具進(jìn)行計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開發(fā)或仿真”的能力。

1.3 完善考核評(píng)價(jià)體系

建立科學(xué)可行、全面的考核評(píng)價(jià)體系，重視學(xué)生的獲得感，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，重視過程和工程意識(shí)的培養(yǎng)。既要考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，又要考核學(xué)生的動(dòng)手操作能力，更應(yīng)注重學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和創(chuàng)新精神[3]。學(xué)生能力達(dá)成是一個(gè)發(fā)展形成的過程，因此，課程對(duì)畢業(yè)要求能力的培養(yǎng)需要有系統(tǒng)性的評(píng)價(jià)方法。評(píng)價(jià)是檢驗(yàn)課程改革的標(biāo)尺，科學(xué)的評(píng)價(jià)體系不僅能夠正確檢驗(yàn)課程改革的效果，還能夠促進(jìn)課程能力培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。合理的考核方式既能有效調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)實(shí)踐課程的主觀能動(dòng)性，也有利于改善教學(xué)效果，提高學(xué)生的能力[4]。本課程考核包括4部分，分別為作業(yè)成績(jī)、隨堂測(cè)試成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)、期末考試成績(jī)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程考核方式及成績(jī)比例見表1，課程評(píng)價(jià)方式見表2。

1.4 建立持續(xù)改進(jìn)機(jī)制

持續(xù)改進(jìn)是工程教育專業(yè)認(rèn)證的重要組成部分。針對(duì)課程建立“評(píng)價(jià)-反饋-改進(jìn)”反復(fù)循環(huán)的改進(jìn)機(jī)制，以期持續(xù)地改進(jìn)教學(xué)活動(dòng)，使學(xué)生的能力始終與持續(xù)改進(jìn)的畢業(yè)要求相符合[5-6]。每學(xué)期課程結(jié)束，獲得課程目標(biāo)達(dá)成度的評(píng)定結(jié)果，以及通過調(diào)查問卷得到的學(xué)生對(duì)授課內(nèi)容與形式的評(píng)定結(jié)果。教師對(duì)評(píng)定結(jié)果進(jìn)行綜合分析，根據(jù)分析結(jié)果對(duì)課程教學(xué)進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)，提高教學(xué)質(zhì)量。

2 結(jié)束語(yǔ)

工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程改革實(shí)踐以成果為導(dǎo)向，通過強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐能力，提高了學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。今后還將基于工程教育專業(yè)認(rèn)證理念，進(jìn)一步開展教學(xué)方法和考核評(píng)價(jià)的改革探索，不斷提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)更多的工程型人才。

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