“雙一流”建設(shè)背景下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)初探

羅麗燕 鄧小芳 林樂平

[摘要]“雙一流”建設(shè)相關(guān)政策的出臺(tái)，推動(dòng)了創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的建設(shè)。課程教學(xué)是人才培養(yǎng)的載體，課程教學(xué)改革是創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式建設(shè)不可或缺的。該研究針對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中存在的算法復(fù)雜、入門難、實(shí)驗(yàn)難度大、課堂教學(xué)效率較低等問題，從教學(xué)目的、教學(xué)學(xué)情、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段等幾個(gè)方面對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)進(jìn)行論述，探討學(xué)生工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的培養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞]“雙一流”建設(shè);數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);課程教學(xué)

[中圖分類號(hào)]G642

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

[文章編號(hào)]2095-3437（2020）03-0080-03

2015年10月，國(guó)務(wù)院對(duì)外發(fā)布了《統(tǒng)籌推進(jìn)世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)總體方案》，明確了“雙一流”建設(shè)的原則、目標(biāo)和總體思路，標(biāo)志著以中國(guó)特色為方向的高等教育改革拉開了序幕。2017年9月21日，教育部、財(cái)政部和國(guó)家發(fā)展改革委發(fā)布了《關(guān)于公布世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)高校及建設(shè)學(xué)科名單的通知》，標(biāo)志著“雙一流”建設(shè)正式進(jìn)入全面啟動(dòng)和實(shí)施操作的階段。“雙一流”建設(shè)相關(guān)政策的出臺(tái)，對(duì)中國(guó)高等教育的辦學(xué)能力提出了更高的要求?！半p一流”建設(shè)的一項(xiàng)重要任務(wù)就是培養(yǎng)拔尖的創(chuàng)新型人才，而現(xiàn)行人才培養(yǎng)模式下，學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力有所欠缺。創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)必須重視專業(yè)建設(shè)與課程建設(shè)。悉尼協(xié)定明確指出課程體系是專業(yè)建設(shè)的主要內(nèi)容之一，而大學(xué)提供的最基本的服務(wù)是課程，創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式必須重視課堂教學(xué)方式方法的變革，以使課堂教學(xué)不僅僅是給學(xué)生提供單一的認(rèn)知經(jīng)歷。“雙一流”的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)是實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的高素質(zhì)復(fù)合型人才的培養(yǎng)，而課堂教學(xué)在其中扮演著重要的角色。

信息與通信工程專業(yè)如何在“雙一流”建設(shè)背景下，培養(yǎng)工程實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的高素質(zhì)的人才，需要教師深入反思人才培養(yǎng)模式改革與創(chuàng)新問題，開展教學(xué)改革研究，把“雙一流”建設(shè)要求的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新研究融入教學(xué)過程中。具體落實(shí)到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)，就必須以信息與通信工程專業(yè)的學(xué)科理論知識(shí)為基礎(chǔ)，夯實(shí)理論研究基礎(chǔ)，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的培養(yǎng)，以實(shí)現(xiàn)用科學(xué)、工程化的方法開發(fā)和維護(hù)具有較強(qiáng)實(shí)用性、高質(zhì)量的軟件為目的，從而培養(yǎng)創(chuàng)新型實(shí)用型人才，以適應(yīng)不斷變化的就業(yè)需求。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的主要教學(xué)內(nèi)容是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念和基本算法，側(cè)重于典型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及經(jīng)典算法的講解與演示，雖有較為成熟的理論知識(shí)體系，但數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的抽象邏輯，存在入門難、實(shí)驗(yàn)難度大、課堂教學(xué)效率較低等問題。這些問題對(duì)學(xué)生的全面發(fā)展以及綜合素質(zhì)的提高造成了嚴(yán)重的影響。要擺脫此教學(xué)困境，需要在“雙一流”建設(shè)背景下，結(jié)合學(xué)生的特點(diǎn)，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)注重教學(xué)方法和教學(xué)手段的改進(jìn)。本文將從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的教學(xué)目的、教學(xué)學(xué)情、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段等方面對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的教學(xué)進(jìn)行論述，探討學(xué)生工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的培養(yǎng)。

一、明確教學(xué)目的

根據(jù)“雙一流”建設(shè)要求的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)任務(wù)，工程科技人才必須具備更強(qiáng)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和跨界整合能力。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為信息與通信工程專業(yè)的基礎(chǔ)必修課，教師在教學(xué)過程中要明確教學(xué)目的，有的放矢地發(fā)展學(xué)生智力，使學(xué)生具有較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力以及國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，達(dá)到“雙一流”建設(shè)對(duì)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的要求。要通過課程學(xué)習(xí)，讓學(xué)生掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的理論知識(shí)和應(yīng)具備的能力、素質(zhì)。具體來說就是讓學(xué)生建立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概念，樹立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與算法設(shè)計(jì)的基本思維模式;掌握采用不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析問題和設(shè)計(jì)算法的方法;結(jié)合實(shí)際問題選擇高效的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并能分析相應(yīng)算法的性能。

二、了解教學(xué)學(xué)情

目前我國(guó)高等教育的質(zhì)量和水平與發(fā)達(dá)國(guó)家的相比還存在較大的差距，且由于我國(guó)的區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展不平衡，高等教育區(qū)域差異十分明顯。因此，在“雙一流”建設(shè)背景下，推進(jìn)課堂教學(xué)的改革，必須充分了解本校的生源情況，立足于本校的教學(xué)學(xué)情，探索符合本校教學(xué)學(xué)情及區(qū)域經(jīng)濟(jì)和高等教育發(fā)展內(nèi)在規(guī)律的合適的改革路徑。

桂林電子科技大學(xué)信息與通信工程專業(yè)的學(xué)生，由于生源地不同，學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)不同，學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的期望值自然也不同，具體可以分為以下3個(gè)層次：（1）修完課程，達(dá)到基本要求，拿到學(xué)分。（2）有強(qiáng)烈的考研需求，喜歡通信與信息行業(yè)。（3）對(duì)通信與信息行業(yè)特別感興趣，致力于提高軟件開發(fā)和運(yùn)行效率。

有考研欲望的學(xué)生，愿意花課余時(shí)間和精力去學(xué)習(xí)，以取得好成績(jī)。致力于提高軟件開發(fā)和運(yùn)行效率的學(xué)生，不滿足于課堂所學(xué)，愿意不眠不休，花費(fèi)大量時(shí)間和精力去鉆研，熱衷于對(duì)計(jì)算機(jī)理論、相關(guān)算法的改進(jìn)和研究。從歷年的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)成績(jī)來看，學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，從被動(dòng)型到跟風(fēng)型再到主動(dòng)型，所占的比例也有所不同。本文選取了桂林電子科技大學(xué)信息與通信工程專業(yè)5個(gè)年級(jí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程期末成績(jī)及格以止的學(xué)生學(xué)習(xí)情況（如表1所示）進(jìn)行對(duì)比分析。

從表1中不難看出，近年來學(xué)習(xí)成績(jī)優(yōu)秀學(xué)生的百分比有所上升，尤其是學(xué)習(xí)成績(jī)良好學(xué)生，他們對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這門課程的興趣逐漸提升。雖然學(xué)習(xí)成績(jī)及格學(xué)生所占的百分比有所下降，但成績(jī)中等的學(xué)生所占的百分比整體上呈上升趨勢(shì)，這5年平均有將近44.58%的學(xué)生都只是為達(dá)到課程要求而學(xué)習(xí)。學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)雖然和專業(yè)需求、課程難易程度、應(yīng)用性要求以及學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性密不可分，但也需要任課教師根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)目的和學(xué)情，在教學(xué)過程中尊重學(xué)生、激勵(lì)學(xué)生，采取啟發(fā)式教學(xué)，由淺入深，循序漸進(jìn)，淡化理論，多講案例、多講例題，注重應(yīng)用。對(duì)于學(xué)習(xí)能力強(qiáng)、對(duì)通信與信息行業(yè)特感興趣或準(zhǔn)備考研的學(xué)生，教師在教學(xué)過程中應(yīng)適當(dāng)引導(dǎo)其思考;對(duì)于學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較差、學(xué)習(xí)主動(dòng)性不強(qiáng)的學(xué)生，應(yīng)積極干預(yù)和引導(dǎo)其明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，激發(fā)其學(xué)習(xí)的興趣，課后加強(qiáng)輔導(dǎo)，使其基本掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本理論和基本知識(shí)，通過“抓兩頭帶中間”為學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)做好鋪墊。

“雙一流”建設(shè)背景下的課程教學(xué)改革，必須要樹立現(xiàn)代化的教學(xué)觀，踐行因材施教的教育理念，努力打破“一本教材教終身”“同一教案普度眾生”的思想禁錮，還要研究學(xué)生的差異性，鼓勵(lì)學(xué)生積極發(fā)展興趣特長(zhǎng)，不斷深化課堂教學(xué)的改革。

三、調(diào)整教學(xué)內(nèi)容

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，日益豐富的知識(shí)內(nèi)容沖擊著人們的頭腦，課堂的教學(xué)內(nèi)容不僅僅局限于書本上的知識(shí)。在“雙一流”建設(shè)背景下，需要兼顧知識(shí)的系統(tǒng)性、前瞻性和實(shí)用性，不斷更新課堂的教學(xué)內(nèi)容，從而為創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)奠定必要的理論基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)內(nèi)容難點(diǎn)多、關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，如何在有限的課時(shí)內(nèi)對(duì)課程進(jìn)行合理編排并提升教學(xué)效果是一大難點(diǎn)。因此，必須對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合，注重學(xué)生獨(dú)立思考能力、問題意識(shí)和批判精神等的培養(yǎng)，合理安排教學(xué)實(shí)踐。

（一）夯實(shí)基礎(chǔ)，突出重難點(diǎn)

根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的特點(diǎn)，授課教師應(yīng)重在夯實(shí)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，突出重難點(diǎn)。從教學(xué)實(shí)際情況出發(fā)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容做合理提煉，能使學(xué)生緊扣重點(diǎn)，觸類旁通。桂林電子科技大學(xué)信息與通信工程專業(yè)所采用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教材，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的教學(xué)內(nèi)容主要有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)處理兩大模塊，各模塊所包含的知識(shí)點(diǎn)如表2所示。

（二）注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)，加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一門理論與實(shí)踐并重的綜合性課程。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)的主要目的是通過實(shí)踐來培養(yǎng)學(xué)生分析問題、設(shè)計(jì)算法解決問題、實(shí)踐驗(yàn)證及工程應(yīng)用等的能力。只有注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)，加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，才能有利于學(xué)生對(duì)抽象理論的理解和掌握。因此，我校的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，除了保留一些必要的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)來鞏固學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)外，還增加了綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)且占總實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)的50%。同時(shí)還增開了課程設(shè)計(jì)，將培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的要求融入教學(xué)過程中，給學(xué)生預(yù)留發(fā)揮創(chuàng)造力的空間，讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求，查閱文獻(xiàn)資料，分析國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，自主設(shè)計(jì)不同的實(shí)現(xiàn)方案，分析優(yōu)化、驗(yàn)證算法功能，鍛煉學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力以及分析解決問題的能力。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中教師要做到“四勤”，即眼勤、腿勤、嘴勤、手勤。學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的過程中教師要多巡走，注意觀察學(xué)生，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)記錄和糾正，指導(dǎo)學(xué)生正確使用基礎(chǔ)算法，學(xué)會(huì)分析算法，避免出現(xiàn)思路不清，錯(cuò)用、亂用算法知識(shí)等情況。實(shí)驗(yàn)完成后，教師一定要檢查學(xué)生的完成情況，特別是要避免只看結(jié)果卻忽略過程的常見考核方法，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)時(shí)提交的原則。教師根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)完成的情況來給成績(jī)，同時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)中存在的問題，找出共性問題，以便于改進(jìn)教學(xué)。通過“搜集一討論一篩選一測(cè)試一反饋”的閉環(huán)過程，使實(shí)驗(yàn)課程中分散的知識(shí)點(diǎn)能轉(zhuǎn)化為工程技術(shù)亮點(diǎn)，有效提升學(xué)生的工程意識(shí)和創(chuàng)新素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力，進(jìn)而提高學(xué)生的綜合素質(zhì)、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力。

四、改變單調(diào)乏味的教學(xué)方式，使用靈活的教學(xué)方法和教學(xué)手段

“雙一流”建設(shè)中的人才培養(yǎng)任務(wù)即創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的建設(shè)，要求充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，改革單調(diào)乏味的傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式，創(chuàng)新教學(xué)方式和學(xué)習(xí)方式，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和創(chuàng)新精神，從而提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課堂教學(xué)主要是以教師講授為主，案例少，學(xué)生參與度低，教學(xué)方式單調(diào)乏味。由于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)抽象難懂，要想激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂教學(xué)效果，必須改變單調(diào)乏味的教學(xué)方式。需要從單純傳授知識(shí)的方式轉(zhuǎn)變?yōu)榻處熞龑?dǎo)、學(xué)生自主參與的方式，從課堂教師專制式轉(zhuǎn)變?yōu)閹熒懻撌?，從填鴨注入式轉(zhuǎn)變?yōu)閱l(fā)誘導(dǎo)式，從單向傳播式轉(zhuǎn)變?yōu)殡p向感應(yīng)式，構(gòu)建師生學(xué)習(xí)共同體。需要發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，按照教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)化感性認(rèn)識(shí)與理性認(rèn)識(shí)，合理設(shè)計(jì)教學(xué)過程，靈活開展啟發(fā)式教學(xué)，使學(xué)生掌握各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、存儲(chǔ)表示、運(yùn)算操作方法以及信息與通信工程中最基本的應(yīng)用。

要結(jié)合本校教學(xué)學(xué)情，積極嘗試探究式教學(xué)，使學(xué)生能夠利用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識(shí)自主選用恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、編寫質(zhì)量高風(fēng)格好的應(yīng)用程序，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維，提高學(xué)生的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。例如，在講授各種邏輯結(jié)構(gòu)的算法時(shí)，可多采用案例教學(xué)和互動(dòng)式教學(xué)模式;設(shè)計(jì)教學(xué)序列，由簡(jiǎn)入繁，介紹算法特性和算法設(shè)計(jì)的要求，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)概念的熟悉度及認(rèn)同感，激發(fā)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)學(xué)習(xí)的興趣，使學(xué)生對(duì)研究?jī)?nèi)容及其學(xué)習(xí)有個(gè)初步認(rèn)識(shí)，然后再引入算法和算法分析的概念。為避免混淆，要以學(xué)生在學(xué)習(xí)編程語(yǔ)言階段的編程題目為例，合理設(shè)計(jì)教學(xué)序列，比如在講線性結(jié)構(gòu)時(shí)，首先設(shè)計(jì)線性結(jié)構(gòu)一樹形結(jié)構(gòu)一圖狀結(jié)構(gòu)的次序，從簡(jiǎn)單基本的結(jié)構(gòu)人手，再逐步細(xì)化、深入，將重點(diǎn)放在算法分析的方法上;其次應(yīng)用算法的層次講清講透排序、查找的經(jīng)典結(jié)構(gòu)及算法分析，通過對(duì)不同類型算法的分析，使學(xué)生對(duì)抽象的算法有更深刻的認(rèn)識(shí)，掌握設(shè)計(jì)算法的基本方法。同時(shí)，適當(dāng)調(diào)整教學(xué)思路，采用問答式教學(xué)方法，及時(shí)了解學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握程度，及時(shí)調(diào)整教學(xué)進(jìn)度，讓學(xué)生了解并接受研究數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的流程：根據(jù)實(shí)際應(yīng)用問題，分析數(shù)據(jù)間的邏輯關(guān)系，選擇恰當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)算法，分析算法效率，從而進(jìn)行算法優(yōu)化，使知識(shí)結(jié)構(gòu)適應(yīng)認(rèn)知結(jié)構(gòu)，達(dá)到教學(xué)相長(zhǎng)的目的。

通過一年的教學(xué)教改實(shí)踐，桂林電子科技大學(xué)信息與通信工程專業(yè)16級(jí)學(xué)生的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程考試取得較好的成績(jī)，其中優(yōu)秀、良好、中等、及格學(xué)生人數(shù)所占的百分比分別為11.43%、23.14%、25.14%、12.0%。與15級(jí)的相比，優(yōu)秀與良好學(xué)生的人數(shù)分別提高了3、6個(gè)百分點(diǎn)，而中等與及格學(xué)生的人數(shù)則分別下降了3、2個(gè)百分點(diǎn)。此外，信息與通信工程專業(yè)16級(jí)有大約30%的學(xué)生參加了互聯(lián)網(wǎng)+比賽，大約17%的學(xué)生參與了大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目研究。

五、結(jié)束語(yǔ)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程作為信息與通信工程專業(yè)的基礎(chǔ)必修課，其理論知識(shí)具有承前啟后的關(guān)鍵作用。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程知識(shí)的掌握程度，直接凸顯前序課程知識(shí)的鞏固情況并影響到后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。通過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)能獲得對(duì)實(shí)際問題進(jìn)行合理分析的初步能力，為其后續(xù)課程的學(xué)習(xí)，比如面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)等，打下基礎(chǔ)。

[責(zé)任編輯：龐丹丹]