基于CDIO工程理念的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)改革初探

成婭輝

摘 要：“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”是一門理論性很強(qiáng)的課程，其包含非常抽象的算法，單純地使用傳統(tǒng)教學(xué)方法，教學(xué)質(zhì)量很難得到保證。CDIO工程教育理念主要包含構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)以及運(yùn)作等四方面的內(nèi)容，是一種非常先進(jìn)的教學(xué)理念。將CDIO工程理念應(yīng)用到“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)過程中，具有十分重要的作用?；诖?，文中重點(diǎn)針對(duì)基于CDIO工程理念的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)改革進(jìn)行了詳細(xì)的分析，旨在對(duì)傳統(tǒng)的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)方法進(jìn)行改革，提升“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)質(zhì)量，以供參考。

關(guān)鍵詞：CDIO;工程理念;數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);教學(xué)改革;教學(xué)實(shí)踐;邏輯結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)：TP393文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-1302（2020）05-0-02

0 引 言

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”作為計(jì)算機(jī)專業(yè)最為核心的課程，其內(nèi)容主要涉及計(jì)算機(jī)專業(yè)應(yīng)用中各種數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)以及算法等內(nèi)容。所以“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程除了抽象的理論內(nèi)容之外，還包含大量的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，對(duì)學(xué)生后期的專業(yè)學(xué)習(xí)具有不可忽視的影響。將CDIO工程理念應(yīng)用到“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”教學(xué)活動(dòng)中，將理論與實(shí)踐進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，提升學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，也可以有效提升“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)質(zhì)量。

1 CDIO工程理念的概述

CDIO工程理念是一種基于全球經(jīng)濟(jì)一體化背景的國(guó)際化工程教育理念，其主張通過相關(guān)工程設(shè)計(jì)任務(wù)的制定來培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)道德理念，幫助學(xué)生樹立終身學(xué)習(xí)的意識(shí)，提升學(xué)生的實(shí)踐能力。也就是說，CDIO工程理念不僅重視學(xué)生協(xié)作能力以及系統(tǒng)調(diào)控能力的培養(yǎng)，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)對(duì)于工程類科目的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，還著重強(qiáng)調(diào)實(shí)踐環(huán)節(jié)的設(shè)置，強(qiáng)調(diào)學(xué)生應(yīng)當(dāng)同時(shí)具備個(gè)人職業(yè)能力以及社會(huì)交往能力，將學(xué)生培養(yǎng)成適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的綜合性人才。將CDIO工程理念與“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)進(jìn)行結(jié)合，然后制定全新的教學(xué)目標(biāo)、加強(qiáng)教學(xué)改革，可以有效提升“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的教學(xué)質(zhì)量[1]。

2 現(xiàn)階段“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)中的常見問題

2.1 教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際課時(shí)不協(xié)調(diào)

在現(xiàn)階段的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)過程中，教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際課時(shí)設(shè)置不協(xié)調(diào)的問題十分嚴(yán)重。以國(guó)內(nèi)某院校計(jì)算機(jī)專業(yè)的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的課時(shí)設(shè)計(jì)為例，該學(xué)院將“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程設(shè)置了85課時(shí)，由34課時(shí)的實(shí)踐性課程和

2周的課程設(shè)計(jì)共同組成。而該院校采用的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”教材總共有12章內(nèi)容，如果按照該院校的課時(shí)設(shè)計(jì)，其教學(xué)內(nèi)容可以基本講完。但是由于“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，如果只對(duì)學(xué)生講解理論知識(shí)，而不進(jìn)行實(shí)踐訓(xùn)練，那么學(xué)生很難徹底完成理論知識(shí)的內(nèi)化;而如果增加實(shí)踐訓(xùn)練，那么教學(xué)課時(shí)就會(huì)非常緊張。

2.2 理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)聯(lián)系不緊密

在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)過程中，如果理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)聯(lián)系不緊密，也會(huì)嚴(yán)重影響“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”教學(xué)質(zhì)量的提升。在實(shí)際的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”教學(xué)中，理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)是分開授課的，所以經(jīng)常出現(xiàn)理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)不對(duì)應(yīng)的現(xiàn)象。另外，在實(shí)踐教學(xué)中，由于時(shí)間的限制，學(xué)生也很難在一節(jié)課上完成相關(guān)章節(jié)中所有內(nèi)容的練習(xí)。學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)完成不了，學(xué)習(xí)難度越來越大，對(duì)于“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的學(xué)習(xí)積極性也就會(huì)受到打擊。一旦學(xué)生產(chǎn)生放棄學(xué)習(xí)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的想法，那么其后期的計(jì)算機(jī)專業(yè)課學(xué)習(xí)也會(huì)受到影響，其整體的專業(yè)素養(yǎng)提升難度就會(huì)升高，應(yīng)用能力以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)也會(huì)受到阻礙。

2.3 教學(xué)方法相對(duì)落后

現(xiàn)階段，在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)過程中，相當(dāng)一部分授課教師依然在使用灌輸式的教學(xué)方法。這種教學(xué)方法并沒有突出學(xué)生的課堂主體地位，只是一味的將理論知識(shí)灌輸?shù)綄W(xué)生的大腦中，也沒有給予學(xué)生足夠的思考時(shí)間。而且“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)內(nèi)容本身就學(xué)術(shù)性較強(qiáng)，如果在課堂教學(xué)過程中，沒有注重“教、學(xué)、做”的融合，那么學(xué)生理解起來將會(huì)存在較大的難度。另外，在實(shí)踐教學(xué)中，也沒有考慮學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)以及個(gè)體差異，直接讓所有的學(xué)生都做同一個(gè)實(shí)驗(yàn)題目，其實(shí)踐教學(xué)效果更是不樂觀。

3 基于CDIO工程理念的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)改革策略

3.1 使用趣味性課堂教學(xué)方法

在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)過程中，理論教學(xué)是必不可少的組成部分。而理論教學(xué)比較枯燥、無味，如果使用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，按部就班的展開教學(xué)活動(dòng)，那么學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與主動(dòng)性將很難得到有效的激發(fā)。在這種情況下，教師就要使用問題導(dǎo)向教學(xué)方法，充分激發(fā)出學(xué)生對(duì)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的學(xué)習(xí)興趣。即在正式課堂教學(xué)活動(dòng)開始之前，教師可以先設(shè)計(jì)一個(gè)能夠貫穿整個(gè)課堂教學(xué)活動(dòng)的大問題，或者設(shè)計(jì)一個(gè)與學(xué)生實(shí)際情況緊密聯(lián)系的問題，讓學(xué)生帶著問題進(jìn)入到課堂教學(xué)活動(dòng)中;完成了整節(jié)課的教學(xué)活動(dòng)，學(xué)生也就找到了問題的答案。這種教學(xué)方法的應(yīng)用不僅可以有效激發(fā)出學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與主動(dòng)性，還可以提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。另外，分組討論教學(xué)方法的應(yīng)用也可以有效提升“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)質(zhì)量。即在課堂教學(xué)活動(dòng)中，教師可以將學(xué)生分成幾個(gè)不同的小組，讓學(xué)生以小組為單位就某一理論問題展開有效的討論和交流，最后還可以推舉出一個(gè)代表上臺(tái)發(fā)言，闡述自己小組的討論結(jié)果。這種教學(xué)方法的應(yīng)用不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，還可以顯著提升學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。

3.2 加強(qiáng)實(shí)踐訓(xùn)練

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”是一門理論與實(shí)踐并重的課程，在完成理論教學(xué)之后，還需要加強(qiáng)相應(yīng)的實(shí)踐訓(xùn)練。通過有效的實(shí)踐訓(xùn)練來讓學(xué)生意識(shí)到“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程學(xué)習(xí)的實(shí)用性，意識(shí)到學(xué)習(xí)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”對(duì)其未來學(xué)習(xí)更高級(jí)的專業(yè)知識(shí)的影響，意識(shí)到學(xué)習(xí)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”對(duì)其日常生活的幫助性。對(duì)此，教師要針對(duì)每一個(gè)教學(xué)章節(jié)的內(nèi)容針對(duì)性的選擇算法，并進(jìn)行相關(guān)問題的針對(duì)性設(shè)計(jì)，以編程或者上機(jī)的途徑讓學(xué)生徹底的掌握數(shù)據(jù)的組織和處理。例如，針對(duì)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”中利用“棧”和“隊(duì)列”進(jìn)行停車場(chǎng)管理計(jì)費(fèi)問題的解決，教師就可以引導(dǎo)學(xué)生帶著問題從“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的書中尋找答案，提升學(xué)習(xí)過程的目的性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.3 加強(qiáng)問題式驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法的應(yīng)用

問題式驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法指的是以基礎(chǔ)知識(shí)為基礎(chǔ)，通過“提出問題、分析問題、解決問題”的方法來讓學(xué)生掌握所學(xué)知識(shí)的教學(xué)方法。因?yàn)椤皵?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”中含有非常抽象的算法，學(xué)生學(xué)起來比較困難，且學(xué)習(xí)過程枯燥乏味，所以為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生的理解能力，教師可以結(jié)合實(shí)際案例進(jìn)行相關(guān)算法的講解。例如，當(dāng)涉及到“最短路徑”相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)時(shí)，教師就可以向?qū)W生提出問題“如果你要去北京及其周邊的幾大城市旅游觀光，那么如何安排自己的行程，才能保證成本最低？”然后學(xué)生再看到問題之后，就會(huì)興趣高昂的投入到問題的思考與討論中。之后，教師再引出Dijkstra算法，學(xué)生學(xué)起來也就會(huì)十分投入、用心，學(xué)習(xí)效率也就會(huì)得到明顯的提升。由此可見，加強(qiáng)問題式驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法的應(yīng)用，可以有效激發(fā)學(xué)生的思考興趣，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用能力[2]。

4 結(jié) 語

綜上所述，將CDIO工程理念應(yīng)用到“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)中，促進(jìn)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)改革，具有十分重要的意義。但是，現(xiàn)階段“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)過程存在著教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際課時(shí)不協(xié)調(diào)、理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)聯(lián)系不緊密以及教學(xué)方法相對(duì)落后的問題。要想改善這一現(xiàn)狀，就必須要以CDIO工程理念為基礎(chǔ)對(duì)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)進(jìn)行改革，使用趣味性課堂教學(xué)方法、加強(qiáng)實(shí)踐訓(xùn)練、加強(qiáng)問題式驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法的應(yīng)用。只有這樣，才能有效提升“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)效果，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。

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