人工智能時(shí)代《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程的教學(xué)探討

楊秋妹

摘 要：教育應(yīng)與時(shí)代接軌，人工智能時(shí)代給高等教育帶來了智慧教學(xué)新工具，也給學(xué)生的專業(yè)知識培養(yǎng)帶來了新要求。文章針對人工智能時(shí)代下《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程的教學(xué)改革問題，分析了課程理論教學(xué)及實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要改進(jìn)的地方，闡述了《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程應(yīng)充分利用人工智能時(shí)代的新工具，調(diào)整授課方式，改善教學(xué)效果。同時(shí)也應(yīng)根據(jù)人工智能時(shí)代的新要求，將課程的教授內(nèi)容與時(shí)代研究熱點(diǎn)相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)人工智能時(shí)代所需要的特色人才。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);人工智能;計(jì)算思維;教學(xué)改革

中圖分類號：G434;TP311.12? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B? ? ? ?文章編號：1673-8454（2020）24-0048-04

一、引言

人工智能已滲透到人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)環(huán)節(jié)，個(gè)性化的購物體驗(yàn)、新聞定制、醫(yī)療保健、智能家居、城市安保等無一不是人工智能的應(yīng)用范疇?；ヂ?lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)的發(fā)展引領(lǐng)社會的未來發(fā)展方向，帶動社會崗位技能需求變革，也給高校的教育體系帶來了挑戰(zhàn)[1]。為迎接人工智能時(shí)代的到來，高校需要在教學(xué)思想以及專業(yè)設(shè)置等多方面進(jìn)行調(diào)整[2]。人工智能研究主要集中學(xué)習(xí)、推理、問題解決、感知和使用語言這幾方面的研究，分為兩種類型：一種是數(shù)據(jù)驅(qū)動的人工智能，以機(jī)器學(xué)習(xí)為研究方法;另一種是基于知識的人工智能，以領(lǐng)域知識的推理為解決方案。當(dāng)前人工智能的成功主要是以數(shù)據(jù)驅(qū)動的人工智能技術(shù)的進(jìn)步。

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》作為大學(xué)計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)課程，教學(xué)目標(biāo)為提高學(xué)生以計(jì)算機(jī)為工具的問題求解能力，是一門研究數(shù)據(jù)建模的學(xué)科。其不僅僅是大學(xué)程序設(shè)計(jì)能力訓(xùn)練的核心課程，也是人工智能技術(shù)的基礎(chǔ)課程。《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程于1968年由Knuth教授提出，其在《計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)藝術(shù)》一書中系統(tǒng)地講述了數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)、物理結(jié)構(gòu)以及在數(shù)據(jù)集合上常用的操作。20世紀(jì)70年代初，《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》開始進(jìn)入大學(xué)課堂，是一門歷史悠久的經(jīng)典課程。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)是一個(gè)持續(xù)發(fā)展、快速更新的學(xué)科，對應(yīng)的學(xué)科知識講授也應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)。在《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程的教學(xué)過程中，應(yīng)結(jié)合當(dāng)前人工智能時(shí)代的發(fā)展需求以及研究熱點(diǎn)，調(diào)整相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)方法[3]。本文將結(jié)合《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》教學(xué)環(huán)節(jié)中的理論教學(xué)以及實(shí)踐教學(xué)，探討如何在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上利用新技術(shù)，結(jié)合新需求，進(jìn)一步改革該課程的教學(xué)。

二、《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課堂理論教學(xué)探討

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》知識點(diǎn)多且抽象程度高，學(xué)習(xí)難度大。而授課的對象多為大一下學(xué)期或大二上學(xué)期的學(xué)生，大部分學(xué)生僅進(jìn)行了《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》及《程序設(shè)計(jì)語言》的專業(yè)基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)，程序設(shè)計(jì)能力較為薄弱，對計(jì)算機(jī)專業(yè)知識接觸面窄，理解不夠深刻。在此背景下，任課教師應(yīng)結(jié)合學(xué)生的知識體系，適當(dāng)?shù)匾肴斯ぶ悄軙r(shí)代涉及的新技術(shù)、新概念，引導(dǎo)學(xué)生更好地完成課程的學(xué)習(xí)。

1.注重授課內(nèi)容與人工智能時(shí)代核心技術(shù)的關(guān)聯(lián)

圖靈獎(jiǎng)得主、計(jì)算機(jī)科學(xué)家N.Wirth提出程序等于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)加算法的觀點(diǎn)?！冻绦蛟O(shè)計(jì)語言》《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》及《算法設(shè)計(jì)與分析》這三門課程組成大學(xué)計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)的一個(gè)課程體系，在課程安排上按照“《程序設(shè)計(jì)語言》—《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》—《算法設(shè)計(jì)與分析》”的授課次序開展。《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》教學(xué)內(nèi)容起到承上啟下的作用?！冻绦蛟O(shè)計(jì)語言》以語法學(xué)習(xí)為主，學(xué)習(xí)變量、運(yùn)算符、表達(dá)式、順序、循環(huán)、分支、函數(shù)及遞歸、結(jié)構(gòu)體、指針等程序設(shè)計(jì)的基本概念，培養(yǎng)學(xué)生程序閱讀、代碼編寫及調(diào)試能力。《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》在此基礎(chǔ)上，主要講授在程序設(shè)計(jì)過程中對于數(shù)據(jù)的建模?！稊?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程研究的是非數(shù)值計(jì)算問題處理過程中，數(shù)據(jù)元素之間的邏輯關(guān)系、數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)上的存儲結(jié)構(gòu)以及在各種結(jié)構(gòu)上相關(guān)的運(yùn)算。《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》學(xué)科講授的內(nèi)容包括基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如線性表、棧和隊(duì)列、串、數(shù)組和廣義表、樹和二叉樹、圖以及常用的計(jì)算機(jī)操作，如查找、排序的介紹及實(shí)現(xiàn)。《算法設(shè)計(jì)與分析》則旨在進(jìn)一步提高學(xué)生問題求解能力，學(xué)習(xí)內(nèi)容主要包括通用的算法設(shè)計(jì)技術(shù)及算法復(fù)雜度分析理論。課程包括分治及遞歸、動態(tài)規(guī)劃、貪心、回溯與分支限界等常用算法的學(xué)習(xí)。這三門課程的教學(xué)相輔相成，互相促進(jìn)。在如今的人工智能時(shí)代下，該課程體系也應(yīng)適應(yīng)技術(shù)變更需求，進(jìn)行相應(yīng)的改革。

更快的計(jì)算機(jī)處理器、大數(shù)據(jù)的可用性和計(jì)算方法的進(jìn)步引發(fā)了人工智能時(shí)代的到來。機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)處理等都是人工智能時(shí)代的核心技術(shù)。結(jié)合當(dāng)前人工智能的發(fā)展，可在《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》講授的過程中作為擴(kuò)展內(nèi)容，給學(xué)生介紹當(dāng)今的研究熱點(diǎn)。從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)學(xué)習(xí)內(nèi)容出發(fā)，探討課程知識點(diǎn)在人工智能熱點(diǎn)技術(shù)中的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣[4]?？稍诓檎宜惴ǖ膶W(xué)習(xí)中引出大數(shù)據(jù)中對應(yīng)的搜索策略等，結(jié)合深度學(xué)習(xí)中廣泛采用的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖1所示，其實(shí)現(xiàn)時(shí)可用《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》中的帶權(quán)圖結(jié)構(gòu)進(jìn)行表示，圖中頂點(diǎn)表示神經(jīng)元，邊表示神經(jīng)元之間的連接線，每條連接線擁有一個(gè)不同的權(quán)值，該權(quán)值經(jīng)由訓(xùn)練得到。

2.利用智慧教學(xué)工具加強(qiáng)課堂互動及推廣個(gè)性化教學(xué)

人工智能技術(shù)改變了傳統(tǒng)的教學(xué)模式。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)由于人數(shù)眾多，教師無法與學(xué)生有效互動，較難快速獲取課堂教學(xué)效果的直接反饋。同時(shí)，由于智慧手機(jī)應(yīng)用花樣層出，成為分散學(xué)習(xí)者上課注意力的主要原因。為了充分借助現(xiàn)代化信息手段改善課堂講學(xué)效果，雨課堂、超星學(xué)習(xí)通等平臺應(yīng)時(shí)而生，將信息技術(shù)與教學(xué)需求相融合，更好地讓學(xué)生利用手中資源，革新傳統(tǒng)的教學(xué)模式，產(chǎn)生教學(xué)“線下”和“線上”相結(jié)合的模式[5]。虛擬化技術(shù)在《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課堂中得到應(yīng)用[6]，各類新型教學(xué)平臺在《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》的教學(xué)上也得到了應(yīng)用及推廣[7][8]。

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)內(nèi)容抽象，如果只是由授課教師做理論講述，學(xué)生較難掌握。結(jié)合“線上”平臺，可通過設(shè)計(jì)與課程內(nèi)容密切關(guān)聯(lián)的線上互動，提高學(xué)生的上課積極性，同時(shí)任課教師可實(shí)時(shí)了解學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握程度，及時(shí)調(diào)整上課進(jìn)度。以雨課堂的使用為例，其通過PowerPoint插件的方式使用，將豐富的教學(xué)資源插入到講義中，學(xué)生通過手機(jī)端實(shí)時(shí)地與任課教師進(jìn)行互動，系統(tǒng)提供完善的數(shù)據(jù)分析反饋。任課教師可在課前備課時(shí)設(shè)計(jì)與知識點(diǎn)相關(guān)的習(xí)題。如在講授棧這一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)，可設(shè)計(jì)與棧的進(jìn)棧、出棧相關(guān)的練習(xí);在講授串的模式匹配問題時(shí)，由于KMP模式匹配算法較難理解，可設(shè)計(jì)失效函數(shù)計(jì)算的習(xí)題。另外，由于《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程還涉及到代碼實(shí)現(xiàn)問題，但是在課堂教學(xué)中由于時(shí)間及硬件條件的限制，任課教師往往無法對代碼實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳盡的講解，由此導(dǎo)致學(xué)生在代碼實(shí)現(xiàn)這一環(huán)節(jié)出現(xiàn)困難。利用雨課堂可以幫助教師把較難編寫的關(guān)鍵代碼抽出來，通過互動的形式教導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行代碼編寫。

智慧教學(xué)的主要特色是自適應(yīng)性、突出用戶個(gè)性化。通過收集和分析大量的教學(xué)相關(guān)智能數(shù)據(jù)，形成人工智能技術(shù)驅(qū)動的教學(xué)效果評價(jià)系統(tǒng)。教師可充分利用智能評價(jià)系統(tǒng)的反饋，更好地對學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化的教學(xué)，根據(jù)各個(gè)學(xué)生在知識點(diǎn)上掌握的差異進(jìn)行不同的學(xué)習(xí)資料推送，因材施教，達(dá)到更好的教學(xué)效果。

3.人工智能時(shí)代下計(jì)算思維的培養(yǎng)

計(jì)算思維與閱讀、寫作、算術(shù)并列，被認(rèn)為是當(dāng)今人類應(yīng)掌握的四大基本技能。計(jì)算思維利用可計(jì)算的理論去解決問題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)及理解人類行為。計(jì)算思維的本質(zhì)是抽象與自動化[9]。計(jì)算思維關(guān)注的核心為：什么是可計(jì)算的，并探索什么問題人類比機(jī)器擅長以及什么問題機(jī)器比人類更擅長。在問題的可計(jì)算考量上，如何選擇符合實(shí)際需求的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法很重要。選取的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不同，相應(yīng)設(shè)計(jì)的算法也會有差異。

人工智能未來的發(fā)展依然存在著各種可能性，因此從人類的基本技能培養(yǎng)出發(fā)更能順應(yīng)多變的未來需求?！稊?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》的教學(xué)目標(biāo)之一是教會學(xué)生分析問題、解決問題。計(jì)算機(jī)問題求解的過程為從問題出發(fā)，抽象出問題求解的數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法，最終在計(jì)算機(jī)上編寫程序并運(yùn)行得到結(jié)果。

在《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程的學(xué)習(xí)過程中，研究如何抽象出問題的求解模型是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。問題的求解模型一般以抽象數(shù)據(jù)類型表示。抽象數(shù)據(jù)類型指的是從求解問題的數(shù)學(xué)模型中抽象出來的數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)和抽象運(yùn)算，不考慮計(jì)算機(jī)的具體實(shí)現(xiàn)，獨(dú)立于程序設(shè)計(jì)語言，研究的是數(shù)據(jù)元素之間的邏輯關(guān)聯(lián)。如何正確定義抽象數(shù)據(jù)類型非常重要，在抽象的過程中提取需關(guān)注的細(xì)節(jié)及忽略無關(guān)的部分是計(jì)算思維的體現(xiàn)。通過學(xué)習(xí)常用的抽象數(shù)據(jù)類型，掌握在問題求解中抽象方法的運(yùn)用。

此外，在《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程中，還應(yīng)教導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行算法的時(shí)間復(fù)雜度及空間復(fù)雜度分析。在問題求解中，一般將多項(xiàng)式時(shí)間復(fù)雜度的算法稱為好算法。通過圖表等形式向?qū)W生直觀展示多項(xiàng)式時(shí)間復(fù)雜度及指數(shù)時(shí)間復(fù)雜度的算法差異，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行算法評價(jià)。教師在課堂教學(xué)中與學(xué)生探討改進(jìn)算法復(fù)雜度的可用方案，如在講授線性表的歸并時(shí)，引入空間換取時(shí)間提高算法時(shí)間效率的策略介紹。在學(xué)習(xí)查找、排序等計(jì)算機(jī)常用算法時(shí)，可探討人類與計(jì)算機(jī)求解問題的區(qū)別等等。

三、《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)探討

人工智能也通常被稱作為高級的計(jì)算機(jī)程序。由此看出程序設(shè)計(jì)是人工智能的基礎(chǔ)，優(yōu)良的編程能力依舊是一個(gè)必不可缺的基本技能?！稊?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程也是一門訓(xùn)練學(xué)生動手編寫代碼能力的課程。學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的理論知識與編程實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其操作是兩個(gè)不同的挑戰(zhàn)?！稊?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》的實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要包括三個(gè)部分，分別是配套的實(shí)驗(yàn)課程、綜合性實(shí)驗(yàn)以及課程設(shè)計(jì)。結(jié)合人工智能時(shí)代的技術(shù)熱點(diǎn)，合理設(shè)計(jì)好這三個(gè)部分的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，有助于學(xué)生在鞏固課程知識點(diǎn)的同時(shí)更好地與現(xiàn)實(shí)接軌，學(xué)以致用。

1.與程序設(shè)計(jì)比賽相聯(lián)合的編程實(shí)驗(yàn)練習(xí)

在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)上，傳統(tǒng)的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》實(shí)驗(yàn)課主要以實(shí)現(xiàn)教材介紹的各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其基本操作為主，為驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，大部分代碼在教材中已經(jīng)給出，需要學(xué)生自主編寫的部分不多。人工智能時(shí)代，對該領(lǐng)域?qū)I(yè)人員解決問題、算法設(shè)計(jì)能力的要求進(jìn)一步提高。程序設(shè)計(jì)競賽通過結(jié)合當(dāng)前研究熱點(diǎn)，設(shè)計(jì)題目激勵(lì)當(dāng)代大學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)編程技術(shù)和技能解決實(shí)際問題?？稍凇稊?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》實(shí)驗(yàn)課程中利用程序設(shè)計(jì)競賽內(nèi)容設(shè)計(jì)合適的擴(kuò)展編程訓(xùn)練[10]。

ACM-ICPC國際大學(xué)生程序設(shè)計(jì)競賽為全球最有影響力的大學(xué)生程序設(shè)計(jì)競賽。該競賽要求3人組隊(duì)，各隊(duì)在限定時(shí)間內(nèi)使用一臺計(jì)算機(jī)編寫程序，解決給定的問題并通過在線評判，考核了大學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神及創(chuàng)新能力。要提高學(xué)生的編程能力，可借鑒該競賽的評判模式，引入在線評判系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)的正確性評判一般依賴有限的具有代表性的測試數(shù)據(jù)來完成。初學(xué)者編寫程序在測試時(shí)往往主觀性強(qiáng)，導(dǎo)致無法全面地評估程序的正確性。利用程序設(shè)計(jì)競賽的“黑盒子”測試模式則能較客觀地進(jìn)行程序正確性評判。另外，在實(shí)驗(yàn)題目的設(shè)計(jì)上，可結(jié)合《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程知識點(diǎn)選取相關(guān)的競賽題目作為訓(xùn)練。常用的程序設(shè)計(jì)競賽題庫網(wǎng)站有北京大學(xué)在線評判系統(tǒng)、浙江大學(xué)在線評判系統(tǒng)等。

2.串聯(lián)多個(gè)學(xué)習(xí)知識點(diǎn)的綜合性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》綜合性實(shí)驗(yàn)在學(xué)生已經(jīng)完成課程的大部分學(xué)習(xí)內(nèi)容后開展。綜合性實(shí)驗(yàn)是對課程學(xué)習(xí)到的多個(gè)知識點(diǎn)進(jìn)行應(yīng)用以及鞏固，題目的選取要區(qū)分于實(shí)驗(yàn)課的基本練習(xí)。《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程中經(jīng)常布置的綜合性實(shí)驗(yàn)題目有“平衡二叉排序樹的實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用”“利用哈夫曼編碼實(shí)現(xiàn)文件壓縮”等?！捌胶舛媾判驑涞膶?shí)現(xiàn)及應(yīng)用”要求實(shí)現(xiàn)平衡二叉排序樹這一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且實(shí)現(xiàn)其插入、刪除、查找、遞歸及非遞歸遍歷（先序、中序、后序、層次）、求最值、交換子樹等基本操作，綜合隊(duì)列、堆棧、樹、遞歸等多個(gè)知識點(diǎn)來解決問題?！袄霉蚵幋a實(shí)現(xiàn)文件壓縮”要求根據(jù)輸入的字符創(chuàng)建哈夫曼樹，并生成每個(gè)字符對應(yīng)的哈夫曼編碼，綜合運(yùn)用了二叉樹、順序存儲、查找、文件壓縮等知識點(diǎn)。

綜合性實(shí)驗(yàn)的考核方式應(yīng)從代碼測試以及文檔編寫兩方面進(jìn)行。除了按傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)要求檢查程序的正確性外，還要求學(xué)生編寫綜合性實(shí)驗(yàn)報(bào)告，鍛煉其文檔編寫能力。綜合性實(shí)驗(yàn)報(bào)告的內(nèi)容應(yīng)包括題目分析、解題思路、測試、算法分析及總結(jié)等。

3.與當(dāng)前新技術(shù)相結(jié)合的課程設(shè)計(jì)

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程設(shè)計(jì)是在課程所有知識點(diǎn)學(xué)習(xí)完畢后，為了深化對課程內(nèi)容理解，拓寬學(xué)生知識面而開設(shè)的?！稊?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程設(shè)計(jì)的形式一般采用教師布置任務(wù)，學(xué)生自主查閱資料完成對應(yīng)任務(wù)的形式。鼓勵(lì)學(xué)生以多人組隊(duì)的形式完成比課堂配套實(shí)驗(yàn)難度更高、綜合性更強(qiáng)的題目。教師在課程的開展期間為學(xué)生提供資源，負(fù)責(zé)解答學(xué)生遇到的疑問。

在《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程設(shè)計(jì)中，可結(jié)合當(dāng)前研究的熱點(diǎn)來布置題目。可以設(shè)計(jì)與大數(shù)據(jù)分析、人工智能、圖像處理、機(jī)器學(xué)習(xí)等研究方向相關(guān)的題目。由于大多數(shù)學(xué)生的程序設(shè)計(jì)水平還不高，在題目的設(shè)定上不宜選用大而難的題目，應(yīng)圍繞著《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程的教學(xué)內(nèi)容作適度簡單的擴(kuò)展為佳?？山Y(jié)合當(dāng)前大數(shù)據(jù)的應(yīng)用需求，讓學(xué)生運(yùn)用《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程知識解決問題，例如，給定100億個(gè)整數(shù)，設(shè)計(jì)算法找到里面出現(xiàn)次數(shù)最多的整數(shù)，則可以用到哈希查找算法思想。人工智能領(lǐng)域可設(shè)計(jì)人機(jī)對弈程序如五子棋等。結(jié)合圖像處理需求，讓學(xué)生了解圖像的存儲機(jī)制，并進(jìn)行簡單的灰度圖像的平滑、銳化等基本操作的實(shí)現(xiàn)。在機(jī)器學(xué)習(xí)方面，可通過構(gòu)建決策樹的創(chuàng)建及使用，讓學(xué)生了解預(yù)測模型的建立原理。

在提供擴(kuò)展題目讓學(xué)生拓寬視野之外，《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程設(shè)計(jì)的題目也應(yīng)考慮到知識掌握程度處于不同層次的學(xué)生，提供一系列難度不同的題目供學(xué)生選擇?；A(chǔ)的題目可包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在各種信息系統(tǒng)中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容以外的其他數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等，也應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)自己的興趣愛好結(jié)合課程學(xué)習(xí)內(nèi)容自由選題。在代碼實(shí)現(xiàn)上，放寬程序設(shè)計(jì)語言的限制，除了基于C語言的程序?qū)崿F(xiàn)外，鼓勵(lì)學(xué)生采用當(dāng)前在人工智能領(lǐng)域廣泛使用的Python語言進(jìn)行代碼編寫。

四、結(jié)語

人工智能技術(shù)給計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)人員帶來了大量的工作機(jī)遇，與此同時(shí)也給專業(yè)學(xué)習(xí)帶來了巨大的挑戰(zhàn)?！稊?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》科目的學(xué)習(xí)，能夠培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)處理及問題解決能力。在《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》的理論教學(xué)環(huán)節(jié)中，將該科目與《程序設(shè)計(jì)語言》《算法設(shè)計(jì)與分析》等多門課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行關(guān)聯(lián)，形成完整的知識體系。借助新時(shí)代的智慧教學(xué)工具加強(qiáng)師生互動，在學(xué)習(xí)過程中深化計(jì)算思維的培養(yǎng)。在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，充分利用課程配套實(shí)驗(yàn)課、綜合性實(shí)驗(yàn)以及課程設(shè)計(jì)多種形式的實(shí)踐鍛煉，結(jié)合人工智能時(shí)代研究熱點(diǎn)，合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。通過課程的教學(xué)調(diào)整，讓相關(guān)專業(yè)的學(xué)生更好地順應(yīng)人工智能時(shí)代的人才需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]魯石.人工智能視角下的高校職業(yè)素養(yǎng)教育[J].教育與職業(yè)，2018（7）：104-108.

[2]劉寧，夏克儉.人工智能給高等教育帶來哪些改變？[J].高教探索，2018（6）：22-25.

[3]亓靜.人工智能背景下《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程的教學(xué)改革分析[J].電腦知識與技術(shù)，2020，16（12）：151-152.

[4]鄒漢斌，雷紅艷.人工智能背景下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)改革研究[J].教育現(xiàn)代化，2019，6（A4）：56-58.

[5]付向艷，邊少彬.雨課堂在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中的應(yīng)用探析[J].計(jì)算機(jī)產(chǎn)品與流通，2018（9）：208.

[6]程秀峰，羅小路，熊回香，等.虛擬化技術(shù)在《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課堂設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].中國教育信息化，2020（8）：90-93.

[7]葉琪，胡國玲.基于云課堂的混合式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程建設(shè)[J].計(jì)算機(jī)教育，2020（2）：41-44+48.

[8]徐鶴，譚萍，黃海平，等.基于微助教的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)資源建設(shè)與應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)教育，2020（4）：56-60.

[9]Wing Jeannette M. Computational thinking[J]. Communications of the ACM，2006，49（3）：33-35.

[10]喻梅，于瑞國，王建榮，等.程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)與學(xué)科競賽結(jié)合的研究[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2019，22（1）：237-240.

（編輯：李曉萍）