工程教育專業(yè)認證背景下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學改革探析

楊智明，楊天晴

（保山學院 信息學院，云南保山 678000）

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計算機科學與技術(shù)專業(yè)重要的專業(yè)課程，傳統(tǒng)教學把學生束縛在應(yīng)試教育的框架下，學生疲于應(yīng)付各種考試，畢業(yè)后從事的工作與用人單位需要的合格人才存在一定的差距。2019年10月31日，教育部發(fā)布《關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實施意見》，提出建設(shè)適應(yīng)新時代要求的一流本科課程，推動高等教育改革發(fā)展的要求。該文通過分析數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)教學存在的問題，從工程教育專業(yè)認證的角度探討數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程改革，堅持成果導向，優(yōu)化課程內(nèi)容，加強學生的賦能教育，培養(yǎng)學生解決復雜工程問題的能力，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，解決合格人才供給不足的矛盾。

1 工程教育專業(yè)認證

工程教育專業(yè)認證是國際社會評價高校工程人才培養(yǎng)能力的一種重要手段，由工程教育專業(yè)認證協(xié)會對高等學校工科專業(yè)，以培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求為導向，進行的“第三方”質(zhì)量評價，其核心是確認工科專業(yè)畢業(yè)生達到行業(yè)認可的既定質(zhì)量標準要求。在工程教育專業(yè)認證背景下，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學改革是圍繞以“學生中心、產(chǎn)出導向”的課程改革，主要從學生能從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中學到什么，如何落實產(chǎn)出，再聚焦到學生學習成果的達成。圍繞培養(yǎng)目標—畢業(yè)要求—課程體系—教學活動—教學效果評價這個教學過程，通過工程認證正向施工和反向設(shè)計[1]，把學生畢業(yè)要求的指標點與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的培養(yǎng)目標建立起聯(lián)系，并在教學過程中強化學生的能力培養(yǎng)，使得教學目標達成。

2 存在問題

2.1 課程目標與畢業(yè)要求的指標點沒有明確的支持關(guān)系

近幾年來，學院多次修訂人才培養(yǎng)方案、教學大綱和教學計劃等多種教學材料，由于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學目標不明確、不具體、不可測，一般用了解、掌握、理解等含糊的動詞描述對知識和能力的要求，不能明確說明數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程目標和畢業(yè)要求的指標點的支撐關(guān)系，而且教材選定和教學內(nèi)容安排都由任課教師自行確定，因此，教學目標與畢業(yè)要求的達成度有一定的差距，出現(xiàn)了一些問題。一方面，無論如何修改教學材料，有些教師仍然使用傳統(tǒng)方法講授熟悉的教材內(nèi)容，采用多年不變的考核方式評價學生，修訂的教學材料成了留給“外人”看的，與授課教師無多大關(guān)系[2]。另一方面，專業(yè)課程之間內(nèi)容重復，前驅(qū)、后繼課程銜接“斷檔”也時有發(fā)生。

2.2 以知識傳授為導向，不重視能力培養(yǎng)

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學是以教師為中心，以知識傳授為導向的滿堂灌，而不是以成果為導向，缺乏運用所學知識解決實際問題的賦能訓練，考核方式也以筆試為主，側(cè)重知識的記憶，學生被束縛在應(yīng)試教育的框架下，學習迷惘無措，缺乏進取精神，平時抄襲作業(yè)、考前突擊追求不掛科也在所難免，這種以知識傳授為主的教學方式，對應(yīng)用型人才培養(yǎng)尤其不利。平常學習刻苦，分析能力和動手能力強的學生，未必考試成績高，而平時不學習的學生，靠突擊記憶也能獲得較高的分數(shù)，考試成績的高低，不能真實地反映學生的學識水平和解決問題的能力，一方面，會挫傷刻苦學習學生的學習積極性，另一方面，以知識傳授為導向，不重視學生專業(yè)能力的訓練，學生想到薪水高，專業(yè)技能要求也高的崗位就業(yè)，難度系數(shù)加大，這就為學生難就業(yè)埋下了隱患。

2.3 不重視非專業(yè)能力培養(yǎng)，用人單位對畢業(yè)生的滿意度不高

2015年，一項全國部分高校工作1～6年畢業(yè)生調(diào)查表明，高校對學生培養(yǎng)明顯不足的是學生的職業(yè)通用能力，其次才是專業(yè)知識能力。對2016 屆電子信息類畢業(yè)生調(diào)查，他們認為最重要的前五項能力是電腦編程、疑難排解，談判技巧、積極學習和有效口頭溝通能力，其中，除了電腦編程能力外，其余4 項能力都是非專業(yè)的通用能力。調(diào)查還發(fā)現(xiàn)，教師普遍未意識到應(yīng)在專業(yè)課程中培養(yǎng)學生的通用能力，因而，造成了用人單位需要的能力與畢業(yè)生滿足的能力存在一定差距，也就出現(xiàn)了雖然每年畢業(yè)很多學生，但合格人才供給仍然不足，用人單位對畢業(yè)生滿意度不高的問題。

3 OBE 導向的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程改革

3.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程目標與學生畢業(yè)要求的指標點對應(yīng)

以工程教育專業(yè)認證理念為指導，根據(jù)計算機科學與技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)方案，對照工程認證12項畢業(yè)要求，找出專業(yè)體系中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程需要支撐的畢業(yè)要求指標點，再對照布魯姆認知目標分類法，把數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程進行一個合理的目標定位，在能力要求上與對所支撐的畢業(yè)要求指標點形成實質(zhì)性的呼應(yīng)，建立起數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程與畢業(yè)要求指標點之間的對應(yīng)關(guān)系[3-7]，根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的內(nèi)容，細化每一章節(jié)所支撐的課程目標和畢業(yè)要求的指標點，形成一張數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程畢業(yè)要求指標點與課程教學目標的對應(yīng)矩陣，課程目標—教學環(huán)節(jié)—考核評價互相支撐，課程目標由適當?shù)慕虒W環(huán)節(jié)支撐，而課程目標是否達成，需要由適當?shù)目己嗽u價證明來支撐，它們彼此支撐和合作，共同形成一個教學過程的閉環(huán)，把學校規(guī)定的“七個一”（人才培養(yǎng)方案、教學大綱、考試大綱、教材、教學計劃、記分冊、考試成績分析表）規(guī)范文件，教學環(huán)節(jié)教授的教學內(nèi)容和考核評價統(tǒng)一起來，既有明確的培養(yǎng)目標、又有教學過程的監(jiān)控機制，還有教學目標達成度的考核制度，修訂的教學材料不再是放在柜子里給“外人”看的培養(yǎng)目標，而是目標明確，過程可測可控，教學效果可達的良性閉循環(huán)。

3.2 以成果為導向的教學改革

3.2.1 強化理論深度

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容涉及操作系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫等多門課程，很多算法比較抽象難理解，而且課程中的算法大多采用類C 語言描述，如果學生對離散數(shù)學和程序設(shè)計先修課程掌握不好，抽象思維能力訓練不到位，就會造成大部分學生只能讀懂教材上的算法，卻無法獨立編寫程序的現(xiàn)象?！肮び破涫拢叵壤淦鳌?，學生要想學懂數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，一定要吃透理論，理解算法的思想，才能在理論的指導下寫出代碼，實現(xiàn)編程。因此，教師要對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的重點和難點內(nèi)容講清講透，還要從不同角度對重要原理進行多次訓練，建立知識點的內(nèi)在聯(lián)系[8]，促使學生深刻理解原理。比如，把課程內(nèi)容劃分成低、中、高3 個等級，對于中低難度的知識點，讓學生自學掌握，對學生錯誤特別多的部分，再進行有針對性的分析解答，而對于高難度的知識點，必須進行詳細的教學設(shè)計，制定具體的實施方案，特別要講清知識架構(gòu)和脈絡(luò)關(guān)系，突出知識蘊含的深刻原理，還要讓學生通過課外作業(yè)的訓練，闡明典型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的基本原理，并能夠推演和分析給定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法的時間和空間效率，通過實踐訓練，知識點的對比分析，理解原理內(nèi)涵及應(yīng)用范圍，能夠針對問題做出最優(yōu)選擇，達到理論和實踐的完美結(jié)合。

3.2.2 重視能力培養(yǎng)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的重要性在于能用計算機解決實際問題，利用《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》中的知識編寫程序解決生活中的最優(yōu)問題、排序問題，這既是學生探索和獲取知識以及鍛煉和培養(yǎng)技能的載體，也是進行復雜程序設(shè)計訓練的過程。通過生活中的最優(yōu)問題，讓學生綜合運用所學課程知識，在理論指導下進行高水平“動腦”指揮的“動手”實踐，解決復雜工程問題[9]。比如，通過小組合作完成一個任務(wù)，首先，讓學生在小組長的帶領(lǐng)下進行工程問題的討論與分析，充分理解工程問題的求解過程：分析問題建立模型（找到解決問題突破口的能力）—選擇合適的存儲結(jié)構(gòu)（分析判斷能力）—構(gòu)造求解算法（培養(yǎng)學生的方案設(shè)計能力）—編寫程序（解決問題能力）—測試（規(guī)范化表達能力）—PPT 及總結(jié)報告（歸納展示和有效的口頭表達能力），讓學生利用高級程序設(shè)計語言實現(xiàn)典型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法，從程序的執(zhí)行過程清晰地理解實驗結(jié)果，這樣，通過完成工程項目，不僅能夠鍛煉學生復雜程序設(shè)計的能力，讓學生感受軟件開發(fā)的規(guī)范，以及團隊的合作精神，還能讓學生在不知不覺中提升疑難排除、有效口頭表達等能力，為將來進入工作崗位提升競爭力。

3.2.4 重視價值塑造

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)涉及人工智能等知識，在教學內(nèi)容和設(shè)計安排中需要突破習慣性認知模式，強調(diào)課程內(nèi)容的廣度和深度，可以把數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容與大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)深度融合，增加課程內(nèi)容的實用性和前瞻性，并在教學中引入與前沿熱點問題結(jié)合緊密的案例，豐富課程思想，增加教學外延內(nèi)容。比如，引入搜索引擎、決策樹、病毒感染檢測、網(wǎng)絡(luò)入侵檢測等內(nèi)容。另外，充分挖掘數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程知識點的思政元素，通過精選案例、主題研討、 師生點評等形式，將思政元素有機地融入教學中，在潤物細無聲中，使學生樹立正確的人生觀和價值觀。比如，在講樹的內(nèi)容時，講到樹的層次結(jié)構(gòu)，就可以用學生熟悉的大學生社團組織作類比，引入育人思想。社團中每個成員根據(jù)自己所任職的級別，分別安排在樹形結(jié)構(gòu)的不同層次中，如果社團中的每個成員都在自己的崗位把能力發(fā)揮到極致，盡職盡責地做好本職工作，就是遇到再大的問題，社團成員也能相互體諒，互相幫助，整個社團就安定團結(jié)，蒸蒸日上，也好比我們國家，今年遇到突如其來的疫情，全國人民萬眾一心，眾志成城，不論是防疫志愿者，還是奔赴抗疫一線的逆行者，每個人都堅守在自己的崗位上，為打贏這場疫情戰(zhàn)盡力，我們國家才取得了抗疫的偉大勝利。在樹形結(jié)構(gòu)中看出，處在不同層次的結(jié)點享有的資源是不同的，層次越接近根結(jié)點，擁有的資源越豐富，如果某個成員不想安于現(xiàn)狀，想擁有更多的資源，可以通過自己不懈努力奮斗，提升到上一個層次，從中激發(fā)學生的學習斗志。另外，針對樹形結(jié)構(gòu)圖的知識點，讓學生查詢梁氏家族和錢氏家族的家族譜，畫出兩家為中國做出杰出貢獻的人名樹形構(gòu)圖，不僅能夠使學生深刻地理解樹的知識，而且能夠使學生對改變大半個中國的錢、粱兩個家族的偉人進行了深入了解，“千年名門望族、兩浙第一世家”的錢氏家族，“一門兩院士，滿庭皆才俊”的粱氏家族，從而激發(fā)學生的愛國熱情和為國做貢獻的決心。在教學中，不斷灌輸遵守底線，愛崗敬業(yè)，誠實守信的社會主義核心價值觀教育，落在實處就是遵紀守法，做作業(yè)、考試不抄襲、不作弊，將來參加工作才能愛崗敬業(yè)，自覺遵守職業(yè)道德和規(guī)范，在潛移默化中培養(yǎng)良好的個人操守和作為“IT”人的使命和擔當。

3.3 貫通工程教育鏈條

課程的教學內(nèi)容除了重視學生專業(yè)能力的培養(yǎng)訓練外，在學生談判技巧、積極學習和有效口頭溝通能力等通用能力培養(yǎng)上也要加強，提升用人單位對畢業(yè)生的滿意度。在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中主要堅持課程內(nèi)容始終為培養(yǎng)目標服務(wù)的宗旨，圍繞“培養(yǎng)目標—畢業(yè)要求—課程內(nèi)容—教學環(huán)節(jié)—合格人才—順利上崗”的主線，重構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程知識體系，把每一章的內(nèi)容與能力培養(yǎng)對應(yīng)起來，確保目標定位與能力培養(yǎng)清晰，所教授的教學內(nèi)容要與新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)深度融合，使學生能力成長與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)協(xié)同發(fā)展，實現(xiàn)科教深度融合，還要重視用人單位需要的非專業(yè)能力培養(yǎng)和訓練。比如，一學期安排幾場談判講座，組織幾次模擬招聘、模擬談判活動，訓練學生的談判能力和口頭表達能力，布置學生查詢收集數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程應(yīng)用的范圍和該課程出現(xiàn)的新技術(shù)，培養(yǎng)學生的學習能力，還要設(shè)計一個科學合理的考核方式，確保學生達到合格畢業(yè)生要求，減少畢業(yè)生與用人單位需求差距，貫通學校與社會的教育鏈條，讓教育回歸初心。

4 結(jié)語

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程存在課程目標與畢業(yè)要求的指標點沒有明確的支持關(guān)系，不重視成果導向，使得培養(yǎng)出來的學生與用人單位的需求存在一定的差距。通過以工程教育專業(yè)認證理念為指導，以學生為中心，采用成果為導向進行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程改革，始終堅持課程教學內(nèi)容為培養(yǎng)目標服務(wù)，不斷豐富教學思想，優(yōu)化教學內(nèi)容。不僅要重視學生專業(yè)能力培養(yǎng)，還要注重學生非專業(yè)能力的通用能力訓練，把社會主義核心價值觀貫穿其中，提升人才素質(zhì)，縮短用人單位對畢業(yè)生的培訓時間，解決合格人才供給不足的矛盾。