以學生為中心《數據結構》課程的教學創新研究

【摘要】 ? ?《數據結構》課程教學改革以OBE教學模式為牽引，強調推演式理論和翻轉課堂教學方法的使用。以學生為中心，學情分析研究為基礎，發揮專業基礎課程優勢，強調通專、專專融合的內容構建;注重知識形態的二次構建，以多視角模式展開教學內容，將知識貫穿整個內容體系;加強結構清晰的項目分解理念，功能完整的項目整合要求的計算思維。

【關鍵字】 ? ?數據結構 ? ?課程融合 ? ?知識構建 ? ?計算思維

一、《數據結構》課程教學現狀分析

計算機課程體系以提升學生綜合能力和素質是所有課程的任務，通過記錄和研究學生的學習效果和問題，反思總結出適合本課程特點的教學模式一直是教學改革創新的方向。《數據結構與算法》是計算機專業的專業基礎課程，是一門解決現實世界中數值與非數值問題的經典課程，對后繼課程影響大。只錨定本門課程的單一教學內容，既不從理工科基礎課程引入課程構建思想，也不為學生提供專業發展的新需求，那么注定會導致學生無法及時掌握課程知識點，也無法應用所學內容解決現實問題。目前本課程傳統教學過程側重理論細節，與實際程序設計思維、程序設計能力相距甚遠，究竟是教語言還是教編程，是注重知識還是能力培養？“見樹木不見森林”，吃不透、用不活所學知識，也是目前本課程的主要問題。

二、教學創新改革研究

2.1學情分析研究

教學方法設計前把強調學情分析當作首要任務，如圖1所示。針對本課程以及前驅課程的多輪講授經驗，針對《數據結構》的一次學情分析如下：

學習本課程前，學生在生活中已經接觸過大量的應用軟件，同時能夠理解軟件程序設計的基本理念。但對程序設計具體怎么實現還缺乏一定的抽象思維、邏輯思維能力。需要教師從直觀案例入手，使用一定的手段將抽象問題直觀展示、有淺入深引導學生對問題展開思考。例如：在講第三章棧和隊列操作時，采用教室中模擬實際應用場景，學生充當為該結構中的個體元素，扮演元素在操作過程的中具體狀態，加深對該數據結構的印象與理解，進而抽象出數據模型的關鍵屬性以及建立過程。在與學生的互動中完成教學理論授課內容，再以推演式教學方法，以“先做后說”的形式設計實踐環節，教師先演示，學生根據程序運行結果進行歸納和總結，分析出程序中各模塊的實現功能后，再進一步開展實踐內容。同時，在教學過程中要注意做好二次學情分析，及時調整講授內容的難易程度。

二次學情分析：課堂章節授課結束后，及時記錄、分析、總結學生的學習情況，包括學習態度，重難點分析，知識掌握，作業完成情況等。通過二次學情分析記錄，在為下一個學年本課程授課前的一次學情分析提供重要依據。

2.2注重課程間教學內容的整合

1.與理工科基礎課程整合，解決數值問題，培養學生的科研思維，便于提升學生對基礎學科的認知力。同時，學生通過借助基礎學科的經典算法，理解如何將復雜的現實問題轉化為計算機內部存儲和處理的方法。

2.與專業課程整合，解決非數值問題。

將后繼專業課程中的案例項目通過功能分解，把基礎模塊拿到本課程課堂中進行實踐，如操作系統的作業調度算法的實現、數據庫中數據清單的處理、機器學習方法模塊等案例。

2.3注重二次知識形態構建

《數據結構與算法》授課總學時為72學時，共計9個章節授課內容。覆蓋廣泛，知識點繁雜。教學內容注重知識形態的二次構建，包括理論、抽象、設計、思政四方面。為學生提供多交叉的學習視角理解課程內容，形成實踐能力。

理論部分將9個章節劃分為四大知識模塊：預備知識模塊（1章+知識擴充）、線性結構模塊（2-5章）、非線性結構模塊（6-7章）、算法模塊（8-9章）。把繁雜的知識點按照章節間聯系歸約為四大內容模塊，打消學生的畏難心理。劃分后的知識模塊幫助學生在模塊內產生遷移學習，模塊間產生對照學習的效果（圖2）。

抽象部分打破章節約束，將邏輯結構-存儲結構-運算貫穿整個內容體系（圖3）。教師在授課前吃透教材，將學習內容進行歸約，一方面從教材的章節出發，另一方面要突破教材章節的約束，將各章知識有機的串聯起來。

設計部分在學生理解理論和抽象兩部分的基礎上繼續開展，掌握理論的算法數學基礎以及算法分析;抽象數據類型以及重要的數據結構技術;設計將理論算法、數據結構技術與編程實踐相結合。在達到前兩個目的時，學生就已經基本具備了解決現實未知問題的能力，再輔以必要的綜合項目訓練就可以達到第三個目的。以案例為依托，注重以成果為導向，進一步培養學生團隊合作、科學研究的能力，勇于實踐、勇于創新的職業精神以及獨立的思考辯識能力。

思政部分體現在教學色設計中，主要從三方面設計思政教學內容：第一，將課程與傳統文化結合，消解學生學習工科的畏難情緒;第二，數據反映世界，與前沿科技結合;第三，數據結構模擬現實社會，與社會主義核心價值觀結合。

2.4 OBE理念引導的TBL教學方法

為學生提供教材導讀、學習任務、情景案例（從基礎課、專業課和綜合實訓項目中選取）等學習資源，以小組形式展開課前學習，以提出問題為目標，培養學生思維能力。教學中，實踐項目教學安排提倡學習小組圍坐，教師巡回學習小組之中;教師下達任務書，學生圍繞填報任務書為目的，自主探究與討論;最終，教師根據任務書，給予不同小組輔助問題解答以及個性化的指導，完成授課環節。課后，引入小助教（學委、學習組長）機制。遵循當代大學生的心理特征，助教機制有效打破老師和學生之間的溝通障礙。

三、結束語

本文研究了《數據結構》課程的教學改革創新方法，適應新工科課程體系培養目標，切實提升學生綜合能力為出發點，注重因材施教，結合教師經驗與教學數據，做好學情分析。在準確理解學情的基礎上，探索課程間教學內容的融合，與課程內形成二次構建知識的教學方法。實踐教學中以OBE理念牽引，翻轉課堂。課堂中以圍繞填報任務書為項目起始結點，展開TBL教學。在授課過程中，課堂氛圍積極活躍，學生的能力有了顯著提高。然而，在改革實踐中仍存在不足，例如學情分析的研究與授課計劃學時安排上的平衡等問題，將在接下來的改革中繼續展開探索。

李立（1986年8月），承德醫學院，女，漢族，河北省承德市，講師，碩士，研究方向：數據挖掘。

基金：2018-2019年度河北省高等教育教學改革研究與實踐項目“融入計算思維理念的計算機基礎立體化教學研究與實踐”（2018GJJG332）。