新工科背景下職教師資類高校數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程創(chuàng)新改革探索

王檸 莊紅超 石連栓

摘要：在教育部提出的新工科建設(shè)計劃背景下，國家對培養(yǎng)“工匠之師”的職教師資類高校提出了更高要求。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為計算機類專業(yè)的核心基礎(chǔ)必修課，不僅要向?qū)W生講授扎實的專業(yè)知識，而且要培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維和邏輯思維能力。鑒于該課程知識點多，教學(xué)難度大，存在學(xué)生基礎(chǔ)薄弱、實際教學(xué)效果不理想等一些亟待解決的問題，本文從夯實學(xué)生基礎(chǔ)知識、改革課堂教學(xué)手段、注重實驗實踐環(huán)節(jié)三個方面闡述一些創(chuàng)新改革措施，并在實際教學(xué)中取得了良好效果。

關(guān)鍵詞：新工科；職教師資類高校；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

中圖分類號：G652文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1673-7164（2021）03-0115-02

基金項目院國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項目（項目編號：51505335）；天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)重點人才科研啟動項目（項目編號：KYQD1806）；天津市線下一流本科建設(shè)課程項目。

在“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的基礎(chǔ)上，教育部提出了“新工科”建設(shè)計劃。計算機技術(shù)是衡量國家現(xiàn)代科技和高端制造業(yè)水平的重要標(biāo)志，美國、歐洲、日本、韓國等多個國家均將計算機新技術(shù)列為國家重要發(fā)展規(guī)劃行業(yè)。當(dāng)前，與計算機技術(shù)緊密相關(guān)的人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等“新工科”專業(yè)人才為當(dāng)今社會所急需[1]。

職教師資類高校計算機專業(yè)是為職業(yè)院校和企事業(yè)單位培養(yǎng)“雙證書一體化”的職教師資和應(yīng)用型高級專門人才，要求學(xué)生具備培養(yǎng)專技人才的理論教學(xué)與動手實踐能力[2-3]。“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”是計算機類專業(yè)的核心基礎(chǔ)必修課，是繼先修課程“離散數(shù)學(xué)”“高級語言程序設(shè)計”后，進一步培養(yǎng)學(xué)生獨立編程的邏輯思維和抽象思維能力的課程，也是后序課程“算法與程序設(shè)計”“數(shù)據(jù)庫理論”“編譯原理”的理論與實踐基礎(chǔ)。因此在新工科背景下，進行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程改革在計算機專業(yè)培養(yǎng)中至關(guān)重要。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程要求學(xué)生一方面掌握基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型，學(xué)會通過分析數(shù)據(jù)對象的特性選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及編寫相應(yīng)算法，提高程序設(shè)計質(zhì)量，夯實程序設(shè)計基礎(chǔ)；另一方面強化實踐，通過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與編程實踐相結(jié)合，不斷鞏固程序設(shè)計和編碼能力，最終達(dá)到在實際工程中靈活應(yīng)用的實踐技能。

一、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)存在的不足之處

（一）學(xué)生基礎(chǔ)底子薄

高級語言程序設(shè)計類課程（如C語言、C++語言）是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)課程和先修課程，大部分高校把該類課程開設(shè)在第一或第二學(xué)期，學(xué)生正處于不適應(yīng)和懵懂階段，還未摸索出學(xué)習(xí)規(guī)律和方法。在學(xué)習(xí)程序語言設(shè)計時感覺很吃力，更難以形成編程思想。比如指針、函數(shù)、結(jié)構(gòu)體、數(shù)組等內(nèi)容既是語言類課程的難點，也貫穿了整個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)容[4]。而學(xué)生學(xué)完程序設(shè)計語言后對于這些難點內(nèi)容仍是一知半解，無法靈活應(yīng)用，這給數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)帶來了很大的障礙。

（二）課程教學(xué)內(nèi)容知識點多且難度大

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程涉及線性表、棧和隊列、串和數(shù)組、樹和二叉樹、圖、查找以及內(nèi)部排序等七部分關(guān)鍵內(nèi)容。而每一部分內(nèi)容都是學(xué)習(xí)的重點和難點，同時也是考研和軟件水平考試的考點，知識點多且面面俱到，不容忽視。對于學(xué)生抽象概念的掌握能力和算法的實現(xiàn)能力提出了更高要求。

（三）理論教學(xué)與實踐結(jié)合不強

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是現(xiàn)實生活中具體問題的抽象、實踐與應(yīng)用。然而，學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程后，往往難以應(yīng)用于實踐，遇到實際問題時，既不能分析出應(yīng)該選用哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型，也不能編寫出正確的算法來解決問題。例如順序表與鏈表，沒有充分理解兩者的概念、掌握對應(yīng)物理與邏輯結(jié)構(gòu)以及優(yōu)缺點，則難以在實際應(yīng)用中正確選取[5]。

二、創(chuàng)新改革措施

（一）夯實基礎(chǔ)知識，增加溫故而知新環(huán)節(jié)

1.推進思政進課堂，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)由“被動”變“主動”

思想政治教育對大學(xué)生的世界觀、人生觀和價值觀的正確形成至關(guān)重要，思政進課堂是對思政課的合理與有效補充，需要根據(jù)學(xué)科特點合理融入。教學(xué)團隊要牢固樹立“課程思政”教育教學(xué)理念，將“課程思政”貫穿于教育教學(xué)全過程。對學(xué)生而言，通過思政教育，學(xué)生對個人發(fā)展和所肩負(fù)的社會責(zé)任的認(rèn)識更清楚、更深刻，自然會激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，引導(dǎo)學(xué)生由被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)。

2.課堂教學(xué)引入溫故而知新環(huán)節(jié)

為使學(xué)生能夠從程序設(shè)計語言順利過渡到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)。教師在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第一次課上講解“抽象數(shù)據(jù)類型的表示與實現(xiàn)”時，要有選擇地把C語言中的指針、數(shù)組、結(jié)構(gòu)體、函數(shù)調(diào)用及參數(shù)傳遞等學(xué)生掌握不扎實的知識點復(fù)習(xí)一遍，然后在后續(xù)課程講解中每次用到關(guān)于程序設(shè)計語言的知識點時，溫習(xí)學(xué)過的C語言知識點，啟發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)新的知識，帶領(lǐng)學(xué)生一起完成不同邏輯結(jié)構(gòu)類型的存儲結(jié)構(gòu)定義以及各種操作的算法編寫。

3.修訂教學(xué)大綱，充實、豐富、拓展、完善教學(xué)內(nèi)容

目前，市場對人才的需求在不斷發(fā)生變化，為適應(yīng)這種變化的要求，高校要按照專業(yè)規(guī)劃中確定的人才培養(yǎng)目標(biāo)要求，從客觀實際出發(fā)，以課程體系、教學(xué)內(nèi)容的改革和更新為重點，優(yōu)化課程體系、突出對學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)。充分利用有利條件不斷創(chuàng)新，逐步建立起與社會發(fā)展的實際需求相適應(yīng)、相配套的課程結(jié)構(gòu)和課程體系，加強課程群建設(shè)，同時大力推動一體化課程建設(shè)。

（二）不斷改革課堂教學(xué)手段，提高學(xué)生的課堂參與度

1.豐富教學(xué)資源

第一，PPT和板書結(jié)合作為主要的授課形式，其條理清晰、知識結(jié)構(gòu)分明的特點，適合講解知識的框架和概念。第二，對細(xì)節(jié)的知識，如二叉樹遍歷、圖的遍歷、棧操作，程序塊的執(zhí)行，算法的執(zhí)行過程等，利用網(wǎng)絡(luò)上現(xiàn)有的微視頻或者自主開發(fā)的微視頻、動畫，直觀地演示教學(xué)內(nèi)容。例如，利用迷宮點燈動畫講解圖的遍歷，利用貪吃蛇動畫講解棧操作。這些豐富的教學(xué)資源較之于教師的口授，避免了理解上的錯誤和溝通問題，讓學(xué)生由表及里全面掌握算法思想和具體操作。

2.更新信息化教學(xué)輔助手段

信息技術(shù)的發(fā)展，催生了大量的信息化教學(xué)輔助平臺，合理利用這些輔助平臺，能大大提高課堂管理效率和課堂活躍度。例如：利用雨課堂教學(xué)輔助平臺可以將課堂考勤、課堂提問和知識鞏固自然地嵌入授課過程中；利用麥克斯教學(xué)評價系統(tǒng)，可以隨時了解學(xué)生對課堂效果的評價和反饋，及時改進授課方法、調(diào)整授課進度等。

3.完善過程化課程考核措施，改善學(xué)習(xí)過程

為了改變學(xué)生“平時不學(xué)、考前突擊、考后清空”的狀況，需要不斷調(diào)整考核方式，將形成性評價與終結(jié)性評價結(jié)合起來，并逐步加大形成性評價在學(xué)生學(xué)業(yè)考核中的比重。平時成績不止與平時作業(yè)和課堂回答問題有關(guān)，而且與課程筆記、參與課堂活動掛鉤。課堂學(xué)習(xí)效果不僅直接關(guān)系到學(xué)生的成績，也關(guān)系到學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)。從實際效果上看，考核方式的改革極大地激發(fā)和調(diào)動了學(xué)生在平時課堂教學(xué)中的參與度。

（三）注重實驗和實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，理論與實際結(jié)合

1.工程項目驅(qū)動教學(xué)

針對學(xué)生對課程學(xué)習(xí)目的不明確，不能將知識和實際應(yīng)用相聯(lián)系的問題，教師可采用工程項目驅(qū)動理念，將知識點設(shè)計成工程項目中的各個任務(wù)，通過“任務(wù)”來加強和維持學(xué)生的成就動機。成就動機是學(xué)生學(xué)習(xí)和完成任務(wù)的真正動力系統(tǒng)，學(xué)生經(jīng)過多次實踐獲得成功，逐漸鞏固求知欲，從而形成一種比較穩(wěn)固的學(xué)習(xí)動機。實施項目教學(xué)要求教師做到兩點：第一，在任務(wù)驅(qū)動教學(xué)過程中，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)清任務(wù)的輪廓、所蘊含的目標(biāo)指向和目的意義；第二，在任務(wù)學(xué)習(xí)的過程中以及任務(wù)完成后，教師還要及時地加以引導(dǎo)和總結(jié)，使這種認(rèn)識更清晰化和深刻化。

2.沉浸式體驗，實踐任務(wù)設(shè)置貼近實際需求

利用實踐環(huán)節(jié)的具體任務(wù)促進知識接收，要求實驗實踐任務(wù)的設(shè)置體現(xiàn)知識理論深度且聯(lián)系實際，教師應(yīng)避免設(shè)置又大又空的任務(wù)內(nèi)容。例如，“學(xué)生信息管理系統(tǒng)”不如“學(xué)生成績管理系統(tǒng)”具體，教師在下達(dá)任務(wù)時，應(yīng)詳細(xì)描述項目要求，要求學(xué)生針對任務(wù)做細(xì)致的調(diào)查和分析，同時明確關(guān)鍵考察指標(biāo)。比如在操作“學(xué)生成績管理系統(tǒng)”時，必須包含根據(jù)姓名查找、排序、統(tǒng)計等操作。把知識點引入具體的操作中，不僅有助于學(xué)生對知識點的理解，而且還把困難的知識變得通俗易懂。

3.實踐任務(wù)難度分級

實踐任務(wù)要求過難或過于簡單都會削弱學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，且學(xué)生的學(xué)習(xí)能力存在差異性。針對這一問題，教師在設(shè)計實驗項目時，同一知識點下要安排不同難度的實驗題目，或者對同一實驗題目的難度要求不同，滿足學(xué)生“成就動機”，改善實驗課堂中學(xué)生被動接受的情況。任務(wù)設(shè)定分為入門級、提高級和專家級項目，為每一等級設(shè)置相關(guān)的知識結(jié)構(gòu)要求和分值。

參考文獻(xiàn)：

[1]周萌，曹政才，吳啟迪.新工科背景下基于“五位一體”的機器人技術(shù)教學(xué)改革研究[J].高等工程教育研究，2020（04）：66-70.

[2]莊紅超，王檸.新形勢下應(yīng)用技術(shù)型高校教師隊伍建設(shè)新模式探討[J].教育現(xiàn)代化，2019，6（31）：90-91.

[3]莊紅超，王檸，蔣永翔，等.網(wǎng)絡(luò)授課模式的實踐探索與思考[J].教育現(xiàn)代化，2020（70）：45-49.

[4]高艷霞，田繼鵬.“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)改革初探[J].紡織服裝教育，2019（05）：447-449.

[5]劉俊杰，胡忠望.《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程的教學(xué)改革與實踐[J].教育現(xiàn)代化，2020，2（17）：70-71.

（責(zé)任編輯：胡甜甜）