《数据结构与算法设计》课程研讨式教学改革的探索
杨玉军 杨夷梅
【摘要】《数据结构与算法设计》是计算机专业中一门最重要的核心专业课程，为了提高教学效果，分析了目前《数据结构与算法设计》课程设计中存在的问题，提出了在《数据结构与算法设计》课程设计中探索研讨式教学改革的思路，并对设计选题和考核方法等教学环节进行了研究，构建了一套行之有效的课程设计教学模式。
【关键词】数据结构与算法设计 研讨式教学 改革
《数据结构与算法设计》是一门计算机专业核心课程，在前导课程《离散数学》和《高级语言程序设计》的基础上，培养学生的综合运用知识解决实际问题的能力和创新意识，培养学生自主探索和自主学习寻求解决问题办法的能力，实现由知识向能力转化的目的。针对《数据结构与算法设计》课程具有较强的实践性、应用性和创新性的特點，本文分析了目前该课程设计中存在的问题，提出了在课程设计中实施研讨式教学改革的思路，并对课程设计的选题和考核方法等教学环节进行了研究。
一、目前存在的问题
通过深入分析《数据结构与算法设计》课程的教学情况，发现存在以下问题：
1.选题脱离实际问题。题目老旧现象严重，缺乏与企业对接，不能较好地对实际工程项目进行分解，不能引起学生的参与积极性，只看重知识虚拟性应用，缺乏真实性应用研究，造成设计主题和设计内容没有新意。
2.时间安排欠合理。一方面，课程设计的时间一般是集中安排1～2周的时间，时间过于集中和不够。由于课程设计的内容多，任务重，自学内容较多，学生很难在较短的时间内按时高质量完成课程设计。另一方面，课程设计的安排与课程教学完成的时间间隔太少，理论课程学习完后，大部分学生对所学知识还没有完全理解和掌握，还需要时间来训练和消化所学知识。同时还缺乏在课程设计前安排一些简单与课程设计相关的前导学习任务和实践内容，从而导致课程设计效果不佳，课程报告拼凑现象严重，质量不高。第三方面，有些学校在不停止教师所教其他课的情况下，安排课外时间，如晚上或周末，开展课程设计，教师既要忙于其他课程的教学工作，又要进行课程设计的指导工作，没有足够的时间和精力进行课程设计的指导，同时也缺乏全程对课程设计的跟踪，不能及时解决学生遇到的问题，严重影响课程设计的进度和质量。
3.没有充分挖掘学生潜能。课程设计内容和组织形式缺乏新颖性和特色，教师与学生互动不够，没有充分发挥出学生的主动性，没有充分激发学生的积极性，学生的内在潜能和个性没有得到充分挖掘，学生的实践能力和创新能力没有得到有效培养。
4.师生比不高，指导不足。一般是一个指导老师负责一个班级的课程设计的指导任务，学生较多的班级学生人数多达50多人，可能有的学校一个老师指导的学生甚至会超过这个数。课程设计虽然可以培养学生的自主学习和创新意识，但不是放之任之，只布置任务，而没有实质性的指导。课程设计是在老师的指导下引导和带领学生有目的、有步骤地学习相关内容，老师提前准备一部分相关资料。如果没有老师的指导，学生会盲目地去找资料和学习，缺乏准确的目的性，浪费大量的时间，影响学生的积极性和成就感，最后导致课程设计的质量差，培养学生的能力非常有限。
5.考核模式单一。缺乏灵活性和科学性，没有充分将课程设计过程中的各个环节进行有效管理和考核，只看重课程设计的结果，没有关注课程设计的过程，有些学生的课程设计是请他人完成的，甚至是抄袭的，学生的主动学习能力没有得到充分培养，设计质量无法保证和提高。
二、研讨式教学改革的基本思想
《数据结构与算法设计》课程设计实施研讨式教学改革的基本思想是以计算机专业人才培养为目标和依据，充分体现“以教师为主导、以学生为中心”的教学理念，充分发挥学生主体作用和充分挖掘学生的潜能，有效促进学生个性化学习，培养学生独立分析实际问题和解决实际问题的能力，进而培养学生的创新能力和团队协作能力。形成将《数据结构与算法设计》课程设计的设计理念、设计思想、设计内容与计算机专业的未来职业素质融为一体的教学新体系，使学生不仅能学到课程设计涉及的计算机专业知识，而且可以体验一下计算机专业未来职业工作的全过程。这不仅有助于培养学生的实践能力和自学能力，而且能促使学生的专业知识、综合能力和职业素质得到全面提高。
三、研讨式教学改革的具体举措
1.提高选题质量。课程设计选题的质量和学生对选题的兴趣直接决定了课程设计的质量。其一，为了选题的内容与学生兴趣点结合，题目需要多样化。为此，选题过程中，师生应与学生多交流，共同讨论，让学生对选题有个清晰的了解，并产生兴趣。同时将一些难度适中、工作量适度和与专业相关的题目进行集中，形成课程设计题库，为了适应社会的发展，题目还需要定期更新。其二，为了选题内容与行业发展吻合或接近，题目需要新颖性。为此，选题多与企业单位合作，了解企业的实际需求和行业情况，将实际问题分解成多个小题目进行课程设计。总之，对《数据结构与算法设计》课程设计的选题按照“真实性、新颖性、多样化”的原则进行，将选题学生人数由原来的每个课题3～5人降低为每个课题1～3人，一般能保证每人一个课题，且选题类型全部调整为综合设计。这样，《数据结构与算法设计》课程设计选题既能保证内容的丰富性和形式的多样性，又能保证选题立足于行业实际应用，突出了真实性。同时，需要在充分考虑教学计划规定的学时数和学生学习实际情况下，设置合适的课程设计选题的难度，既要使学生在规定的时间内能独立完成，又能使学生通过课程设计获得充分的实践锻炼，培养学生独立分析实际问题和解决实际问题的能力。
2.合理安排时间。为确保《数据结构与算法设计》课程设计能有效开展和取得较高的课程设计质量，在时间安排上进行了充分的研究和合理调整。首先，适度延长课程设计总时间，由原来的2周调整为3～4周，只有给学生足够的时间才能保证课程设计的最终效果。其次，课程设计安排在期末考试后或寒暑假内进行，这样有利于指导教师有充足的时间和充沛的精力全过程跟踪指导课程设计，也能及时帮助学生解答遇到的问题，从而能提高课程设计的质量。同时，学生不仅有足够的时间去完成《数据结构与算法设计》课程设计，而且还能全身心地投入到课程设计工作中。当学生碰到问题时，也能有时间去认真地学习和研究分析问题，准确找到解决问题的方法，从而能有效培养学生的分析问题和解决问题的能力。
3.改革组织形式。采用分组研讨式的教学组织形式和师生互换角色等方法充分讨论课程设计内容，改变传统的一坐一整天的课程设计。学生课程设计与研讨式穿插进行，让学生在交流中发现问题、分析问题和解决问题。首先，教师需提前2～3周将课程设计的题目和研讨的主题通知学生，让学生自由组队形成小组，每组学生选出一位代表或班干部进行组织，在课程设计的前期以小组为单位对主题进行全面阐述，包括功能实现、实现方法和技术问题，由组内其他学生和教师进行自由提问。任意一个课程设计题目，在进行了充分讨论之后，学生自己也发现存在的问题和需要改进的地方，通过其他学生或老师提出修正意见，自学相关内容并进行修改完善，然后再具体实施，教师在此过程中也可以全面掌握每组学生的动态。基础较弱的学生可以通过讨论学习相关内容，这比单独找老师或学生指导效果更佳。在研讨环节过程中，教师是主导，学生是主体。教师在这个过程中应该起到指导和引导的作用，对于学生提出的问题，教师需要及时给予指导和帮助，如果当时无法及时解决，推迟到次日或下次研讨时进行解答。研讨的时间可以安排2～3天一次，课程设计题目类似的组成一个小组进行研讨，学生进行多种形式的汇报或简单的演示，其他同学在听取汇报或演示之后，要求每人发表自己的意见和提问。在课程设计的成绩上，研讨过程和内容占一定的比例，可以根据汇报质量、提问质量、提问次数和作品效果综合评分。
4.提高师生比。打破一个指导老师负责一个班级的课程设计的传统。如果一个指导老师指导的学生太多，那么指导效果不佳，甚至有些学生可能根本没有机会得到指导。因此，可以通过增加指导老师的数量来解决这个问题，一个班级增加2～3名指导老师，每个指导老师负责8～12名学生为宜。在研讨时，可以多个指导老师指导的学生一起研讨，多个指导老师一起交流和指导学生，一起解决学生遇到的问题，学生也可以学习到其他老师的指导方法。这样，学生有机会参与更大范围的研讨，开阔视野，同时获得更多指导老师的辅导，避免自己的指导老师经验不足或做法不妥的情况下，影响学生课程设计的质量。
5.改革考核方式。课程设计的成绩评定是检验学生对知识的掌握情况和解决实际问题的能力。成绩评定不仅要重视检验学生对知识要点的掌握，而且更要突出检验学生的分析问题能力和解决问题能力的评价。因此，不能以单纯的作品演示和课程设计报告为唯一评价依据，还需要结合每位学生的学习表现和学习过程。只有将课程设计研讨和学习的全过程纳入考核范畴，把学生在课程设计全过程中表现出来的学习态度、钻研精神、学习能力和创新思维进行全面综合的评价，才有利于促进学生创新意识的形成，培养学生解决实际问题的能力，提高课程设计的质量。因此，《数据结构与算法设计》课程设计的成绩考核打破了传统的考核方式，将课程设计全过程都纳入考核范畴，根据学生的平时出勤、研讨参与度、研讨情况、学习态度、学习能力、设计报告撰写、课程设计答辩、作品功能完成状况等各个课程设计环节按照一定的权重进行综合评定。这种由传统的“看重结果”改变为“突出过程”的过程化课程设计考核方式，不仅注重对学生学习过程的评价和对学生综合能力的考核，避免了部分学生投机取巧、弄虚作假的现象发生，培养了学生实事求是、严肃认真的学习态度，提高了课程设计的质量，培养了学生分析和解决实际问题的能力。
四、实施效果
根据计算机专业人才培养的目标，在《数据结构与算法设计》课程设计中开展研讨式教学改革探索，取得了比较满意的教学效果。首先，学生主动性、自觉性和积极性有明显的提高，在课程设计过程中查阅、整理和研读文献资料的学习态度显著提高。研讨环节提出了许多值得思考的问题，大部分学生能主动交流和积极思考，每个学生都敢于表达自己的思想，发表不同的意见，研讨氛围非常好。其次，通过师生共同交流研讨等一系列互动过程，不仅帮助学生解决了问题，而且增进了师生情谊，学生在研讨过程中能够全面深入地分析问题，并能共同协助较快地解决问题，锻炼了学生分析和解决问题的能力，培养了学生协同合作精神以及学生的交流能力，提高了课程设计的教学质量。实施效果的另一个侧面反映在学生各类学科竞赛中取得的最好成绩。近四年来，本专业学生参加学科竞赛获省级以上奖励97项，其中国家级11项，二等奖4项，三等奖7项;省级86项，一等奖13项，二等奖27项，三等奖46项。主持国家级、省级研究性学习与创新性实验計划或创新创业计划项目立项7项，其中国家级1项，省级6项。毕业学生的创新精神和实践能力受到用人单位充分肯定。
参考文献：
[1]皮家甜.基于研讨式教学的计算机视觉专业教改研究[J].计算机产品与流通，2019，（03）：186.
[2]周彦，王冬丽，向礼丹，刘魏宏.OBE理念下工程应用型专业的研讨式教学改革[J].教育教学论坛，2019，（10）：106.
[3]刘静，李斌，邢莉，刘宏伟.基于MOOC的线上研讨式教学研究[J].科教文汇，2019，（02）：55.
[4]于英华，袁红旗，韩刚，张庆国.研讨式教学模式探索[J].才智，2019，（04）：103.
[5]刘爱华，陈钧.基于OBE理念的数据库课程研讨式教学研究与实践[J].计算机教育，2018，（09）：112.
基金项目：湖南省教学改革项目：基于大数据思维的计算机专业课程教学改革探索（2018-647）;怀化学院教改项目：《数据结构与算法设计》课程设计研讨式教学改革（2018-24），基于大数据思维的计算机专业课程教学改革探索（2018-6），面向应用型人才培养的网络工程专业实践课程体系探索与研究（2016-22）。
