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以学生为中心《数据结构》课程的教学创新研究

范文

【摘要】 ? ?《数据结构》课程教学改革以OBE教学模式为牵引，强调推演式理论和翻转课堂教学方法的使用。以学生为中心，学情分析研究为基础，发挥专业基础课程优势，强调通专、专专融合的内容构建;注重知识形态的二次构建，以多视角模式展开教学内容，将知识贯穿整个内容体系;加强结构清晰的项目分解理念，功能完整的项目整合要求的计算思维。

【关键字】 ? ?数据结构 ? ?课程融合 ? ?知识构建 ? ?计算思维

一、《数据结构》课程教学现状分析

计算机课程体系以提升学生综合能力和素质是所有课程的任务，通过记录和研究学生的学习效果和问题，反思总结出适合本课程特点的教学模式一直是教学改革创新的方向。《数据结构与算法》是计算机专业的专业基础课程，是一门解决现实世界中数值与非数值问题的经典课程，对后继课程影响大。只锚定本门课程的单一教学内容，既不从理工科基础课程引入课程构建思想，也不为学生提供专业发展的新需求，那么注定会导致学生无法及时掌握课程知识点，也无法应用所学内容解决现实问题。目前本课程传统教学过程侧重理论细节，与实际程序设计思维、程序设计能力相距甚远，究竟是教语言还是教编程，是注重知识还是能力培养？“见树木不见森林”，吃不透、用不活所学知识，也是目前本课程的主要问题。

二、教学创新改革研究

2.1学情分析研究

教学方法设计前把强调学情分析当作首要任务，如图1所示。针对本课程以及前驱课程的多轮讲授经验，针对《数据结构》的一次学情分析如下：

学习本课程前，学生在生活中已经接触过大量的应用软件，同时能够理解软件程序设计的基本理念。但对程序设计具体怎么实现还缺乏一定的抽象思维、逻辑思维能力。需要教师从直观案例入手，使用一定的手段将抽象问题直观展示、有浅入深引导学生对问题展开思考。例如：在讲第三章栈和队列操作时，采用教室中模拟实际应用场景，学生充当为该结构中的个体元素，扮演元素在操作过程的中具体状态，加深对该数据结构的印象与理解，进而抽象出数据模型的关键属性以及建立过程。在与学生的互动中完成教学理论授课内容，再以推演式教学方法，以“先做后说”的形式设计实践环节，教师先演示，学生根据程序运行结果进行归纳和总结，分析出程序中各模块的实现功能后，再进一步开展实践内容。同时，在教學过程中要注意做好二次学情分析，及时调整讲授内容的难易程度。

二次学情分析：课堂章节授课结束后，及时记录、分析、总结学生的学习情况，包括学习态度，重难点分析，知识掌握，作业完成情况等。通过二次学情分析记录，在为下一个学年本课程授课前的一次学情分析提供重要依据。

2.2注重课程间教学内容的整合

1.与理工科基础课程整合，解决数值问题，培养学生的科研思维，便于提升学生对基础学科的认知力。同时，学生通过借助基础学科的经典算法，理解如何将复杂的现实问题转化为计算机内部存储和处理的方法。

2.与专业课程整合，解决非数值问题。

将后继专业课程中的案例项目通过功能分解，把基础模块拿到本课程课堂中进行实践，如操作系统的作业调度算法的实现、数据库中数据清单的处理、机器学习方法模块等案例。

2.3注重二次知识形态构建

《数据结构与算法》授课总学时为72学时，共计9个章节授课内容。覆盖广泛，知识点繁杂。教学内容注重知识形态的二次构建，包括理论、抽象、设计、思政四方面。为学生提供多交叉的学习视角理解课程内容，形成实践能力。

理论部分将9个章节划分为四大知识模块：预备知识模块（1章+知识扩充）、线性结构模块（2-5章）、非线性结构模块（6-7章）、算法模块（8-9章）。把繁杂的知识点按照章节间联系归约为四大内容模块，打消学生的畏难心理。划分后的知识模块帮助学生在模块内产生迁移学习，模块间产生对照学习的效果（图2）。

抽象部分打破章节约束，将逻辑结构-存储结构-运算贯穿整个内容体系（图3）。教师在授课前吃透教材，将学习内容进行归约，一方面从教材的章节出发，另一方面要突破教材章节的约束，将各章知识有机的串联起来。

设计部分在学生理解理论和抽象两部分的基础上继续开展，掌握理论的算法数学基础以及算法分析;抽象数据类型以及重要的数据结构技术;设计将理论算法、数据结构技术与编程实践相结合。在达到前两个目的时，学生就已经基本具备了解决现实未知问题的能力，再辅以必要的综合项目训练就可以达到第三个目的。以案例为依托，注重以成果为导向，进一步培养学生团队合作、科学研究的能力，勇于实践、勇于创新的职业精神以及独立的思考辩识能力。

思政部分体现在教学色设计中，主要从三方面设计思政教学内容：第一，将课程与传统文化结合，消解学生学习工科的畏难情绪;第二，数据反映世界，与前沿科技结合;第三，数据结构模拟现实社会，与社会主义核心价值观结合。

2.4 OBE理念引导的TBL教学方法

为学生提供教材导读、学习任务、情景案例（从基础课、专业课和综合实训项目中选取）等学习资源，以小组形式展开课前学习，以提出问题为目标，培养学生思维能力。教学中，实践项目教学安排提倡学习小组围坐，教师巡回学习小组之中;教师下达任务书，学生围绕填报任务书为目的，自主探究与讨论;最终，教师根据任务书，给予不同小组辅助问题解答以及个性化的指导，完成授课环节。课后，引入小助教（学委、学习组长）机制。遵循当代大学生的心理特征，助教机制有效打破老师和学生之间的沟通障碍。

三、结束语

本文研究了《数据结构》课程的教学改革创新方法，适应新工科课程体系培养目标，切实提升学生综合能力为出发点，注重因材施教，结合教师经验与教学数据，做好学情分析。在准确理解学情的基础上，探索课程间教学内容的融合，与课程内形成二次构建知识的教学方法。实践教学中以OBE理念牵引，翻转课堂。课堂中以围绕填报任务书为项目起始结点，展开TBL教学。在授课过程中，课堂氛围积极活跃，学生的能力有了显著提高。然而，在改革实践中仍存在不足，例如学情分析的研究与授课计划学时安排上的平衡等问题，将在接下来的改革中继续展开探索。

李立（1986年8月），承德医学院，女，汉族，河北省承德市，讲师，硕士，研究方向：数据挖掘。

基金：2018-2019年度河北省高等教育教学改革研究与实践项目“融入计算思维理念的计算机基础立体化教学研究与实践”（2018GJJG332）。

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