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第14卷第2期 吕梁学院学报2024年4月Vol.14No.2 Journal of Lyuliang University Apr.2024·应用型高校发展研究·收稿日期:2023⁃11⁃19基金项目:《软件工程》省级一流建设课程(K2021384);吕梁学院校级精品共享课程(XJKC202149)第一作者简介:张丽(1983-),女,山西离石人,讲师,研究方向为深度学习、图像处理.应用型地方院校数据结构课程改革实践与反思张 丽,王三虎,白凤凤,王翠娥(吕梁学院计算机科学与技术系,山西离石033001)摘 要:在教育改革数字化、网络化的推动下,结合我校应用型地方院校特点,为提高学生数据结构课程的学习效果,对线上线下混合式教学改革进行实践,提出“三维学习目标”+“三重教学过程”教学体系.首先,通过线上教育平台提出问题清单;其次,在课堂上进行以学生为主的主题讨论及教师的总结;最后,利用多样性的成绩评定方法,提高学生的学习兴趣及参与度,最终实现培养应用型人才的目标.关键词:数据结构;线上;线下;教学改革中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:2095-185X(2024)02-0089-03 在数字化浪潮的推动下,教育领域正经历着一场前所未有的变革.线上线下混合式教学改革,作为这一变革的重要组成部分,正逐渐改变着传统的教学方式和学生的学习体验[1].这种教学模式不仅充分利用了线上教学的灵活性和便捷性,还保留了线下教学的互动性和深度,使得学习变得更加个性化和高效.本文积极探索并实施了线上线下相结合的教学改革,对改革过程及结果进行反思,期望通过此次改革推动教育教学方式的创新,进一步提升教学质量,培养出更多具备创新思维和实践能力的新时代人才.1 数据结构课程特点数据结构是计算机专业的一门专业核心课.在CC2001计算机科学体系[2]和我国制订的CCC2002体系[3]中都强调了其核心地位.该课程不仅要求学生掌握数据结构的特性,还通过对算法设计和使用高级语言上机实践的训练,使其具备数据抽象能力和程序设计能力[4].传统的授课模式,理论课程占比较大,与实践联系不紧密,没有考虑学生特点以及专业特点进行有针对性的实践训练,不符合应用型人才培养目标.2 数据结构课程教学改革案例数据结构作为计算机科学与技术专业的核心课程,一直以来扮演着培养学生逻辑思维和算法设计能力的重要角色[5].然而,目前传统的线下教学模式往往受限于时间和空间,难以充分满足学生的个性化学习需求,应当积极探索并采纳线上教学模式作为重要的补充手段.线上学习平台可以根据学生特点自由选择,如智慧树、雨课堂、超星学习通等.其特点是学习资源充足、多样,学习时间更为自由.通过个性化的因材施教模式,培养了学生的自学能力,增强了学生的主体地位,实现以教师为中心向以学生为中心转变.线上教学使教师脱离繁重的授课工作,将教师从单纯的“讲授者”转换为教学过程中的“引导者”与“管理者”.尤其对于数据结构课程来说,有较强的实践性,结合线上教学后教师可增加实践训练以促进学生对理论知识的内化,提高学生实际操作能力,实现从知识传授向能力培养转变.本文积极探索并实施了线上线下混合式教学改革,通过教学设计、教学实施、教学评价三大模块进行课程教学,并提出“三维学习目标”+“三重教学过程”教学体系.具体教学模型如图1所示.98图1 教学模型图2.1 教学设计2.1.1 学情分析我校为地方性院校,学生基础比较薄弱.因而在选择网络教学平台的课程时,要优先考虑主讲教师的讲解是否细致,是否通俗易懂等因素.学生的自学能力偏弱,则部分学术性较强的知识模块除了看线上视频,仍然采用线下讲授的方式对相关知识进行补充.使用问题导向的方式,使学生多思考、多讨论,加深对知识的理解.在课堂上完成一部分实践环节,主要是针对相关算法的实现,可以先在课堂上进行启发、讨论,避免学生在上机实践时无从下手.2.1.2 教学目标设计根据不同知识模块以及混合式学习模式的具体实践,制定了“三维学习目标”+“三重教学过程”教学体系.三维学习目标,即专业知识目标、专业能力目标、职业素质目标.三重教学过程,即课前提出问题、课中翻转课堂、课后完成相关学习活动.具体教学设计如图2所示.图2 三维学习目标+三重教学过程设计模型2.2 教学实施2.2.1 课前问题清单这一阶段以学生自学为主.利用超星学习通平台提前发布教学资源,包括PPT、教学参考资料、教师自行录制的教学视频以及中国大学MOOC 中的视频,结合不同的知识模块,给学生列出问题清单.这个清单既是学生自学的提纲,也是教学实施过程的主要依据,课堂教学将围绕问题清单开展汇报、讨论、随堂测试等环节.2.2.2 课堂研学图3 学习通“主题讨论”示意图通过课前的自主学习,学生已经将知识型内容基本掌握.课堂中首先利用20分钟左右的时间进行分组汇报(根据内容难易程度,分为一人或多人一组).在汇报过程中教师可以了解学生对知识的掌握程度,然后对难点重点知识进行课堂讲解,加深学生理解.利用学习通平台的“主题讨论”发起讨论题目,利用“词云”功能展示讨论过程中的关键词.如图3所示.这个过程既能激发学生的学习兴趣,也能提高学生的参与度.2.2.3 成绩评定多样性数据结构考核方式仍然采用平时+期末的形式进行.但在此次课程改革中,将平时成绩提高至50%,并采用学习通平台进行学生平时成绩的考核.教师可以9在“成绩管理”中设置各项学习活动的权重,平台将自动生成学习统计数据,教师可以随时查看学生学习情况,以及时做出调整促进课堂研学活动高效开展,能提高学生学习的自主性以及成绩考核多样性,使学生通过多种学习手段获得分数,深化因材施教的差异化教学理念.本次改革考核权重如表1所示.表1 学习通权重设置项目具体内容占比作业按在线作业的平均分计分。
数据结构课程教学改革探讨
论文导读：《数据结构》是计算机及相关专业中一门重要的专业基础课程，它涉及的概念多、内容多，又有很强的技巧性，不仅研究各种典型数据的逻辑结构及其在计算机中的存储方式，更重要的是要讨论对数据的各种运算操作的物理实现，具有较强的理论性和实践性。
案例教学是一种极具发展潜力的教学模式。
数据结构课程是一门实践性很强的课程，在改革教学手段的同时也要整体规划实验内容，以理论教学内容指导实验教学内容，以实验教学内容巩固和促进理论教学内容的推进，培养和锻炼学生理论与实践相结合的科学态度、团队合作精神，提高学生学习兴趣、分析和解决问题能力、程序的调试能力、程序的编程能力及创新素质。
关键词：数据结构，教学模式，改革《数据结构》是计算机及相关专业中一门重要的专业基础课程，它涉及的概念多、内容多，又有很强的技巧性，不仅研究各种典型数据的逻辑结构及其在计算机中的存储方式，更重要的是要讨论对数据的各种运算操作的物理实现，具有较强的理论性和实践性。
1．改革理论教学方法
《数据结构》课堂教学难点在于教学内容的抽象性和动态性，尤其是指针的操作。
讲解时采用启发式、案例驱动式教学、互动式、体验式等多种形式相结合的教学手段，并结合图形化的算法演示系统，将算法的的执行过程动态的呈现在学生面前，这样不仅能激发学生的学习兴趣，也有助于学生对知识的理解与记忆，同时也能激发学生的积极思考，发挥学习的主动性，促进创新思维的形成。
1．1启发式教学
“启发式教学法”是指教师在教学中把所讲解的内容与学生的思考有机地结合起来，激发调动学生的积极性和主动性，让学生更好地掌握基本知识和基本技能，从而达到融会贯通地掌握知识和技能，培养学生独立思考能力和创新意识。
在讲授每个知识点时，按照提出问题、分析问题、让学生自己去想如何解决问题的过程进行讲解。
例如：在讲图的最短路径的时候，引入问题，假如要在五个村庄之间建一座医院，医院建在哪一个村庄会使整体的交通代价最小？或你想去几个城市旅游，怎样才能使得你的花费最小？通过这种启发式教学可以让学生思维高速运转，激发学生浓烈的探求欲望，使学生进入一个积极思考的活跃状态，把好的学习方法、思维方式自然而然地在课堂上传递给学生。
1．2案例驱动式教学
案例驱动式教学法是一种运用对实证的描述演绎、推断、归纳、解决实际问题的方法。
案例教学是一种极具发展潜力的教学模式。
围绕教师所提供的案例，学生在教师的引导下，积极进行阅读、思考、分析、讨论和实践，从而达到深刻理解问题的原理和本质，系统地掌握所学的科学技术知识，发展交流、分析和解决问题的能力，养成探究性的学习态度。
1.2.1课堂引导案例设计
课堂引导案例设计，以教师讲授为主，重点讲清原理，给出分析过程，得出分析结论，发挥烙印、理解知识的功能。
比如：排队买车票是每
个学生都经历过的事情，可以通过这个普通的活动引入队列的概念。
刚来到的人要买票的话，就要排在队列的最后（入队列操作），买过票离开队列的一定是排在队列最前面的人（出队列操作），正好印证了队列是一种特殊的“先进先出线性表”。
1.2.2课堂讨论案例设计
课堂讨论案例设计，以学生讨论为主，以教师引导为辅，重点是应用，发挥培育素质和能力的功能。
课堂讨论案例大多由一些比较简单的案例组成，它主要反映出前后知识点的融汇和贯通。
由于学生在前面已经学习了线性表的基本概念、存储方式、操作集等内容，这时教师就可以列举如下一些问题，如：①队列也是一种线性表，线性表的存储方式有顺序存储和链式存储，队列是否也可以这样存储呢？②分别在什么样的前提下，选择使用链式存储或选择使用顺序存储？③队列应该有哪些操作？这些操作与其存储方式有无相关性？教师可适当地加以讲评，并给出一个或多个参考答案。
有时，教师甚至不给答案而让学生按给出的相应网址或书籍去查阅资料，等到下次上课时才给出参考答案，从而激发学生的探究性学习兴趣。
为了创新，在教学中还要鼓励学生敢于质疑，并敢于向大家质疑，以使学生从传统的聚合思维中解脱出来，培养发散思维。
1．3多种辅助教学手段
数据结构课的很多算法执行过程抽象、复杂，而且有动态的特点，需要一定的想象力。
讲解算法执行过程中的具体过程时，用一些示例图把关键的操作语句表示出来，如果有条件的配合使用动态的算法演示
出整个算法的执行过程，将抽象转为直观，这些对理解和编写算法都有很大的帮助。
在问题求解过程中，不仅是设计出一个算法，而是追求高效率地解决问题的方法，通过具体的演示也可以使学生对算法效率有一个感性的认识。
数据结构课程教学网站，把文字、图形、图像、声音、动画、影像等多种媒体综合起来，创造生动、活泼、有趣的教学情景，使学生变被动学习为主动学习，创造性地进行学习，以随机性、灵活性、全方位、立体化的方式把知识形象生动地呈现给学生。
学生能够通过教学网站获得大量的数据结构基础知识，完善知识体系，便于自学和复习总结，从而提高学习积极性和学习效果。
2.改革实验教学方式
数据结构课程是一门实践性很强的课程，在改革教学手段的同时也要整体规划实验内容，以理论教学内容指导实验教学内容，以实验教学内容巩固和促进理论教学内容的推进，培养和锻炼学生理论与实践相结合的科学态度、团队合作精神，提高学生学习兴趣、分析和解决问题能力、程序的调试能力、程序的编程能力及创新素质。
数据结构的实验主要分为三性实验：验证性、设计性与综合性。
对这三种不同性质的实验上机实验主要分为发下二个阶段：
2.1验证典型算法
在“数据结构”实验设计中，首先编程实现典型算法，这些实验主要是验证性的。
“数据结构”的教学目标就是使学生掌握各种常用数据结构
以及对这些数据结构进行操作的算法。
由于算法众多，编程实现所有算法是不实际和不必要的。
一个典型算法往往能够起到以点带面的作用，只有掌握了这些算法的实现方法，也就掌握相关数据结构的本质。
这一阶段的这些实验要求学生必须在课堂内完成，如书上列出的主要的线性与非线性结构的一些典型算法。
2.2综合性设计性实验
这一部分的实验，以学生自我研究为主，主要在课外完成，重在应用，发挥巩固、提高创新能力的功能。
课外实践一般是章节知识的综合，由教师创设一些学生感兴趣的、有实际应用背景的实验设计情境，使学生在这种情境中产生矛盾，从而进行积极、主动的思考，让学生充分发挥自己的能力进行研究和探索、自主地提出设计方案、独立地进行编码，从而最终解决问题并得出自己的结论。
比如模拟银行取款系统，教师提示设计中可采用学过的一种数据结构来管理。
课堂上布置给同学们要求课后完成，完成后讨论谁的方法最好，这样，一方面提高了学生上机编程的热情，一方面让学生逐渐养成大胆想象、勇于实践的创新精神。
单独开设的大型实验要求学生综合运用课程中所学的知识，设计完成一个综合性的题目，通过实验特别是大型实验的教学，不但加深学生对理论知识的理解，更能培养学生的动手能力、创新能力、分析问题和解决问题的能力。
3．改革考试方式
课程考核是教学过程中的重要环节，是督促学生加强学习和了解教学效果的重要手段。
作为核心基础课，“数据结构”强调数据关系的抽象，
课程本身实践性很强。
通过“数据结构”课程的实践，不仅可以提升学生程序设计的能力，更重要的是提高他们对问题分析和数据抽象的能力。
因此，考核方案分三个部分：(1)平时作业与实验报告，占20%，主要督促学生注意平时学习和及时复习巩固及加强学生实践动手能力；(2)上机考试，占20%，检验实验课程的学习成果；(3)期末考试，占60%，主要对课程内容的总结和评测。
可以看出，方案制定的主导思想突出了平时考核和实践环节考核的重要性。
4.结束语
针对数据结构课程的特点，本文从教学实践的各个环节积极改变原有的教学方法，运用多种现代教学模式，以最优的组合完成教学任务，让学生既能学到新的知识又可以掌握学习的技能，达到提高学生素质的目的。
该教学模式在数据结构课程多年的教学实践中取得了较好的效果，大大提高了学生的实践与创新能力。
随着计算机科学技术的发展和培养人才的需要，数据结构的新教学模式必将不断发展完善。
【参考文献】[1]严蔚敏,吴伟民.数据结构（C语言版）[M].北京：清华大学出版社,2008,3.[2]周玉林,赖鑫生.《数据结构》教改中的问题研究与探讨[J].上饶师范学院学报,2008,(03).[3]张桂芬,李海滨.《数据结构》实验教学的改革与探索[J].高教论坛,2008,(03).。
