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摘 要：本文分析了《數据结构》课程教学中存在的问题及产生原因，结合CDIO工程教育模式，从教材改进、师生角色转换、教学方法等方面提出《数据结构》课程改革的具体策略，对于该课程教学质量的提高具有重要意义。
关键词：数据结构 项目驱动 逐步演示 CDIO
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2012）12（b）-0072-01
1 《数据结构》教学的现状分析
1.1 《数据结构》概述
数据结构是计算机科学与技术专业的一门重要专业基础课。该课程教学目的是掌握设计数据结构的主要原理和解决常用问题的经典算法，培养学生的实践能力和工程素质。
1.2 教学中存在的问题及产生原因
在多年的教学过程中，学生普遍反映这门课程理论性强，枯燥难懂，理解教学内容与实践之间存在距离，无法运用学过的知识来设计可行的解决方案、编写程序并上机调试等问题。深入分析得出以下原因：（1）教材理论性太强，理论与实践脱节，对应用性讲述不足，未充分体现出课程的魅力和实用价值；（2）完全以教师为中心的传授接受式教学模式，难以激发学生的学习兴趣、发挥自主学习能力，不利于知识扩展和应用扩展；（3）教学形式单一，缺乏现代教学理论、课件设计理论指导，严重影响了学习兴趣和学习效果；（4）缺乏对学生计算机应用能力的实际锻炼。总之，必须改变过去那种教师一味灌输、学生被动接受的“填鸭式”的教学方法，要使学生能主动地、生动活泼地学习，在获取知识的同时提高解决问题的能力。
2 《数据结构》课程改革实施方案
2.1 CDIO工程教育模式
CDIO是一种全新的国际化工程教育模式，是构思、设计、实施和运行代表四个教育和实践训练环节，其思想是以工程实践为载体，培养学生具备现代工程师所必需的能力和素质。基于CDIO理念，在教学过程中以项目设计为导向，将该课程各章节系统有机地结合起来，促进学生积极主动的学习实践。
2.2 建设符合CDIO教育理念的实践性教材
在现行《数据结构》的教材中，严蔚敏等编著的《数据结构》是国内经典教材，理论严谨，内容丰富，但其中应用实例不够，理论教学与实践教学的结合不紧密。
笔者课程组面向教学实际编写了符合CDIO教育理念，适用于培养应用型人才的教材《实用数据结构教程》。教材对基本理论作深入浅出的阐述，淡化算法的设计分析和复杂的时空分析，简明扼要地介绍学生需要掌握的基础知识和技术。同时，教材力求以应用为主体，各章均配有具体案例，以案例驱动知识要点，并增加了“拓展训练”内容，实习分层次教学。
2.3 师生角色的转换
传统教学中，教师总是占据主体地位，教师一味的灌输而学生被动的接受，这种“填鸭式”的教学方法容易使学生产生依赖心理，甚至感到疲倦、乏味。CDIO强调以学生为中心，要求教师以各种方式激发学生的学习兴趣，引导主动、综合型的学习，使学生通过“做中学”的方式全面、系统地掌握知识点的内涵和关联，在学会具体知识的同时切实提高应用技能。在教学过程中，围绕某一课题、问题或项目开展，以“学习任务”为载体，由教师引导学生自主学习和探索，教师不再主要是知识的传授者，而成为教学的组织者、引导者、咨询者和评价者；学生也不再是知识的被动接受者，而成为知识的主动建构者。
2.4 教学方法改革
2.4.1 项目驱动教学法
笔者所在课程组在教学内容、教学方法及相关课程的教材建设方面积累了丰富的经验，制作有《数据结构》网络教学系统，尤其是案例体系方面，形成了一套“理论基础+项目驱动+网络学习”完善的课程体系，培养学生系统开发的工程概念。同时，为我们进一步改革、建设数据结构课程奠定坚实的基础，提供很好的条件。
而CDIO工程教育模式强调“以项目设计”为核心，将所有需要学习和掌握的内容围绕这个核心融合在一起，形成一个整体。教师依据所授课程在整个专业培养体系中的作用，以及知识能力培养中的内容，设计安排具有创新性、综合性的课程项目。
在知识点的讲授过程中采用“提出问题、分析问题、解决问题”的模式，引导学生由生动的项目设计实例过渡到算法设计要求中来。大致可分为以下几个步骤：
（1）教师提出项目设计任务，与学生共同明确项目设计内容，挖掘解决问题的算法。
（2）展开重点教学内容，讲解学生需要掌握的算法设计思想。
（3）引导学生从分析项目设计到算法设计，由学生自主、创造性的完成，并组织分组讨论，以小组为单位提交项目实现方案，并分析算法可行性及时间性能。
（4）教师对小组提出的解决方案给出相应评价和指导，分配各小组按不同方法进行程序设计，编写程序代码，在机器上进行完成调试。最后教师可推荐优秀项目设计组的学生示范其程序，鼓励学生们探索、实践的积极性。
2.4.2 逐步演示法
逐步演示法是指通过计算机算法演示软件来演示算法的逐语句执行过程，同步显示数据结构的变化及结果的演示方法。在《数据结构》课程中使用逐步演示法进行算法教学的实验研究，模拟不同数据结构基本操作，形象生动的动画和类似程序单步执行的过程符合联想性思维特点，有助于学生深刻理解掌握算法，培养学生的知识结构，激发学生的学习兴趣。同时，算法的单步执行速度可控制，学生的思路完全能够适应相关数据的变化，从而更便于学生理解数据之间的联系，而使算法整体运行过程一目了然，能够比较清楚地了解算法流程，对于理解算法意义是大有裨益。
3 结语
本文首先分析了《数据结构》课程教学中存在的实际问题及其产生的具体原因。然后结合CDIO国际工程教育的先进理念，主要针对于实践性教材编写、师生在教学中的角色转换、教学方法改进等三方面内容提出改进教学的具体策略。本文所进行的课程改革研究对加强学生课程内容理解，提高学生综合实践能力起到积极的作用。
参考文献
[1] 王刚.CDIO工程教育模式的解读与思考[J].中国高教研究，2009（5）：86-87.
[2] 武建华.基于ACM模式的数据结构实践教学改革与探讨[J].计算机教育，2007（12）：114-116.
[3] 张军科.项目教学法的特征及其对教师的要求[J].陕西国防工业职业技术学院学报，2009（3）：46-48.
[4] 万金华.基于CDIO模式的综合训练项目探索[J].现代企业教育，2009（4）：106-108.
关键词：数据结构 项目驱动 逐步演示 CDIO
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2012）12（b）-0072-01
1 《数据结构》教学的现状分析
1.1 《数据结构》概述
数据结构是计算机科学与技术专业的一门重要专业基础课。该课程教学目的是掌握设计数据结构的主要原理和解决常用问题的经典算法，培养学生的实践能力和工程素质。
1.2 教学中存在的问题及产生原因
在多年的教学过程中，学生普遍反映这门课程理论性强，枯燥难懂，理解教学内容与实践之间存在距离，无法运用学过的知识来设计可行的解决方案、编写程序并上机调试等问题。深入分析得出以下原因：（1）教材理论性太强，理论与实践脱节，对应用性讲述不足，未充分体现出课程的魅力和实用价值；（2）完全以教师为中心的传授接受式教学模式，难以激发学生的学习兴趣、发挥自主学习能力，不利于知识扩展和应用扩展；（3）教学形式单一，缺乏现代教学理论、课件设计理论指导，严重影响了学习兴趣和学习效果；（4）缺乏对学生计算机应用能力的实际锻炼。总之，必须改变过去那种教师一味灌输、学生被动接受的“填鸭式”的教学方法，要使学生能主动地、生动活泼地学习，在获取知识的同时提高解决问题的能力。
2 《数据结构》课程改革实施方案
2.1 CDIO工程教育模式
CDIO是一种全新的国际化工程教育模式，是构思、设计、实施和运行代表四个教育和实践训练环节，其思想是以工程实践为载体，培养学生具备现代工程师所必需的能力和素质。基于CDIO理念，在教学过程中以项目设计为导向，将该课程各章节系统有机地结合起来，促进学生积极主动的学习实践。
2.2 建设符合CDIO教育理念的实践性教材
在现行《数据结构》的教材中，严蔚敏等编著的《数据结构》是国内经典教材，理论严谨，内容丰富，但其中应用实例不够，理论教学与实践教学的结合不紧密。
笔者课程组面向教学实际编写了符合CDIO教育理念，适用于培养应用型人才的教材《实用数据结构教程》。教材对基本理论作深入浅出的阐述，淡化算法的设计分析和复杂的时空分析，简明扼要地介绍学生需要掌握的基础知识和技术。同时，教材力求以应用为主体，各章均配有具体案例，以案例驱动知识要点，并增加了“拓展训练”内容，实习分层次教学。
2.3 师生角色的转换
传统教学中，教师总是占据主体地位，教师一味的灌输而学生被动的接受，这种“填鸭式”的教学方法容易使学生产生依赖心理，甚至感到疲倦、乏味。CDIO强调以学生为中心，要求教师以各种方式激发学生的学习兴趣，引导主动、综合型的学习，使学生通过“做中学”的方式全面、系统地掌握知识点的内涵和关联，在学会具体知识的同时切实提高应用技能。在教学过程中，围绕某一课题、问题或项目开展，以“学习任务”为载体，由教师引导学生自主学习和探索，教师不再主要是知识的传授者，而成为教学的组织者、引导者、咨询者和评价者；学生也不再是知识的被动接受者，而成为知识的主动建构者。
2.4 教学方法改革
2.4.1 项目驱动教学法
笔者所在课程组在教学内容、教学方法及相关课程的教材建设方面积累了丰富的经验，制作有《数据结构》网络教学系统，尤其是案例体系方面，形成了一套“理论基础+项目驱动+网络学习”完善的课程体系，培养学生系统开发的工程概念。同时，为我们进一步改革、建设数据结构课程奠定坚实的基础，提供很好的条件。
而CDIO工程教育模式强调“以项目设计”为核心，将所有需要学习和掌握的内容围绕这个核心融合在一起，形成一个整体。教师依据所授课程在整个专业培养体系中的作用，以及知识能力培养中的内容，设计安排具有创新性、综合性的课程项目。
在知识点的讲授过程中采用“提出问题、分析问题、解决问题”的模式，引导学生由生动的项目设计实例过渡到算法设计要求中来。大致可分为以下几个步骤：
（1）教师提出项目设计任务，与学生共同明确项目设计内容，挖掘解决问题的算法。
（2）展开重点教学内容，讲解学生需要掌握的算法设计思想。
（3）引导学生从分析项目设计到算法设计，由学生自主、创造性的完成，并组织分组讨论，以小组为单位提交项目实现方案，并分析算法可行性及时间性能。
（4）教师对小组提出的解决方案给出相应评价和指导，分配各小组按不同方法进行程序设计，编写程序代码，在机器上进行完成调试。最后教师可推荐优秀项目设计组的学生示范其程序，鼓励学生们探索、实践的积极性。
2.4.2 逐步演示法
逐步演示法是指通过计算机算法演示软件来演示算法的逐语句执行过程，同步显示数据结构的变化及结果的演示方法。在《数据结构》课程中使用逐步演示法进行算法教学的实验研究，模拟不同数据结构基本操作，形象生动的动画和类似程序单步执行的过程符合联想性思维特点，有助于学生深刻理解掌握算法，培养学生的知识结构，激发学生的学习兴趣。同时，算法的单步执行速度可控制，学生的思路完全能够适应相关数据的变化，从而更便于学生理解数据之间的联系，而使算法整体运行过程一目了然，能够比较清楚地了解算法流程，对于理解算法意义是大有裨益。
3 结语
本文首先分析了《数据结构》课程教学中存在的实际问题及其产生的具体原因。然后结合CDIO国际工程教育的先进理念，主要针对于实践性教材编写、师生在教学中的角色转换、教学方法改进等三方面内容提出改进教学的具体策略。本文所进行的课程改革研究对加强学生课程内容理解，提高学生综合实践能力起到积极的作用。
参考文献
[1] 王刚.CDIO工程教育模式的解读与思考[J].中国高教研究，2009（5）：86-87.
[2] 武建华.基于ACM模式的数据结构实践教学改革与探讨[J].计算机教育，2007（12）：114-116.
[3] 张军科.项目教学法的特征及其对教师的要求[J].陕西国防工业职业技术学院学报，2009（3）：46-48.
[4] 万金华.基于CDIO模式的综合训练项目探索[J].现代企业教育，2009（4）：106-108.