CDIO在《数据结构》课程教改模式中的应用

刘华敏

（安徽文达信息工程学院计算机工程学院，安徽 合肥 231201）

CDIO在《数据结构》课程教改模式中的应用

刘华敏

（安徽文达信息工程学院计算机工程学院，安徽 合肥 231201）

以应用型人才的培养目标、教学模式、师资力量及学生基础相对薄弱的情况作为研究对象，将CDIO的理念引入到《数据结构》的教改中，结合CDIO的思想，对教学内容进行优化，教学方法和实验课进行改革，提出一些想法，旨在消除学生学习《数据结构》产生的畏难情绪，提高抽象思维能力.

数据结构；CDIO；改革

0 引言

《数据结构》是计算机学科的骨干基础课程，是计算机、信息、自动化等专业学生必备的专业基础，是本科教学的重中之重.《数据结构》是比较难学的一门课程.因算法和数据结构抽象性的特点，很多初学者上课能听懂老师讲解的内容，实践课很难灵活运用所学的知识编写程序.然而实验课是培养学生的实践能力、思维发散与解决实际问题的一条有效途径.为了达到这个要求，实验课以项目设计为导向、以能力提升为需求的培养模式对当前的《数据结构》教学进行改革［1］.

1 《数据结构》的教学中存在的问题

《数据结构》的教学内容以抽象能力强、算法复杂等特点著称，学生学习时很难掌握所学的内容，这严重的影响了学生学习的积极性.为了能改变这种现状，针对当前高校《数据结构》教学中普遍存在的问题进行探讨：

1.1 基础知识比较薄弱

《数据结构》这门课程不仅要求学生逻辑思维与抽象能力强，而且要求能将抽象的思维与实际问题相结合，解决实际问题的能力.但应用型本科高校的学生基础较差，前驱课程C语言“指针”和“文件”这两部分的知识点因课时压缩，基本上处于零应用状态.随着《数据结构》课程内容的难度增大、越来越难理解，学生就出现了畏难的情绪，学习兴趣渐渐的减弱，甚至有部分学生开始厌学、逃课.

1.2 教学方面的不足

①学时压缩，理论与实验课的课时分配不成比例，影响实验课的教学效果.

②年轻教师在教学中离不开教材和课件，丢弃黑板的应用.

2 结合CDIO教育模式，对教学内容、教学方法及考试方式进行改革

CDIO工程教育的教学模式是将工程产品、生产流程和生产系统的生命周期抽象为“构思、设计、实施、操作”四个阶段，将CDIO的理念应用到教学中，根据教学内容设计通俗易懂的小项目，使学生在真实的情景中拓散思维，实现“做中学”，加强学生逻辑推理能力和系统思维能力的培养［5］.结合这个目标，从以下几个方面进行改革：

2.1 教学内容的调整

为使CDIO的培养模式能在数据结构教学中得到充分体现，采用探究式课堂教学(Inquiringbased Learning)和实践教学(Experimental Learning)新理念来贯穿整个教学［2］；其主要内容为：（1）更新教学观念，从传统的“老师要我学”转变到“我要学”的教学新理念，培养学生“好学”；（2）在教学过程中，将理论知识与实际问题相结合，从解决实际问题引出所学的理论知识，让学生学以致用.教学内容调整如表1所示：

表1 优化教学内容

2.2 教学方法的改革

针对应用型数据结构的教学，基于CDIO的教育模式的理念，改革传统的教学思路和方法，已成为目前教学改革探讨的对象.

（1）多媒体与黑板的有机结合

事实上,我国高校《数据结构》的教学仍以讲授为主，只是讲解相应的知识点时，打破传统的理论内容的教学，而是注重实用性的教学.例如讲解单链表的插入、删除时，老师用粉笔在黑板上画几个结点，边解释边连/删除结点的直观图操作，学生看到老师这准确、规范、精炼的语言表达能力和形象的操作，学生边听边思考，很容易接受后续的插入、删除算法的内容.老师在讲解折半查找算法时，可以用PPT动画演示low、high和mid值之间的转化关系，生动的箭头跳跃，告诉学生在满足什么条件下low、high值的修改；在讲解二叉树遍历时，先在黑板上绘制出一棵二叉树，以简单的先序“根左右”的规则进行遍历，充分发挥黑板的作用，学生跟着老师一起寻找“根”结点，绘出直观图活跃课堂气氛，营造轻松的学习氛围.然后讲解中序和后序遍历，学生就很容易把握遍历的思想，为“教学互长”提供新的方法.

(2)提高抽象思维能力的培养

算法是数据结构的精髓，抽象思维能力和逻辑结构是算法的灵魂［6］.老师在讲授教学内容时要重点阐述算法的思想，用动态的步骤而不能用实现的程序逐步演示算法的执行过程.对学生而言,抽象的算法听懂易、自己动手写就困难重重.为了提高学生的抽象思维能力的培养,一种简单有效的训练途径是锻炼学生的抽象表述能力，也是在学习《数据结构》时得到的一种难能可贵的训练机会.因此《数据结构》教改的过程中需强化学生的抽象思维能力的表达.

2.3 考核方式的改革

根据CDIO的第11项标准，科学构建“能力本位”的评价体系，对学生的个人能力和业务能力进行综合评价，扭转当前的“一张试卷定成绩”的传统课程考核方式［4］.对传统的考核方式进行改革，改革后的成绩合成为：考勤和态度20%，实践课(+报告)20%，项目和任务30%，期末考试30%.期末考试，采用笔试，题目由学院老师统一出题.从传统的单一的笔试转向综合能力的测评，平时上机实践能力较强的可以加分.

实践课：根据知识点的难易和学生完成的实际情况进行实验成绩的判定.

项目和任务：用虚拟的项目进行任务驱动设计个人项目、团队项目进行驱动，综合评价和评分，强调动手能力训练，强化实践技能培养.

表2 数据结构验证性实验题目

表3 数据结构设计性实验题目

3 实践教学的设计

因课时压缩，《数据结构》这门课程旨在培养学生将抽象思维能力转化为实际应用，解决实际问题.因此实验课根据教学内容灵活安排验证性与设计性实验，设计难度适中的题目，以供学生选题，积极的调动学生自主学习的兴趣.

等级1：学生按照软件的整个生存周期，从需求获取、需求分析、设计、编码实现到调试等阶段编写实现的程序.学生可以选择4人一组，分工合作，分数从90分计算.

等级2：学生查阅参考教材和Internet，设计简单的算法，编写程序和调试.学生可以选择3人一组，分工合作，分数从75分计算.

等级3：编写项目需求的流程图，能运行程序.学生可以选择2人一组，分工合作，分数从65分计算.

4 结束语

教学改革以CDIO“学生主动学习”标准为指导方针，围绕应用型本科高校的培养目标［3］，以社会需求操作技术性人才为依据，对学生的教学内容、教学方法和实验环境进行改革，让学生在实际问题的项目环境和素质教育环境中学习做人做事、与人和平共处，团结合作的能力.

［1］张铭，王腾蛟，赵海燕.数据结构与算法［M］.北京：高等教育出版社，2008.——普通高等教育“十一五”国家级规划教材.

［2］张铭，赵海燕等.北京大学“数据结构算法”教学设计［J］.计算机教育,2008，(20):5-11.

［3］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，（3）.

［4］李王国，张晓东，汪菊英.创新构建基于CDIO工程教育理念“3+1”人才培养模式的研究［J］.广东白云学院学报.2011，（1）.

［5］偶宝昌，卓敏，高健.基于CDIO理念的《路基路面工程》课程考核模式改革研究［J］.

［6］钟美.以培养应用型人才为目标的数据结构教学改革［J］.计算机教育,2014,(14):26-29.

［责任编辑：卓影］

Research on the M ode of Curriculum Reform of“Data Structures”Based on CDIO

LIU Hua-min
(Schoolof Comper Engineering,AnhuiWonder University of Information Engineering Hefei,231201)

According to the condition that the educational objectives,teaching model,teacher resource and the studentswhose applied professionals are relatively weak,the educationalmodel of CDIO advanced engineering is referenced in curriculum reform of<>.Conbied with CDIO idea we put forward some ideas to opitmize the teaching content,teaching methods and experimental courses reform,a eliminate students'afraid with data structure,to improve the cultivation of abstract thinking ability.

data structures;CDIO;reform

G 642

B

1672-402X（2016）02-0130-03

10.13408/j.cnki.gjsxb.2016.02.028

2015-12-06

安徽省省级质量工程教学研究重点项目“基于项目和实践技能的应用型本科《数据结构》课程教学改革研究”研究成果，项目编号：2014jyxm427

刘华敏（1978-），女，安徽安庆人，安徽文达信息工程学院讲师.研究方向：数据挖掘、程序设计和网页设计.