教学与科研关系的思考及其在数据结构课程建设中的实践

贾海洋，杨 博，虞强源，朱允刚，刘大有

（1.吉林大学 计算机科学与技术学院, 吉林 长春130012；2.吉林大学 软件学院，吉林 长春130012；3.符号计算与知识工程教育部重点实验室, 吉林 长春130012）

教学与科研关系的思考及其在数据结构课程建设中的实践

贾海洋，杨 博，虞强源，朱允刚，刘大有

（1.吉林大学 计算机科学与技术学院, 吉林 长春130012；2.吉林大学 软件学院，吉林 长春130012；3.符号计算与知识工程教育部重点实验室, 吉林 长春130012）

分析教学与科研对立与统一的关系问题，指出二者关系对于社会发展、高校发展以及教师个人发展的重要意义，结合国家级精品课数据结构的建设过程说明如何做到教学与科研的统一，介绍两则实验题目和创新实验的设计原则。

教学与科研；数据结构；实验教学

1 背 景

教学与科研是大学教师的两项主要工作,也是大学核心竞争力的主要体现。教学和科研工作二者之间存在着复杂的关系，两者既相互促进又相互矛盾。教学与科研之间的关系是教育研究者、实践者持续关注的重要问题。正确处理好两者之间的关系，对于社会的发展、高校的发展以及教师个人的发展都具有十分重要的意义。

在大学创立之初，教学是大学唯一的职能，大学的主要目标是传授知识[1]。随着时间的推进，高等教育的社会价值发生了变化,大学的职能在诸多外部因素的影响下发生着转变：大学与社会的关系由彼此远离逐渐走向相互依存；大学逐渐由精英教育走向大众化教育[2]。

这种变革也赋予大学的教学与科研以新的意蕴。为满足社会对科技进步的要求,大学被视为科技创新的动力站，其科研职能不断被强化,甚至有取代教学成为其基本职能的趋势。最近几十年来，许多国家的高校都不同程度地出现科研高于和重于教学的趋势，现实中大学教学与科研的关系呈现出扭曲的发展态势,导致教学与科研失去了平衡[3]。教师虽普遍存在教学与科研关系相统一的信念，但其行动却呈现出教学与科研分离，甚至 “重科研轻教学”的倾向[4]，而且这一现象并非我国独有[5]。有学者认为，虽然两者在大学的发展史上有过相对协调的阶段，但矛盾多于协调[6]。

因此，如何处理教学与科研之间的关系，持续受到教育研究者、实践者和管理者的思考和探讨[7]。

2 探讨与思考

教学与科研之间既对立又统一，统一性在于，高校教师的教学工作与科研工作目标均是为了履行高校所承担的职责的一部分，都是推动高校发展的重要力量，两者在这点上并没有根本的冲突与矛盾。教学与科研之间还存在着矛盾和对立：首先，教师教学所占的时间越多，必然在科研方面的时间和精力就减少，因此，客观上，两者在时间和精力的分配上存在着矛盾；其次，两者的侧重点不同，教学主要是为了传授知识，而科研是创造知识，两者对教师能力的要求有所不同。

大学所承担的社会职责主要有：①通过教学培养人才；②通过科研发展科学；③直接为社会服务。不同的大学在上述职责的侧重及定位上不尽相同。例如，一些重点大学被政府视为科技创新的动力站, 其科研职能不断被强化。与此同时，为满足培养应用型人才的需求,一大批应用型大学,其教学职能居于绝对优势地位。有研究者依据大学的侧重及定位不同将其划分为4种类型：研究型；研究教学型；教学研究型；教学型。因此，高校教师在处理教学与科研之间的关系时，首先要明确自身所在学校的职责、目标及定位，不同类型的大学应该有所区别。在明确学校定位的基础上，使得教学与科研工作统一于该校的定位。从而在教学与科研实践中，教学与科研工作所需投入时间和精力的比例分配与学校的定位一致，在这一框架之下，教学与科研可以趋向于更好地履行高校职责这一总体目标。

教师胜任力特征模型由学术能力、教学能力和教学态度3个特征因子构成[8]。在分析教学与科研工作关系时，某些惯性思维简单地认为科研可能会消极地影响教学，实际上这种影响往往是由于未能处理好时间和精力的分配，造成科研工作对教学态度的负面影响，并非教学能力本身[9]。教学和科研可以紧密结合，实现教学与科研相长：教学为科研明确了方向；科研是教学的基础。教学与科研是相辅相成、互相作用的，两者密不可分、互相促进[10]。适度的科研先行并不必然会造成教学的弱化；相反，提升教学质量的一个重要途径就是先建设好高水平的科研平台，然后再把这种科研优势反哺到教学中，从而提升教学质量。因此，要谨防“教学—科研”二分思维，将科研仅仅作为研究型大学的专利，削弱甚至剥夺教学研究型和教学型学校的科研职能[11]。

3 在数据结构课程中的实践

数据结构是计算机专业最重要的专业技术基础课程和核心课程之一，是学生进一步深入学习和开展高层次研究的学科基础必修课。吉林大学数据结构课程被评为2003年度首批国家级精品课程，在课程建设与改革过程中，教学团队力图激发学生兴趣，提高学生的教学参与度。

我们针对实验教学环节进行一系列尝试，开展“创新实验”：实验教学是课堂理论教学的延伸和补充，是数据结构课程教学中不可缺少的一个重要环节，通过实验教学可以培养学生发现、分析和解决问题的能力以及编程能力，对于学生综合素质的提高具有十分重要的作用。创新实验是实验教学的一个重要环节，该实验的目的是培养学生通过自学新知识，运用所学数据结构、算法和数学知识，解决科学研究中的问题，以激发学生的科研兴趣、培养其科学研究能力和团队协作能力。

实验一：

[实验目的]

综合运用数据结构中图的相关知识以及组合数学及算法分析的知识，在查阅文献的基础上设计并实现程序，并对算法进行优化和分析。

[实验内容及要求]

现实世界中，很多问题可以抽象成有向无环图（directed acyclic graph，DAG），例如，用于任务管理的AOE网（activity on edge network）、人工智能领域中处理不确定性的贝叶斯网（Bayesian Network）。

设计并实现如下程序：给定n个不同的结点，生成包含这n个结点的所有DAG，并讨论DAG数量和n之间的关系，见表1，尝试给出通项公式，分析算法的时间复杂性。

[测试数据]

表1 n=1…6 的有向无环图的个数

实验二：

[实验目的]

了解组合优化和数据结构中线性表、查找、排序等知识之间的关系，初步了解遗传算法及随机数在遗传算法中的使用。在查阅文献的基础上设计并实现遗传算法。

[实验内容及要求]

组合优化（combinatorial optimization）问题是计算机研究领域中的一个重要问题，其目标是从组合问题的可行解集中求出最优解。组合优化的形式化定义为：

Ω={S1，S2，… ，Sn}为所有状态构成的解空间；

C(Si)为状态Si对应的目标函数值;

要求寻找最优解S*，使得C(S*)≤C(Si)∀Si∈Ω;

组合优化过程可以近似地描述为一个搜索过程（这一描述方式并不十分准确。例如，某些构造型优化方法并非搜索过程，但有助于我们理解组合优化问题）：待查找文件即为解空间，每条记录对应一个状态，记录的关键词为目标函数值，组合优化的目的则是查找关键词最小的记录（最优解）。

这一看似简单的问题，在某些情况下却是无法解决的。例如，当解空间十分巨大，算法无法遍历所有状态，不能找到最优解，在实际应用中只能找到一个近似最优解。目前，许多组合优化问题仍然是计算机科研领域中有待解决的开问题（opening question），遗传算法（Genetic Algorithm，GA）是一种解决组合优化问题的方法，请实现该算法并使用该算法解决任意一个自行设计的组合优化问题。

上述创新实验在教学实践中取得了很好的教学效果，调动了学生的积极性、主动性，显著提高了学生的兴趣和教学参与度。同时，将教学与科研紧密结合，充分体现了教学与科研的一致性，是处理好教学与科研关系的一个典型案例。

4 结 语

如何处理教学与科研之间的关系是重要的研究课题，这一问题源于教学和科研实践，而一切讨论最终应归于实践。创新实验是在教学科研实践中遵循上述理念的一个具体实例。

[1] John H N. The idea of a university[M]. London: Longman,1853.

[2] 李泽彧, 曹如军. 大众化时期大学教学与科研关系审视[J]. 高等教育研究, 2008(3): 51-56.

[3] 刘荣暄. 也谈高校教学与科研的关系[J]. 高等教育研究, 1987(3): 29-31.

[4] 吴洪富, 刘献君. 大学场域变迁中的教学与科研关系[J]. 高等教育研究, 2013(10): 88.

[5] 吴薇. 中荷研究型大学教师教学科研关系观之比较——基于莱顿大学与厦门大学的调查[J]. 高等教育研究, 2010(5): 90-97.

[6] 赵婷婷. 从大学与社会的矛盾看教学与科研的关系[J]. 高等教育研究, 1999(2): 50-53.

[7] 张晓鹏. 当前特别要注意纠正重科研、轻教学的思想吗?[J]. 高等教育研究, 1986(3): 48-53, 67.

[8] 周光礼, 马海泉. 教学学术能力:大学教师发展与评价的新框架[J]. 教育研究, 2013(8): 37-47.

[9] 周川. 教学与科研结合——培养大学生创造能力的必由之路[J]. 高等教育研究, 1987(4): 79-83.

[10] 韩媛, 范武邱. 以教学带科研 以科研促教学[J]. 中国高等教育, 2015(Z3): 69-71.

[11] 李俊杰. 科研反哺教学的合理性及地方高校因应策略[J]. 教育研究, 2012(3): 53-56, 70.

（编辑：郭田珍）

1672-5913(2017)02-0038-03

G642

吉林省高等教育教学改革研究课题“数据结构创新实践教学体系建设与改革”；吉林大学青年教师教学能力发展项目（2015QNZD008）；吉林大学本科“十三五”规划教材立项（《程序设计基础》《数据结构》）。

贾海洋，男，副教授，研究方向为计算机教育、知识工程、机器学习、概率图模型等，jiahy@jlu. edu.cn。