基于CDIO模式推进数据结构课程实践教学改革

张毅智



基于CDIO模式推进数据结构课程实践教学改革

张毅智

(辽宁工业大学电子与信息工程学院，辽宁锦州 121001)

《数据结构》是一门实践性很强的专业核心课，实施教学改革前，课设布置题目知识点内容较单一，不需要学生进行创新思维的设计。从学生的认知规律以及学生不同个体差异来看，把一些难懂的、晦涩的抽象的东西原封不动地给出，采取传统的教学模式进行教与学存在弊端。本文通过在《数据结构》综合性课程设计中采用CDIO模式，从课设的内容选择、实施方法等方面进行的一系列改革探索，它的指导思想是以工程设计任务为导向，以培养学生创新能力、团队合作能力为主要目标。

CDIO模式；教学改革；创新意识

CDIO是Conceiving,designing,implementing and operating 的缩写，即“构思、设计、实现、运作”。2014-2015年度第一学期，我们对辽宁工业大学（以下简称我校）电信学院数据结构课程，以CDIO模式进行了数据结构课程设计教学模式的探索。

数据结构课程是一门实践性很强的专业核心课程，将CDIO教学模式在数据结构课程设计运用，就是培养学生创新能力、分析设计能力和团队合作能力的重要途径。培养学生充分考虑数据结构特性、响应速度、处理时间、存储空间和单位时间的处理量技术参数，鼓励学生自己去尝试各种设计方案，找出最有效的解决办法，着重培养学生专业能力、分析设计能力和合作能力。

一、传统实践教学存在的问题

实施教学改革前，传统的数据结构的课程设计是一般性设计。课设布置题目是针对教学内容的小型练习题，让学生独立完成程序设计与实现。从学生的认知规律以及学生不同个体差异来看，把一些难懂的、晦涩的、抽象的东西原封不动地给出并采取传统的教学模式进行教与学有几点弊端:

第一，学生在毫无知识背景的前提下，要完全理解这些抽象概念及抽象数据类型比较困难。

第二，课设涉及到的知识点内容单一，不需要学生考虑创新思维方面的设计方案。只要将课堂讲过的内容直接拿来用就可以，对于课设中各种技术参数的要求可以说没有理解，导致设计解决方案不是最合适的。课程设计没有达到预期收获。

第三，学生缺乏团队合作过程，自己完成一个小型题目，在设计方案和算法设计过程中锻炼的层次和涉及面都比较窄。没有体现数据结构在处理大规模复杂问题时才能体现出的优势，使学生没有真正认识数据结构存在的意义。对以后学生参加实践类课程活动有很大影响。

二、课程设计的改革措施

《数据结构》课程设计采用了CDIO教学模式，强调知识的综合运用，锻炼学生对复杂问题进行分析与求解的能力，在项目实施过程中始终围绕“构思、设计、实现、运作”。它的指导思想是：以工程设计任务为导向，以培养学生创新能力、团队合作能力为主要目标。

通过利用综合性课程设计，培养学生进行复杂程序设计这个主线，将学生在课堂上所学的比较抽象的理论知识具体化，提高了理论和实践相结合的能力。具体做法如下：

（一）课程设计内容改革

第一，从课程设计选题上精心准备:需要介绍题目内容，介绍算法产生的背景。明确数据内在的必然联系，分析数据的逻辑结构；确定解决问题所需要用到的算法及设计参数的要求，设计数据的存储结构；解决该课设到底应该怎么做的问题。题目规模适宜，课程设计题目覆盖的知识点应尽可能避免单一，设计内容要新，具有综合性。

第二，扩大知识面:要求学生从需求分析开始，通过查找大量的资料，充分理解设计技术参数的要求及实现方式，根据设计要求对空间复杂度、处理时间、时间复杂度和单位时间的处理量等技术参数，分析数据进行哪些操作，建立数据的存储结构。

第三，数据结构课程特点逻辑结构强，概念抽象，学生对于知识点的综合运用能力差。在课设中明确知识点的前后序关系和知识点的归属，解决学生只见树木不见森林的盲目性和随机性。

（二）课程设计实施方法

我们对辽宁工业大学电子与信息学院数据结构课程，以CDIO模式进行了数据结构课程设计教学模式的探索，并且实施如下改革：

第一，采用启发式的设计思路，引导学生围绕课程设计目标，通过查找与分析有关参考资料，培养和鼓励学生的学习兴趣，同时提高学生查阅资料的能力。

第二，让学生能够按照软件工程的思想进行软件的分析、设计与实现，提高学生实践动手能力和协作开发大型软件项目的能力。

第三，在项目实施中，进行探究式的学习，不应该只是“手把手”地教，要给学生留出发挥想象力和创造力的空间，激发学生创造的意识和能力。

第四，努力使学生对规范性的软件开发不仅仅是以实现相应的程序为目标，更重要的是培养学生今后从事软件开发所需要的各种能力与素质，包括测试能力和文档写作的能力。因此，在课程设计实施中，我们考察学生程序编写、测试以及实验报告撰写工作。

三、实践情况及效果

CDIO模式在国际高等教育中已有共识，通过实践，根据软件工程专业本科教学的培养目标，解决了传统教学方式存在的问题，提高了实践能力，体会到数据结构课程设计实践教学采用CDIO模式，突出了学生在理论教学与实践教学过程中的主体地位，提高了教学的针对性和实效性。

将CDIO教学模式引入到数据结构课程设计教学中，改变了该课程的教学理念，重理论，轻实践；重课堂，轻课外。改变了教师单向的知识传授与学生被动接受之间的教与学模式，实践情况及效果表现在：

（1）学生学习方式发生了转变，从被动接受知识，到主动查阅资料，对于题目要求的设计技术参数有了进一步理解，使学生学会分析和研究计算机处理的数据结构的特点，分析数据的逻辑结构及设计存储结构，设计算法的基本思想，提高了理论和实践相结合的能力。对知识有比较全面深刻了解，实际解决问题的能力有了明显的提升。

（2）采用CDIO教学模式，对于课程设计题目精心安排，给学生留出发挥想象力和创造力的空间，提高了学生运用知识分析问题和解决问题的能力。培养学生的创新能力和创造性思维。

（3）实践中，培养学生充分考虑数据结构特性、响应速度、处理时间、存储空间和单位时间的处理量技术参数，鼓励学生自己去尝试各种设计方案，找出最有效的解决办法。着重培养学生专业能力、分析设计能力和合作能力。

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(责任编校：付春玲)

2016-09-01

2012年辽宁工业大学教学改革研究项目（2012028）

张毅智(1963-)，女，辽宁锦州人，副教授。

10.15916/j.issn1674-327x.2017.03.032

G642.0

B

1674-327X (2017)03-0107-02