基于CDIO模式的数据结构实践教学改革

柴世红

摘 要：文章阐述了数据结构实践教学改革，介绍了CDIO的教学理念及如何将其应用在数据结构的实践教学中：实践教学的三次结构、实践教学的具体实施策略。

关键词：CDIO；数据结构；教学改革

一、CDIO教学理念

CDIO是麻省理工学院探索创立的工程教育理念，以真实软件系统为基础，将软件产品从构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Implement）和运作（Operate）的生命周期作为载体，教导学生分析问题、解决问题的手段和方法，让学生主动地把课程知识结构融入到学习、实践的过程当中，培养学生的工程实践能力[1]。我们在专业教学实践中，应用CDIO探索了专业实践课程新思路。

二、基于CDIO的实践教学架构

实验环节要求所有学生独立完成，在每个章节理论知识学习完成之后，对该知识点涉及的基本数据结构完成其设计、实现。不限定所使用的语言，可以采用C、Java、C++、matlab、Python语言等，鼓励学生学习新知识，激发学生学习兴趣。

课程设计环节以2～3人为小组进行，选用具有典型应用案例的问题作为实践题目，让学生讨论设计方案，完成算法实现。在这一过程中，培养锻炼学生的沟通能力、语言表达能力，并进行团队合作，这也是CDIO工程能力中强调的目标。

课外创新性实验项目环节，充分利用各级专业竞赛、学生社团活动、学生项目申报等途径组织培养有能力的学生参与软件产品开发。

三、实践教学实施

1.实施案例

根据CDIO的思想，实践教学的实施以软件系统开发生命周期作为流程，将软件产品开发过程中的工作步骤分解为需求分析、系统设计、算法编码、软件测试、运行结果分析五个环节。尤其在课程设计、课外创新性实验项目可依据该流程逐步地完成项目，从而将关于该应用涉及的基本知识、技术、开发平台、项目实施的基本策略汇聚成整体，对知识的应用有了更深层次的理解。

以“路径规划”应用课程设计为例，学生拿到项目任务及要求“对于某交通网络图，找到任意两点之间的最短路径”。先进行需求分析，按照软件工程文档规范建立需求分析报告，从而将问题研究透彻。在系统设计的过程中，考虑采用适合的数据结构来对交通网络建模，这个阶段教师可以适当引导，但是不要过多干预，提倡学生“主动学习”，让学生直接参与到软件项目的开发中，引导学生独立思考问题，让学生运用知识去操作、应用、主动解决问题和评测[2]，尽量避免让学生被动地接受知识。

在算法编码阶段，教师要重点训练学生应用已有技术解决问题的应用能力，编码能力有限的学生，可以在项目中分担部分任务，降低难度但仍有学习空间。在软件测试阶段全组共同参与，锻炼学生的交流能力。

运行结果分析阶段进行小组答辩，锻炼学生总结问题的能力和语言表达的能力。

2.实践教学实施保障

实践环节的教学需要软硬件条件的支撑。实验环节安排在专业实验室进行；课程设计依托实践实训基地完成；课外创新实验项目在学生社团工作室、项目工作室完成。

基础实验项目已经建成了相关指导性文件，并有实验任务，每个任务包括必做和可选任务，学生可根据实际情况完成。课程设计项目、实习项目已经建立了相应的项目库，学生可以选择题目完成。创新性实验项目主要由学生申报，学生可以自拟题目，也可以参与老师的科研教改项目完成。

四、结语

CDIO教学模式注重工程教育，强调学生的素质培养，教学要达到最优效果关键在于实践环节完成质量。对实践环节进行分层次设计，在實施过程中遵照软件生命周期展开。该教学模式强调学生用丰富的项目库作支撑，在不断提高教学质量的过程中，积累丰富的教学资源。

参考文献：

[1]朱亚玲，张睿敏.基于CDIO模式的软件技术专业教学改革[J].高教学刊，2016（2）.

[2]易著梁，黄 伟.基于CDIO教育模式软件技术专业项目教学实践[J].计算机教育，2010（11）.