《数据结构》课程的教学改革创新研究

李立

【摘要】    “数据结构与”是计算机本科专业的一门重要的专业基础课程。该课程的教学创新体现在将本课程融入理工基础课程与专业课程中，将单一的课程教学发展为多门课程的技能交叉点，既为基础课程提供技术引导，也从专业课程中寻找技能应用情景，适应新工科课程改革的新方向。

【关键词】    数据结构    课程整合    新工科

引言：

进入新世纪的第二个十年，为适应经济社会发展新常态， 新工科教育的人才培养目标发生了巨大的的转变。互联网+云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术将成为构建计算机基础教育课程体系的核心内容。在建设计算机体系内的传统课程必须紧紧围绕其课程特色，发挥其通专交叉、专专交叉的作用，为理工科基础课程提供技术引导功能，在专业课程中寻找前沿应用情景以及结合课程使用的方法。

一、课程教学现状分析

计算机教学过程中出会现一部分学生觉得课程枯燥，难懂，不理解;另一部分学生死记硬背，应付考试，实践低能等现实问题。那么根本问题就在于课程的教学目标单一，教师只关注本课程的知识重、难点，课程间教学内容像是一座座孤岛，彼此间没有为学生提供清晰的信息关联引导和迁移过程。同时大学中各门课程的讲授方法区别于以往的教学方法，教师并非每天讲授课程内容，平均周学时为2～6学时，属于多专业课程交错进行的教学方式。大部分学生由于教学间隔时长大，又没有合理利用在校时间进行补充学习，而出现无法完成课程内容的有效衔接。

二、《数据结构》课程的教学整合方向

2.1与理工科基础课程整合，解决数值问题。

与理工科基础课程整合，解决数值问题，培养学生的科研思维，便于提升学生对基础学科的认知力。同时，学生通过借助基础学科的经典算法，理解如何将复杂的现实问题转化为计算机内部存储和处理的方法。

例：高等数学中微积分的算法求解过程借助计算机模拟实现。

例子中高等数学中微积分学是一门复杂的数学方法，也是理工科中最基础的课程。它区别于初等数学的教学理念，有着广泛的应用情景。然而学生在学习过程中总会遇到各种学习障碍，最终也只把它停留在考试层面而没有真正应用这种方法，解决实际问题。借助计算机程序，能够加深这种数学方法的具体实现逻辑，将复杂的数学语言处理成为真正的运算工具进而解决实际问题。同时能充分理解计算机的求解模式和方法，体会计算机在处理复杂问题的优越性。通过本课程在培养学生科研探究思维的同时，联系基础学科应用问题，从实际出发解决复杂问题，激发了学生对后续专业科目的学习兴趣。

2.3与专业课程整合，解决非数值问题。

将后继专业课程中的案例项目通过功能分解，把基础模块拿到本课程课堂中进行实践，如操作系统的作业调度算法的实现、数据库中数据清单的处理、神经网络算法搭建等案例。

例：在人工智能机器学习领域中，完成对数据文件中数据的预处理与组织形式以及对训练集、验证集与测试集的划分。（涉及数据接结构中对内存空间的划分与存储的教学内容）

在机器学习与模式识别领域，一般要将样本分成独立的三部分训练集（train set），验证集（validation set）和测试集（test set）。其中训练集用来估计模型，验证集用来确定网络结构或者控制模型复杂程度的参数，而测试集则检验最终选择最优的模型性能。

通过把专业课的教学案例引入本课程的教学环节中，帮助学生明确了专业方向，也拓展了领域视野。这种为专业课程作好知识铺垫和基础功能的迁移工作，可以帮助学生提前熟悉专业学习方向，加深对专业基本概念以及术语的理解，同时又对学生在学科方向的选择上起到引导作用，发挥出《数据结构与算法》的专业交叉的课程特色。

三、教学设计创新

在教学中，將教学过程分为三个阵地，包括：课前，课中，课后。

课前：为学生提供教材导读、学习任务、情景案例（从基础课、专业课和综合实训项目中选取）等学习资源，辅助学生完成课前预习准备。以小组形式展开课前学习，培养学生自学能力;以学习材料为出发点，将理论内容直观化;以提出问题为目标，培养学生思维能力。

课中：在课堂中，教师理论讲授以推演式教学方法组织课堂讨论，以阶梯式教学内容的设计来激发学生学习兴趣。实践项目安排提倡学习小组围坐，教师巡回学习小组之中;提倡以学生为中心，学生围绕学习任务自主探究与交流。教师下达任务书（图1），小组合作逐步确定研究问题的可行性，技术路线等环节，最终完成任务书填报;教师根据任务书，给予不同小组辅助问题解答以及个性化的指导直到完成项目论文，做出项目汇报。围绕着任务书展开学习研究工作，明确组内成员小组分工，既保证项目的顺利开展，又打破大锅饭的团队模式。

课后：引入小助教（学委、学习组长）机制。遵循当代大学生的心理特征，助教机制有效打破老师和学生之间的沟通障碍。课堂中自主提问的现象很少，跟学生长期的学习习惯有很大的相关性，但是不提问不代表没问题。所以建立答疑渠道尤为重要，增加中间层助教环节后，明显学生问题明显增多，教师答疑时间大大增加。

四、教学效果

针对课程的创新教学效果，设计调查问卷进行调研。问卷题目为 29 题，调查样本人数为 271人，答题时间在 160 秒到 536 秒之间。以下为部分被调查人员登陆 IP，同时所有登陆终端均为手机。

从问卷结果中显示，76%的学生对翻转课堂表示赞同，对于课前提供的预习资料65%以上学生表示合适，其中39%的学生希望提供微视频的方式。对于课程的学习76%的学生比较有信心，80%以上的学习没有加重学习负担。最后，学生门对老师的专业领域、教学过程是否轻松、教学语言生动均表示认同（表2-表7）。

五、结束语

本文研究了以《数据结构》课程为例的计算机课程体系围绕新工科建设展开的教学方法的研究。从学生学情现状分析，设计教学内容，明确教学目标，发挥《数据结构》的交叉特性，使其成为打造通专融合、专专融合的教学改革实践课程，帮助学生快速理解专业方向奠定了基础。

通过把专业课的教学案例引入本课程的教学环节中，帮助学生明确了专业方向，也拓展了领域视野。这种为专业课程作好知识铺垫和基础功能的迁移工作，可以帮助学生提前熟悉专业学习方向，加深对专业基本概念以及术语的理解，同时又对学生在学科方向的选择上起到引导作用，发挥出《数据结构与算法》的专业交叉的课程特色。

四、教学设计创新

在教学中，将教学过程分为三个阵地，包括：课前，课中，课后。

课前：为学生提供教材导读、学习任务、情景案例（从基础课、专业课和综合实训项目中选取）等学习资源，辅助学生完成课前预习准备。以小组形式展开课前学习，培养学生自学能力;以学习材料为出发点，将理论内容直观化;以提出问题为目标，培养学生思维能力。

课中：在课堂中，教师理论讲授以推演式教学方法组织课堂讨论，以阶梯式教学内容的设计来激发学生学习兴趣。实践项目安排提倡学习小组围坐，教师巡回学习小组之中;提倡以学生为中心，学生围绕学习任务自主探究与交流。教师下达任务书（图1），小组合作逐步确定研究问题的可行性，技术路线等环节，最终完成任务书填报;教师根据任务书，给予不同小组辅助问题解答以及个性化的指导直到完成项目论文，做出项目汇报。围绕着任务书展开学习研究工作，明确组内成员小组分工，既保证项目的顺利开展，又打破大锅饭的团队模式。

课后：引入小助教（学委、学习组长）机制。遵循当代大学生的心理特征，助教机制有效打破老师和学生之间的沟通障碍。课堂中自主提问的现象很少，跟學生长期的学习习惯有很大的相关性，但是不提问不代表没问题。所以建立答疑渠道尤为重要，增加中间层助教环节后，明显学生问题明显增多，教师答疑时间大大增加。

五、教学效果

针对课程的创新教学效果，设计调查问卷进行调研。问卷题目为 29 题，调查样本人数为 271人，答题时间在 160 秒到 536 秒之间。以下为部分被调查人员登陆 IP，同时所有登陆终端均为手机。

从问卷结果中显示，76%的学生对翻转课堂表示赞同，对于课前提供的预习资料65%以上学生表示合适，其中39%的学生希望提供微视频的方式。对于课程的学习76%的学生比较有信心，80%以上的学习没有加重学习负担。最后，学生门对老师的专业领域、教学过程是否轻松、教学语言生动均表示认同（表2-表7）。

六、总结

本文研究了以《数据结构》课程为例的计算机课程体系围绕新工科建设展开的教学方法的研究。从学生学情现状分析，设计教学内容，明确教学目标，发挥《数据结构》的交叉特性，使其成为打造通专融合、专专融合的教学改革实践课程，帮助学生快速理解专业方向奠定了基础。

引言：

进入新世纪的第二个十年，为适应经济社会发展新常态， 新工科教育的人才培养目标发生了巨大的的转变。互联网+云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术将成为构建计算机基础教育课程体系的核心内容。在建设计算机体系内的传统课程必须紧紧围绕其课程特色，发挥其通专交叉、专专交叉的作用，为理工科基础课程提供技术引导功能，在专业课程中寻找前沿应用情景以及结合课程使用的方法。

一、课程教学现状分析

计算机教学过程中出会现一部分学生觉得课程枯燥，难懂，不理解;另一部分学生死记硬背，应付考试，实践低能等现实问题。那么根本问题就在于课程的教学目标单一，教师只关注本课程的知识重、难点，课程间教学内容像是一座座孤岛，彼此间没有为学生提供清晰的信息关联引导和迁移过程。同时大学中各门课程的讲授方法区别于以往的教学方法，教师并非每天讲授课程内容，平均周学时为2～6学时，属于多专业课程交错进行的教学方式。大部分学生由于教学间隔时长大，又没有合理利用在校时间进行补充学习，而出现无法完成课程内容的有效衔接。

二、《数据结构》课程的教学整合方向

2.1与理工科基础课程整合，解决数值问题。

与理工科基础课程整合，解决数值问题，培养学生的科研思维，便于提升学生对基础学科的认知力。同时，学生通过借助基础学科的经典算法，理解如何将复杂的现实问题转化为计算机内部存储和处理的方法。

例：高等数学中微积分的算法求解过程借助计算机模拟实现。

例子中高等数学中微积分学是一门复杂的数学方法，也是理工科中最基础的课程。它区别于初等数学的教学理念，有着广泛的应用情景。然而学生在学习过程中总会遇到各种学习障碍，最终也只把它停留在考试层面而没有真正应用这种方法，解决实际问题。借助计算机程序，能够加深这种数学方法的具体实现逻辑，将复杂的数学语言处理成为真正的运算工具进而解决实际问题。同时能充分理解计算机的求解模式和方法，体会计算机在处理复杂问题的优越性。通过本课程在培养学生科研探究思维的同时，联系基础学科应用问题，从实际出发解决复杂问题，激发了学生对后续专业科目的学习兴趣。

2.3与专业课程整合，解决非数值问题。

将后继专业课程中的案例项目通过功能分解，把基础模块拿到本课程课堂中进行实践，如操作系统的作业调度算法的实现、数据库中数据清单的处理、神经网络算法搭建等案例。

例：在人工智能机器学习领域中，完成对数据文件中数据的预处理与组织形式以及对训练集、验证集与测试集的划分。（涉及数据接结构中对内存空间的划分与存储的教学内容）

在机器学习与模式识别领域，一般要将样本分成独立的三部分训练集（train set），验证集（validation set）和测试集（test set）。其中训练集用来估计模型，验证集用来确定网络结构或者控制模型复杂程度的参数，而测试集则检验最终选择最优的模型性能。

引言：

进入新世纪的第二个十年，为适应经济社会发展新常态， 新工科教育的人才培养目标发生了巨大的的转变。互联网+云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术将成为构建计算机基础教育课程体系的核心内容。在建设计算机体系内的传统课程必须紧紧围绕其课程特色，发挥其通专交叉、专专交叉的作用，为理工科基础课程提供技术引导功能，在专业课程中寻找前沿应用情景以及结合课程使用的方法。

一、课程教学现状分析

计算机教学过程中出会现一部分学生觉得课程枯燥，难懂，不理解;另一部分学生死记硬背，应付考试，实践低能等现实问题。那么根本问题就在于课程的教学目标单一，教师只关注本课程的知识重、难点，课程间教学内容像是一座座孤岛，彼此间没有为学生提供清晰的信息关联引导和迁移过程。同时大学中各门课程的讲授方法区别于以往的教学方法，教师并非每天讲授课程内容，平均周学时为2～6学时，属于多专业课程交错进行的教学方式。大部分学生由于教学间隔时长大，又没有合理利用在校时间进行补充学习，而出现无法完成课程内容的有效衔接。

二、《数据结构》课程的教学整合方向

2.1与理工科基础课程整合，解决数值问题。

与理工科基础课程整合，解决数值问题，培养学生的科研思维，便于提升学生对基础学科的认知力。同时，学生通过借助基础学科的经典算法，理解如何将复杂的现实问题转化为计算机内部存储和处理的方法。

例：高等数学中微积分的算法求解过程借助计算机模拟实现。

例子中高等数学中微积分学是一门复杂的数学方法，也是理工科中最基础的课程。它区别于初等数学的教学理念，有着广泛的应用情景。然而学生在学习过程中总会遇到各种学习障碍，最终也只把它停留在考试层面而没有真正应用这种方法，解决实际问题。借助计算机程序，能够加深这种数学方法的具体实现逻辑，将复杂的數学语言处理成为真正的运算工具进而解决实际问题。同时能充分理解计算机的求解模式和方法，体会计算机在处理复杂问题的优越性。通过本课程在培养学生科研探究思维的同时，联系基础学科应用问题，从实际出发解决复杂问题，激发了学生对后续专业科目的学习兴趣。

2.3与专业课程整合，解决非数值问题。

将后继专业课程中的案例项目通过功能分解，把基础模块拿到本课程课堂中进行实践，如操作系统的作业调度算法的实现、数据库中数据清单的处理、神经网络算法搭建等案例。

例：在人工智能机器学习领域中，完成对数据文件中数据的预处理与组织形式以及对训练集、验证集与测试集的划分。（涉及数据接结构中对内存空间的划分与存储的教学内容）

在机器学习与模式识别领域，一般要将样本分成独立的三部分训练集（train set），验证集（validation set）和测试集（test set）。其中训练集用来估计模型，验证集用来确定网络结构或者控制模型复杂程度的参数，而测试集则检验最终选择最优的模型性能。

图1   项目实践任务书

通过把专业课的教学案例引入本课程的教学环节中，帮助学生明确了专业方向，也拓展了领域视野。这种为专业课程作好知识铺垫和基础功能的迁移工作，可以帮助学生提前熟悉专业学习方向，加深对专业基本概念以及术语的理解，同时又对学生在学科方向的选择上起到引导作用，发挥出《数据结构与算法》的专业交叉的课程特色。

三、教学设计创新

在教学中，将教学过程分为三个阵地，包括：课前，课中，课后。

课前：为学生提供教材导读、学习任务、情景案例（从基础课、专业课和综合实训项目中选取）等学习资源，辅助学生完成课前预习准备。以小组形式展开课前学习，培养学生自学能力;以学习材料为出发点，将理论内容直观化;以提出问题为目标，培养学生思维能力。

课中：在课堂中，教师理论讲授以推演式教学方法组织课堂讨论，以阶梯式教学内容的设计来激发学生学习兴趣。实践项目安排提倡学习小组围坐，教师巡回学习小组之中;提倡以学生为中心，学生围绕学习任务自主探究与交流。教师下达任务书（图1），小组合作逐步确定研究问题的可行性，技术路线等环节，最终完成任务书填报;教师根据任务书，给予不同小组辅助问题解答以及个性化的指导直到完成项目论文，做出项目汇报。围绕着任务书展开学习研究工作，明确组内成员小组分工，既保证项目的顺利开展，又打破大锅饭的团队模式。

课后：引入小助教（学委、学习组长）机制。遵循当代大学生的心理特征，助教机制有效打破老师和学生之间的沟通障碍。课堂中自主提问的现象很少，跟学生长期的学习习惯有很大的相关性，但是不提问不代表没问题。所以建立答疑渠道尤为重要，增加中间层助教环节后，明显学生问题明显增多，教师答疑时间大大增加。

四、教学效果

针对课程的创新教学效果，设计调查问卷进行调研。问卷题目为 29 题，调查样本人数为 271人，答题时间在 160 秒到 536 秒之间。以下为部分被调查人员登陆 IP，同时所有登陆终端均为手机。

从问卷结果中显示，76%的学生对翻转课堂表示赞同，对于课前提供的预习资料65%以上学生表示合适，其中39%的学生希望提供微视频的方式。对于课程的学习76%的学生比较有信心，80%以上的学习没有加重学习负担。最后，学生门对老师的专业领域、教学过程是否轻松、教学语言生动均表示认同（表2-表7）。

五、结束语

本文研究了以《数据结构》课程为例的计算机课程体系围绕新工科建设展开的教学方法的研究。从学生学情现状分析，设计教学内容，明确教学目标，发挥《数据结构》的交叉特性，使其成为打造通专融合、专专融合的教学改革实践课程，帮助学生快速理解专业方向奠定了基础。

通过把专业课的教学案例引入本课程的教学环节中，帮助学生明确了专业方向，也拓展了领域视野。这种为专业课程作好知识铺垫和基础功能的迁移工作，可以帮助学生提前熟悉专业学习方向，加深对专业基本概念以及术语的理解，同时又对学生在学科方向的选择上起到引导作用，发挥出《数据结构与算法》的专业交叉的课程特色。

四、教学设计创新

在教学中，将教学过程分为三个阵地，包括：课前，课中，课后。

课前：为学生提供教材导读、学习任务、情景案例（从基础课、专业课和综合实训项目中选取）等学习资源，辅助学生完成课前预习准备。以小组形式展开课前学习，培养学生自学能力;以学习材料为出发点，将理论内容直观化;以提出问题为目标，培养学生思维能力。

课中：在课堂中，教师理论讲授以推演式教学方法组织课堂讨论，以阶梯式教学内容的设计来激发学生学习兴趣。实践项目安排提倡学习小组围坐，教师巡回学习小组之中;提倡以学生为中心，学生围绕学习任务自主探究与交流。教师下达任务书（图1），小组合作逐步确定研究问题的可行性，技术路线等环节，最终完成任务书填报;教师根据任务书，给予不同小组辅助问题解答以及个性化的指导直到完成项目论文，做出项目汇报。围绕着任务书展开学习研究工作，明确组内成员小组分工，既保证项目的顺利开展，又打破大锅饭的团队模式。

课后：引入小助教（学委、学习组长）机制。遵循当代大学生的心理特征，助教机制有效打破老师和学生之间的沟通障碍。课堂中自主提问的现象很少，跟学生长期的学习习惯有很大的相关性，但是不提问不代表没问题。所以建立答疑渠道尤为重要，增加中间层助教环节后，明显学生问题明显增多，教师答疑时间大大增加。

五、教学效果

针对课程的创新教学效果，设计调查问卷进行调研。问卷题目为 29 题，调查样本人数为 271人，答题时间在 160 秒到 536 秒之间。以下为部分被调查人员登陆 IP，同时所有登陆终端均为手机。

从问卷结果中显示，76%的学生对翻转课堂表示赞同，对于课前提供的预习资料65%以上学生表示合适，其中39%的学生希望提供微视频的方式。对于课程的学习76%的学生比较有信心，80%以上的学习没有加重学习负担。最后，学生门对老师的专业领域、教学过程是否轻松、教学语言生动均表示认同（表2-表7）。

六、总结

本文研究了以《数据结构》课程为例的计算机课程体系围绕新工科建设展开的教学方法的研究。从学生学情现状分析，设计教学内容，明确教学目标，发挥《数据结构》的交叉特性，使其成为打造通专融合、专专融合的教学改革实践课程，帮助学生快速理解专业方向奠定了基础。

通过把专业课的教学案例引入本课程的教学环节中，帮助学生明确了专业方向，也拓展了领域视野。这种为专业课程作好知识铺垫和基础功能的迁移工作，可以帮助学生提前熟悉专业学习方向，加深对专业基本概念以及术语的理解，同时又对学生在学科方向的选择上起到引导作用，发挥出《数据结构与算法》的专业交叉的课程特色。

三、教学设计创新

在教学中，將教学过程分为三个阵地，包括：课前，课中，课后。

课前：为学生提供教材导读、学习任务、情景案例（从基础课、专业课和综合实训项目中选取）等学习资源，辅助学生完成课前预习准备。以小组形式展开课前学习，培养学生自学能力;以学习材料为出发点，将理论内容直观化;以提出问题为目标，培养学生思维能力。

课中：在课堂中，教师理论讲授以推演式教学方法组织课堂讨论，以阶梯式教学内容的设计来激发学生学习兴趣。实践项目安排提倡学习小组围坐，教师巡回学习小组之中;提倡以学生为中心，学生围绕学习任务自主探究与交流。教师下达任务书（图1），小组合作逐步确定研究问题的可行性，技术路线等环节，最终完成任务书填报;教师根据任务书，给予不同小组辅助问题解答以及个性化的指导直到完成项目论文，做出项目汇报。围绕着任务书展开学习研究工作，明确组内成员小组分工，既保证项目的顺利开展，又打破大锅饭的团队模式。

课后：引入小助教（学委、学习组长）机制。遵循当代大学生的心理特征，助教机制有效打破老师和学生之间的沟通障碍。课堂中自主提问的现象很少，跟学生长期的学习习惯有很大的相关性，但是不提问不代表没问题。所以建立答疑渠道尤为重要，增加中间层助教环节后，明显学生问题明显增多，教师答疑时间大大增加。

四、教学效果

针对课程的创新教学效果，设计调查问卷进行调研。问卷题目为 29 题，调查样本人数为 271人，答题时间在 160 秒到 536 秒之间。以下为部分被调查人员登陆 IP，同时所有登陆终端均为手机。

从问卷结果中显示，76%的学生对翻转课堂表示赞同，对于课前提供的预习资料65%以上学生表示合适，其中39%的学生希望提供微视频的方式。对于课程的学习76%的学生比较有信心，80%以上的学习没有加重学习负担。最后，学生门对老师的专业领域、教学过程是否轻松、教学语言生动均表示认同（表2-表7）。

五、结束语

本文研究了以《数据结构》课程为例的计算机课程体系围绕新工科建设展开的教学方法的研究。从学生学情现状分析，设计教学内容，明确教学目标，发挥《数据结构》的交叉特性，使其成为打造通专融合、专专融合的教学改革实践课程，帮助学生快速理解专业方向奠定了基础。

通过把专业课的教学案例引入本课程的教学环节中，帮助学生明确了专业方向，也拓展了领域视野。这种为专业课程作好知识铺垫和基础功能的迁移工作，可以帮助学生提前熟悉专业学习方向，加深对专业基本概念以及术语的理解，同时又对学生在学科方向的选择上起到引导作用，发挥出《数据结构与算法》的专业交叉的课程特色。

四、教学设计创新

在教学中，将教学过程分为三个阵地，包括：课前，课中，课后。

课前：为学生提供教材导读、学习任务、情景案例（从基础课、专业课和综合实训项目中选取）等学习资源，辅助学生完成课前预习准备。以小组形式展开课前学习，培养学生自学能力;以学习材料为出发点，将理论内容直观化;以提出问题为目标，培养学生思维能力。

课中：在课堂中，教师理论讲授以推演式教学方法组织课堂讨论，以阶梯式教学内容的设计来激发学生学习兴趣。实践项目安排提倡学习小组围坐，教师巡回学习小组之中;提倡以学生为中心，学生围绕学习任务自主探究与交流。教师下达任务书（图1），小组合作逐步确定研究问题的可行性，技术路线等环节，最终完成任务书填报;教师根据任务书，给予不同小组辅助问题解答以及个性化的指导直到完成项目论文，做出项目汇报。围绕着任务书展开学习研究工作，明确组内成员小组分工，既保证项目的顺利开展，又打破大锅饭的团队模式。

课后：引入小助教（学委、学习组长）机制。遵循当代大学生的心理特征，助教机制有效打破老师和学生之间的沟通障碍。课堂中自主提問的现象很少，跟学生长期的学习习惯有很大的相关性，但是不提问不代表没问题。所以建立答疑渠道尤为重要，增加中间层助教环节后，明显学生问题明显增多，教师答疑时间大大增加。

五、教学效果

针对课程的创新教学效果，设计调查问卷进行调研。问卷题目为 29 题，调查样本人数为 271人，答题时间在 160 秒到 536 秒之间。以下为部分被调查人员登陆 IP，同时所有登陆终端均为手机。

从问卷结果中显示，76%的学生对翻转课堂表示赞同，对于课前提供的预习资料65%以上学生表示合适，其中39%的学生希望提供微视频的方式。对于课程的学习76%的学生比较有信心，80%以上的学习没有加重学习负担。最后，学生门对老师的专业领域、教学过程是否轻松、教学语言生动均表示认同（表2-表7）。

六、总结

本文研究了以《数据结构》课程为例的计算机课程体系围绕新工科建设展开的教学方法的研究。从学生学情现状分析，设计教学内容，明确教学目标，发挥《数据结构》的交叉特性，使其成为打造通专融合、专专融合的教学改革实践课程，帮助学生快速理解专业方向奠定了基础。

引言：

进入新世纪的第二个十年，为适应经济社会发展新常态， 新工科教育的人才培养目标发生了巨大的的转变。互联网+云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术将成为构建计算机基础教育课程体系的核心内容。在建设计算机体系内的传统课程必须紧紧围绕其课程特色，发挥其通专交叉、专专交叉的作用，为理工科基础课程提供技术引导功能，在专业课程中寻找前沿应用情景以及结合课程使用的方法。

一、课程教学现状分析

计算机教学过程中出会现一部分学生觉得课程枯燥，难懂，不理解;另一部分学生死记硬背，应付考试，实践低能等现实问题。那么根本问题就在于课程的教学目标单一，教师只关注本课程的知识重、难点，课程间教学内容像是一座座孤岛，彼此间没有为学生提供清晰的信息关联引导和迁移过程。同时大学中各门课程的讲授方法区别于以往的教学方法，教师并非每天讲授课程内容，平均周学时为2～6学时，属于多专业课程交错进行的教学方式。大部分学生由于教学间隔时长大，又没有合理利用在校时间进行补充学习，而出现无法完成课程内容的有效衔接。

二、《数据结构》课程的教学整合方向

2.1与理工科基础课程整合，解决数值问题。

与理工科基础课程整合，解决数值问题，培养学生的科研思维，便于提升学生对基础学科的认知力。同时，学生通过借助基础学科的经典算法，理解如何将复杂的现实问题转化为计算机内部存储和处理的方法。

例：高等数学中微积分的算法求解过程借助计算机模拟实现。

例子中高等数学中微积分学是一门复杂的数学方法，也是理工科中最基础的课程。它区别于初等数学的教学理念，有着广泛的应用情景。然而学生在学习过程中总会遇到各种学习障碍，最终也只把它停留在考试层面而没有真正应用这种方法，解决实际问题。借助计算机程序，能够加深这种数学方法的具体实现逻辑，将复杂的数学语言处理成为真正的运算工具进而解决实际问题。同时能充分理解计算机的求解模式和方法，体会计算机在处理复杂问题的优越性。通过本课程在培养学生科研探究思维的同时，联系基础学科应用问题，从实际出发解决复杂问题，激发了学生对后续专业科目的学习兴趣。

2.3与专业课程整合，解决非数值问题。

将后继专业课程中的案例项目通过功能分解，把基础模块拿到本课程课堂中进行实践，如操作系统的作业调度算法的实现、数据库中数据清单的处理、神经网络算法搭建等案例。

例：在人工智能机器学习领域中，完成对数据文件中数据的预处理与组织形式以及对训练集、验证集与测试集的划分。（涉及数据接结构中对内存空间的划分与存储的教学内容）

在机器学习与模式识别领域，一般要将样本分成独立的三部分训练集（train set），验证集（validation set）和测试集（test set）。其中训练集用来估计模型，验证集用来确定网络结构或者控制模型复杂程度的参数，而测试集则检验最终选择最优的模型性能。

图1   项目实践任务书

通过把专业课的教学案例引入本课程的教学环节中，帮助学生明确了专业方向，也拓展了领域视野。这种为专业课程作好知识铺垫和基础功能的迁移工作，可以帮助学生提前熟悉专业学习方向，加深对专业基本概念以及术语的理解，同时又对学生在学科方向的选择上起到引导作用，发挥出《数据结构与算法》的专业交叉的课程特色。

三、教学设计创新

在教学中，将教学过程分为三个阵地，包括：课前，课中，课后。

课前：为学生提供教材导读、学习任务、情景案例（从基础课、专业课和综合实训项目中选取）等学习资源，辅助学生完成课前预习准备。以小组形式展开课前学习，培养学生自学能力;以学习材料为出发点，将理论内容直观化;以提出问题为目标，培养学生思维能力。

课中：在课堂中，教师理论讲授以推演式教学方法组织课堂讨论，以阶梯式教学内容的设计来激发学生学习兴趣。实践项目安排提倡学习小组围坐，教师巡回学习小组之中;提倡以学生为中心，学生围绕学习任务自主探究与交流。教师下达任务书（图1），小组合作逐步确定研究问题的可行性，技术路线等环节，最终完成任务书填报;教师根据任务书，给予不同小组辅助问题解答以及个性化的指导直到完成项目论文，做出项目汇报。围绕着任务书展开学习研究工作，明确组内成员小组分工，既保证项目的顺利开展，又打破大锅饭的团队模式。

课后：引入小助教（学委、学习组长）机制。遵循当代大学生的心理特征，助教机制有效打破老师和学生之间的沟通障碍。课堂中自主提问的现象很少，跟学生长期的学习习惯有很大的相关性，但是不提问不代表没问题。所以建立答疑渠道尤为重要，增加中间层助教环节后，明显学生问题明显增多，教师答疑时间大大增加。

四、教学效果

针对课程的创新教学效果，设计调查问卷进行调研。问卷题目为 29 题，调查样本人数为 271人，答题时间在 160 秒到 536 秒之间。以下为部分被调查人员登陆 IP，同时所有登陆终端均为手机。

从问卷结果中显示，76%的学生对翻转课堂表示赞同，对于课前提供的预习资料65%以上学生表示合适，其中39%的学生希望提供微视频的方式。对于课程的学习76%的学生比较有信心，80%以上的学习没有加重学习负担。最后，学生门对老师的专业领域、教学过程是否轻松、教学语言生动均表示认同（表2-表7）。

五、结束语

本文研究了以《数据结构》课程为例的计算机课程体系围绕新工科建设展开的教学方法的研究。从学生学情现状分析，设计教学内容，明确教学目标，发挥《数据结构》的交叉特性，使其成为打造通专融合、专专融合的教学改革实践课程，帮助学生快速理解专业方向奠定了基础。

通过把专业课的教学案例引入本课程的教学环节中，帮助学生明确了专业方向，也拓展了领域视野。这种为专业课程作好知识铺垫和基础功能的迁移工作，可以帮助学生提前熟悉专业学习方向，加深对专业基本概念以及术语的理解，同时又对学生在学科方向的选择上起到引导作用，发挥出《数据结构与算法》的专业交叉的课程特色。

四、教学设计创新

在教学中，将教学过程分为三个阵地，包括：课前，课中，课后。

课前：为学生提供教材导读、学习任务、情景案例（从基础课、专业课和综合实训项目中选取）等学习资源，辅助学生完成课前预习准备。以小组形式展开课前学习，培养学生自学能力;以学习材料为出发点，将理论内容直观化;以提出问题为目标，培养学生思维能力。

课中：在课堂中，教师理论讲授以推演式教学方法组织课堂讨论，以阶梯式教学内容的设计来激发学生学习兴趣。实践项目安排提倡学习小组围坐，教师巡回学习小组之中;提倡以学生为中心，学生围绕学习任务自主探究与交流。教师下达任务书（图1），小组合作逐步确定研究问题的可行性，技术路线等环节，最终完成任务书填报;教师根据任务书，给予不同小组辅助问题解答以及个性化的指导直到完成项目论文，做出项目汇报。围绕着任务书展开学习研究工作，明确组内成员小组分工，既保证项目的顺利开展，又打破大锅饭的团队模式。

课后：引入小助教（学委、学习组长）机制。遵循当代大学生的心理特征，助教机制有效打破老师和学生之间的沟通障碍。课堂中自主提问的现象很少，跟学生长期的学习习惯有很大的相关性，但是不提问不代表没问题。所以建立答疑渠道尤为重要，增加中间层助教环节后，明显学生问题明显增多，教师答疑时间大大增加。

五、教學效果

针对课程的创新教学效果，设计调查问卷进行调研。问卷题目为 29 题，调查样本人数为 271人，答题时间在 160 秒到 536 秒之间。以下为部分被调查人员登陆 IP，同时所有登陆终端均为手机。

从问卷结果中显示，76%的学生对翻转课堂表示赞同，对于课前提供的预习资料65%以上学生表示合适，其中39%的学生希望提供微视频的方式。对于课程的学习76%的学生比较有信心，80%以上的学习没有加重学习负担。最后，学生门对老师的专业领域、教学过程是否轻松、教学语言生动均表示认同（表2-表7）。

六、总结

本文研究了以《数据结构》课程为例的计算机课程体系围绕新工科建设展开的教学方法的研究。从学生学情现状分析，设计教学内容，明确教学目标，发挥《数据结构》的交叉特性，使其成为打造通专融合、专专融合的教学改革实践课程，帮助学生快速理解专业方向奠定了基础。