基于CDIO 的数据结构课程教学改革与研究.pdf

ComputerKnowledgeandTechnology电脑知识与技术信息技术与课程整合本栏目责任编辑：贾薇薇第6卷第3期(2010年1月)基于CDIO的数据结构课程教学改革与研究宋桂娟，杨勇虎，王文生（大连东软信息学院计算机系，辽宁大连116023）摘要：数据结构课程是计算机程序设计的重要基础课程，但在教学过程中存在着一些问题，影响了该门课程的教学效果。该文从教学实践出发，提出了一些“数据结构”课程教学中存在的问题，并针对这些问题提出了基于CDIO教学改革方案。关键词：数据结构；CDIO中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1009-3044(2010)03-755-02TeachingReformandResearchBasedonCDIOinDataStructureCourseSONGGui-juan,YANGYong-hu,WANGWen-sheng(ComputerDepartmentofDalianInformationInstituteofNeusoft,Dalian116023,China)Abstract:Thedatastructurecourseisanimportantbasiccourseincomputerprograming,buttherearesomeproblemsinteachingandtheyhaveinfluencedteachingresults.ThispaperproposedthecorrespondingteachingreformmethodbasedonCDIO.Keywords:datastructure；CDIO1概述数据结构是计算机科学教育中的一门核心课程。它研究的是计算机科学技术领域里许多最基本的问题。通过本课程的学习使学生学会分析研究计算机加工的数据结构的特性，以便为应用中涉及到的数据选择合适的逻辑结构、存储结构及相应的运算方法，并培养学生的数据抽象能力，提高学生的专业素质，并为后续专业课程的学习提供必要的基础。然而，该课程理论性强，又较抽象和深奥的特点，往往造成学生对算法设计或程序设计中的技巧感到难以理解和掌握。因此，学生学习的兴趣和主动性不足、教学目标难以实现。2教学现状分析在当前高等工程教育中，越来越多的人们意识到，学生除了要具有扎实的专业技术知识，还必须拥有良好的团队协作精神、系统分析及实际动手能力，以便适应现代化工程团队、新产品及新系统的开发需求。目前，数据结构教学主要存在以下问题：1)授课主要以讲授理论知识为主，学生接触实践环节少，缺少对学生工程能力的训练；2)授课方法单一，是一种完全以教师为中心的传授接受式教学模式，难以激发学生的学习兴趣，调度学习积极性；3)学生的个人职业技能、团队协作与沟通的人际能力未能得到提高。因此，数据结构教学模式急需进行改革，让学生能够学以致用。3基于CDIO的数据结构课程教学改革3.1CDIO的基本思想CDIO是一种全新的国际化工程教育模式，是Conceiving，designing，implementingandoperating的缩写，即“构思、设计、实现、运作”。它是麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学在全球经济一体化的背景下，经过四年的研究而得出的成果。它的指导思想是：以诚信、职业道德培养为基础，以工程设计任务为导向，以培养个人能力(包括终生学习能力和实践能力)、团队能力和系统的适应与调控能力为主要目标，让学生以主动的、实践的、课程之间有联系的方式学习工程。CDIO强调在加强基础教育的同时，关注工程实践，加强实践环节；强调个人职业技能与人际沟通的技能并重；强调综合创新能力，与社会大环境协调发展。CDIO理念对培养计划、教学内容、教学方法等提出全面的指导。数据结构是计算机类课程中最具专业特色的一门基础课程，通过教学改革，完全可以将CDIO中的能力指标锁定在数据结构教学之中。3.2教学方法改革3.2.1问题式驱动教学数据结构讲授的算法都很抽象，容易产生枯燥乏味的感觉。为了激发学生的学习热情，培养学生分析问题、解决问题的能力，在教学过程中采用问题式驱动教学法。在知识点的讲授过程中采用“提出问题、分析问题、解决问题”的模式，引导学生由生动的实例过渡到数据结构的算法中。例如：在讲最短路径时，首先提出：“如果你去华东五市旅游，你怎样安排行程使花费最少？”让学生发表自己的想法。进而就此问题引导他们使用Dijkstra算法来解决，然后讲述这个算法，最后对应到程序上去。通过这种方式调动学生的主动性，营造活跃和谐的课堂气氛。这种方法不但给学生提供了充分的思考、质疑探究和创新的空间，而且学生边学边做，会对所学的知识理解得更加深入。收稿日期：2010-01-05作者简介：宋桂娟（1978），女，硕士，讲师，主要研究方向为人工智能、数据挖掘、粗糙集等。ISSN1009-3044ComputerKnowledgeandTechnology电脑知识与技术Vol.6,No.3,January2010,pp.755-756E-mail:kfyjcccc.net.cnhttp:/www.dnzs.net.cnTel:+86-551-56909635690964755ComputerKnowledgeandTechnology电脑知识与技术本栏目责任编辑：贾薇薇信息技术与课程整合第6卷第3期(2010年1月)3.2.2以实用为导向的教学教学要从实用性激发学生的兴趣，打消学习数据结构无用的顾虑。数据结构内容理论性强，学生不清楚学有何用，往往在学习中表现疲惫。在教学过程中，结合实例可大大激发学生的兴趣。调动学生的学习积极性。例如，利用“栈”和“队列”解决停车场管理计费。某停车场是一个只有一个大门进出。可停放n辆车的狭长通道(通道就要采用“栈”的结构)。汽车在停车场内按车辆到达时间的先后顺序依次排列(只要停车场通道未满则一直“进栈”)，如车场内已停满n辆车，则后来的汽车只能在门外的便道上等候(便道就是一个“队列”)，一旦有车开走，则排在便道上的第一辆车即可开入(“队列”的第一个元素进栈)；当停车场内某车辆要离开时，在它之后进入的车辆必须先退出停车场为它让路(让路的过程就是“退栈”，使要离开的车辆称为“栈顶”元素，实现该过程还需要多一个辅助栈作为临时存放退栈的车辆)，待该车辆开出大门外，其它车辆在按原来的顺序进入停车场(辅助栈中的车辆“退栈”重新进入通道)，每辆停放在车场的车在离开停车场时必须按它停留的时间长短缴纳费用。通过实际用例既形象又直观，使学生认识到数据结构的算法不是孤立和刻板的，进而使学生明白结构与算法的作用，从而提高学生运用算法解决实际问题的能力。3.2.3工程项目教学法为了提高学生综合运用所学专业知识，分析、解决实际问题的能力。教学过程中可以采用以项目为导向的教学。项目教学，是师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动。它可以将学习者融入有意义的任务完成的过程中，让学生有目标地自主学习；同时，要求学生在学习工程中，通过自己的实践进行知识建构和技能训练。1）确定项目任务教师根据学生的状况、教学内容和教学目的，结合知识点，制定具有实用性的项目。在教学过程中首先要提出项目任务设想，按照软件开发的过程，与学生一起讨论项目的目标和任务。最终确定项目完成的功能，使学生带着明确的目的去汲取知识，有效减少学习的盲目性；然后，随着教学内容的展开，教师依据所给的综合项目来安排大部分子项目内容的讲授；最后，在进行综合项目设计的时候，指导学生们以个人或小组的形式利用所学过的子项目知识进行项目扩展和链接。生成一个综合项目。2）细化项目，完成任务理论授课时，针对项目任务分析知识点。自然引出数据的结构和需要用到的算法。例如，对于线性结构的使用，要求学生完成一个简单“学生成绩管理系统”；对于图形结构的学习。要求学生完成“城市地理信息系统”。引导学生从分析项目任务到数据结构分析。最终课堂上先用自然语言讲清楚该项目的解决方法，即项目的算法，然后借助教材或教辅材料，仔细讲解用类C语言表达的本项目的算法。再由教师或优秀的学生用C语言示范出大部分程序，让学生上机时补充完整并调试成功。4结束语本文针对当前数据结构课程教学过程中存在的一些问题，在CDIO教学理念的指导下，从数据结构教学方法方面进行改革，探讨了问题式驱动教学、以实用为导向和工程项目教学法。参考文献：1陶勇芳，商存慧CDIO对高等工科教育创新的启示J中国高等教育,2006(11)2李红霞，王光基于CDIO的软件工程课程教学模式的改革与研究J中国科技博览,2009(12)3陆小华，熊光晶，陈珠琳设计导向的工程教育改革理念J高等工程教育研究,2007(6)4郭韶升,张炜数据结构课堂教学研究与实践J机械管理开发,2007(10).756