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新工科背景下数据结构与算法课程教学改革创新

2022-09-18  |  点击:  |  栏目:论文中心

本文作者:黄鸿柳 发表期数:现代职业教育 2022年28期 本文字数:2507

  [摘           要]  近年来,国家大力推行和实施大数据发展战略,推动和促进大数据产业的发展。为了应对大数据时代的到来,教育部积极推行新工科建设。作为计算机专业的基础课程,数据结构与算法课程传统的教学已无法满足新形势下的要求。针对教学中存在的问题,提出以学生为主体、教师为主导、案例导向、理论向实践转换的教育教学理念,实现了数据结构与算法课程与专业能力、特色育人、实践创新紧密联系。构建了“整合教学资源、完善教学体系、创新教学模式、融合教学育人、突出教学效果”的创新举措,全面提升学生的能力,实现人才培养的目标。
  [关    键   词]  新工科;数据结构与算法课程;教学改革
  [中图分类号]  G642                    [文献标志码]  A                  [文章编号]  2096-0603(2022)28-0118-03
   一、引言
   近年来,由于科技以及互联网行业的飞速发展,人们的生活方式发生了巨大的改变,获取的信息开始变得既快捷又丰富,也推动我们进入了一个“大数据时代”。国家大力推行和实施大数据的发展战略,推动和促进大数据产业的发展。为了应对大数据时代的到来,教育部积极推行新工科建设,为新兴产业培养具有创新能力、实践能力的复合型人才[1]。物联网工程、计算机科学与技术、数据科学与大数据技术等专业被列为新工科建设的目标。三部委联合印发的《关于引导部分地方普通本科高校向应用型转变的指导意见》明确提出培养应用型技术技能型人才是应用型本科院校的定位。在大数据时代的背景下,培养高素质应用型技术技能人才,使其适应时代变化,是计算机专业课程教学的改革目标。
   数据结构与算法是一门核心专业基础课,其着重培养学生运用数据结构和算法基本理论分析和解决问题的能力,为后续专业课学习提供理论基础。传统的数据结构与算法教学通常是从课程的知识体系角度出发,强调课程的教学内容,课程目标的设定更多考虑的是知识的完整性,而非学生学习课程之后应该获得的能力[2]。加之该课程内容较多、算法抽象、难度系数较高,学生对前期课程掌握不好,编程思维及能力较弱,致使学生在学习过程中逐渐失去信心。针对课程教学中存在的问题,提出遵循以学生为主体、教师为主导、案例导向、理论向实践转换的教育教学理念,提出了解决数据结构与算法实践教学瓶颈问题的方案[3],实现了数据结构与算法课程与专业能力、特色育人、实践创新紧密联系。构建了“整合教学资源、完善教学体系、创新教学模式、融合教学育人、突出教学效果”的创新举措,全面提升学生的实践创新能力。
   二、课程基本情况与目标
   数据结构与算法是一门专业核心基础课,其着重培养学生运用数据结构和算法基本理论分析和解决问题的能力,为后续专业课学习提供理论基础。其教学目标是培养学生运用数据结构和算法的知识来分析和解决问题,扩展学生的知识体系,引导学生自主研究和学习,培养学生的专业学习兴趣,鼓励学生勇于探索,积极创新,提高学生的团队协作能力,并为学生学习操作系统原理、数据库原理等后继课程奠定坚实的基础。在紧紧围绕如何建设应用型本科院校的前提下,积极探索课程的教学改革,完善教学大纲、授课计划、课程标准、教学设计及课件等。
   课程的知识目标使学生掌握集合、线性表、树、图四种不同逻辑结构的特征及存储形式;理解了现实世界具有不同逻辑结构的数据模型在计算机中是如何实现的;能力目标是通过本课程学习,学生理解原理,,掌握方法,熟练应用,能够创造性地应用各种数据结构和算法设计性能优、效率高、可读性强、易维护的程序,解決实际问题,提高学生的学习能力、探索研究的能力;价值目标是以立德树人为根本,实现专业课与思想政治教育的有机融合,将德育渗透、贯穿整个教学大纲中,帮助学生树立社会主义核心价值观、人生观、政治观、道德观和法治观,在教学中引入不同的实例扩展学生知识体系,引导学生自主学习、研究,鼓励学生勇于探索,敢于创新,潜移默化地感染学生,达到育人的目的。
   三、现有课程教学中存在的问题
   (一)缺乏专业能力的培养
   数据结构与算法课程是一门内容抽象、学习难度较大的专业课程,针对计算机专业一、二年级学生开设,此阶段的学生对于计算机专业充满好奇心,大一已经完成了计算机导论、高级语言程序设计-C语言、离散数学等课程的学习,熟悉C语言,对算法有一定的了解,能画出流程图。但对是否能学习和掌握编程方法疑虑,编程能力有限,缺乏实践经验。在实际教学中我们发现课程学习结束后,学生对学过的知识不知道如何应用到实践中,其原因在于:(1)该门课程具有较强的理论性和实践性,知识的理解相对比较抽象,难于掌握。(2)教师没有注意培养学生的兴趣,学生被动地接受知识。(3)由于课程内容较多,很多教师只注重各个知识点的介绍,而忽视了数据结构课程的整体性和连续性。作为核心专业基础课程,针对如何提高学生的专业技术能力,特别是实践编程能力的应用,体现应用型目标的培养是教学改革中迫切需要解决的问题。
   (二)缺乏特色育人的培养
   在传统模式教学过程中,教师通过传统的传授知识、举例、布置实验等实现教学。课程的教学目标在于让学生掌握基础知识和培养学生解决问题的能力,对学生的思想教育教学不明显。如何在新工科教学理念下融入育人特色,挖掘课程中蕴含的思政元素,发挥课程育人的作用,寓价值观引导于知识传授和能力培养中,培养符合社会主义建设要求的接班人也是教学改革中迫切需要解决的问题。

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