“数据结构与算法”迭代式教学探索与实践.pdf
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1、1202023 年/第 21 期/7 月“数据结构与算法”迭代式教学探索与实践杜康宁(北京信息科技大学信息与通信工程学院北京100101)摘 要文章以通信工程专业为例,阐述了数据结构与算法课程教学改革对提升非计算机专业大学生编程能力的重要性,提出了迭代式案例教学的课程设计思路,结合现代教学设计优化原则,如 OBE、SPOC、BOPPS 与案例教学,设计了打车系统教学案例体系,通过对课堂授课方式进行改革,从而提高学生的逻辑思维能力和编程能力。关键词迭代式教学;数据结构与算法;案例式教学中图分类号:G424文献标识码:ADOI:10.16400/ki.kjdk.2023.21.037Explora
2、tion and Practice of Data Structure and AlgorithmIterative TeachingDU Kangning(SchoolofInformation CommunicationEngineering,BeijingInformation ScienceandTechnology University,Beijing100101)AbstractTakingcommunicationengineeringmajorasanexample,thispaperexpoundstheimportanceofdatastructureandalgorith
3、mcoursereformtoimprovetheprogrammingabilityofnon-computermajorstudents.Then,thecoursedesignidea of iterative case teaching is proposed.Finally,combining with modern teaching design optimization principlesincluding OBE,SPOC,BOPPS and case-based teaching,this paper designs teaching case system based o
4、n taxi system.Reform and practice of classroom teaching methods enhance students logical thinking ability and programming ability.Keywordsiterative teaching;data structure and algorithm;case-based teaching1 问题提出数据结构与算法是通信工程等信息类相关专业的一门重要的专业核心课。该课程同时配备有数据结构与算法课程设计实训环节。数据结构与算法课程的教学目标是培养学生的编程能力,让学生具备“发现
5、问题,分析问题,解决问题”的能力。通过数据结构与算法这门课,期望构建通信工程专业本科生的编程基础,让学生具备编程思想,并能用编程解决实际问题。通过对电子信息类专业毕业后 35 年学生的调查1,毕业生认为影响就业的五大关键能力是:电脑编程、解决复杂问题、谈判技巧、主动学习以及有效的口头沟通能力。值得注意的是,这五大能力中,只有电脑编程属于专业技能,其余四项都是非专业的通用技能。调查还发现,绝大部分电子信息类毕业生的编程能力是在就业后参加实际工程项目中建立起来的,在毕业时仍然处于“欺软怕硬”(软件编程不会的同时又惧怕硬件设计)的状态。就当前企业对软件开发人才的需求进行调研,发现从事软件开发工作的人
6、员中 70%是非计算机专业2。综上所述,尽管社会对具备编程能力的非计算机专业人才存在巨大缺口,但目前非计算机专业的绝大多数毕业生并不具备编程能力3。为分析通信专业毕业生存在编程能力不足的原因,本文对比了计算机专业和通信工程专业数据结构与算法课程的前期先导课程,发现在计算机专业的培养计划中,数据结构与算法前期先导课程十分丰富,经过前期丰富的课程打牢基础,学生后续对数据结构与算法的掌握就更加容易;而通信工程专业的先导课程非常少。由此本文发现编程训练关系着学生编程思维的构建与编程能力的提升,而缺乏充分的编程训练是非计算机专业大学生编程能力薄弱的主要原因。此外,当前的数据结构与算法课程教学往往以知识体
7、系为出发点,重点在于教学内容,课程目标更多地考虑了知识的完整性,而非学生在学习课程后应具备的能力。为此,通过优化数据结构与算法课程的教学方式,让学生在不增加课上学时的条件下具备编程能力已成为通信工程专业教学改革的重点工作。迭代式案例提供了可运行的系统,降低了学生上手编程的门槛,将实践拆分为多个阶段的任务,降低了每个阶段的难度,学生能够在每次完成一个小功能后体会到获得感,激发其对编程的兴趣。因此,课程组提出数据结构与1212023 年/第 21 期/7 月算法的迭代式案例教学,设计了打车系统教学案例体系,以迭代的方式将教学案例与课程知识点进行一一对应,提高学生的软件编程能力。2 迭代式教学设计的
8、优化原则本文以OBE、SPOC、BOPPPS与案例教学作为迭代式教学优化设计的四大基本原则,开展迭代式教学探索与实践。首先,成果导向教育(Outcomes-Based Education,OBE)是一种教育模式,旨在培养学生获得成功所需的知识、技能和素质4,而数据结构与算法的直接成果就是要让学生具备编程的思想与能力。其次,小规模限制性在线课程(Small Private OnlineCourse,SPOC)5通过将教学、视频等元素进行有机结合,为学习者提供了更全面、深入的学习体验。通过选用优质的数据结构与算法 SPOC 课程让学生进行学习,再辅助现场的案例实践探索与讨论更能够提升学生的课程参与
9、度。此外,BOPPPS教学模式6强调学生应积极全面地参与学习,而非被动接受。该模式还特别注重获取学生的即时反馈,以便调整接下来的教学活动,从而能够鼓励学生更积极地投入学习中,激发他们的学习兴趣。本文对数据结构与算法课程的改革将全面引入BOPPPS的设计理念,优化课程的过程设计。最后,案例教学在我国被普遍接受,各个高校针对提高非计算机专业大学生的编程能力设立了大量的案例教学项目,但对大学生编程能力的提升并不明显。为此需要将精英教育和大众教育进行结合,同时还需要以科教融合理念为指导,探索新的案例教学模式,激发学生对编程的兴趣,在不增加学时的条件下提升学生的编程能力。3 迭代式教学设计的优化实践根据
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