以学生为中心的“数据结构与算法”实践教学探索.pdf
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1、计算机时代 2023年 第9期0 引言1952年著名心理学家卡尔.罗杰斯提出“以学生为中心”的教育理念,引起了有关教育的讨论1。“以学生为中心”强调了学生在学校里的主体地位,要求教师站在学生的角度,了解、理解、尊重、关心学生,一切以学生的发展、学习和效果为中心2。数据结构与算法课程是计算机相关专业的核心基础课程,其为后续计算机专业课程做有力支撑3,4。本课程是一门实践性很强的课程5,为理解数据结构和算法原理并灵活运用,需要不断实践。传统教学以理论讲授为主,对实践重视不够,学生编程实现和实际运用时无从着手,学习效果不佳6。如何站在学生的角度,充分考虑学生的现实基础,更好地设计课程实践教学环节,提
2、高学习效果,需要深入思考和研究。为了提高数据结构与算法实践效果,已有研究者提出多种课程改革思路4,6,7。本文在分析数据结构与算法实践环节基础上,提出一套“线上与线下结合、课内与课外互补、基础与综合配套、自主与分组并行”的课程实践设计思路。1 数据结构与算法课程实践实施环节现状分析数据结构与算法课程是计算机相关专业的核心课程,其对算法思维和编程实践能力要求较高,学生学习会感到吃力,实践中无从着手,容易产生挫败心,效果不佳,究其原因,主要如下:重理论、轻实践。教师偏重各种数据结构和算法的原理讲解,而对于其实践应用则轻描淡写,实践占比少8。学生被动灌输理论知识,缺乏充分实践巩固,对数据结构和算法的
3、原理理解浮于表面,容易遗忘,实际运用无从下手,学习效果较差。收稿日期:2023-03-03作者简介:刘玉秀(1987-),女,湖南娄底人,硕士,讲师,主要研究方向:图像识别。DOI:10.16644/33-1094/tp.2023.09.033以学生为中心的“数据结构与算法”实践教学探索刘玉秀,李奕(海军工程大学,湖北 武汉 430033)摘要:在“以学生为中心”的教学理念下,分析目前“数据结构与算法”课程实践问题,提出“线上线下结合、课内课外互补、基础综合配套、自主分组并行”的全方位全过程课程实践设计思路,阐述了对应于过程性考核方式的实践教学的实施过程,在教学实践中取得了较好的效果。关键词:
4、数据结构与算法;实践教学;以学生为中心;过程性考核中图分类号:TP311.1文献标识码:A文章编号:1006-8228(2023)09-155-04Student-centered practice teaching exploration for Data Structure and Algorithm courseLiu Yuxiu,Li Yi(Naval University of Engineering Department of Computer and Data Engineering,Wuhan,Hubei 430033,China)Abstract:Under the teac
5、hing concept of student-centered,the current curriculum practice problems of Data Structures andAlgorithms course are analyzed,and an all-round course practice design idea of combining online and offline,complementing in-class and extra-class,basic and comprehensive supporting,autonomous and groupin
6、g in parallel is proposed.The implementation ofthe process assessment method corresponding to practical teaching is elaborated.It has achieved good effect in teaching practice.Key words:data structure and algorithm;practical teaching;student-centered;process assessment155Computer Era No.9 2023 理论实践脱
7、节。传统教学,通常在整个章节理论学完后再进行实验,理论实验间隔较久。学生的理论知识未及时得到实践巩固和深入理解,实验课上,学生理论印象模糊,动手实践吃力,理论实践脱节。难度缺乏梯度。实验学时少,内容单一,难度缺乏梯度。学生思维能力和编程基础不一,单一难度实验无法适应所有学生。基础差的学生独立完成实验较困难,挫败感强,学习积极性不高;基础好的学生没有机会深入拓展,课程高阶性和挑战度不够。实践形式单一。传统教学实验仅限课内单人单组,实验内容常常是从零开始完成编程实现,形式单一。实验过程闭塞,学生无互相交流,也无课外参考资料,知识局限在书本中和课堂上,学习能力未得到很好培养。2 全方位全过程实践教学
8、探索2.1 实践设计思路针对以上问题,本文秉承“以学生为中心”理念,充分考虑学生现实情况,提出“线上线下结合、课内课外互补、基础综合配套、自主分组并行”的全方位全过程课程实践设计思路,以此加强学员实践力度、补充实践梯度、丰富实践形式,达到提升实践能力、提高教学效果目的。设计思路见图1。图1全方位全过程实践设计思路 线上线下结合线上实践,依托EduCoder实践教学平台9。线上实践主要分两大块:对于简单实验,布置线上作业,依托EduCoder自动评测、统计过程数据等功能,教师充分了解学生实验情况,及时进行辅导答疑;对于综合实验,借助EduCoder平台闯关式实验设计功能,拆解成多个小关卡,层层递
9、进,步步引导,帮助学生逐步突破难点。线下实验,依托VisualStudio集成编程环境。对于复杂算法,要求学生学会调试程序10,借助工具跟踪、分析程序运行过程。线下实践主要分两大块:作为线上实践的辅助手段,线下调试算法;对于项目式课程大作业,线下查阅文献、分析问题,设计算法,编程实现,调试运行。课内与课外互补课内实践分理论课和实验课。理论课上,在知识点理论原理学习完后,教师通过提问启发、程序填空等方式,引导学生推导关键代码。讲解完冒泡排序算法原理后,引导学生思考冒泡排序需要几重循环来推出算法框架,并启发学生根据算法原理演示过程推导循环边界。让学生从整体到细节逐步填充代码,逐步实现代码。理论课内
10、实践,缩短了理论实践的间隔,降低了实践难度,理论学习更扎实。有了理论课实践的基础,实验课实践可设置两个目标:验证算法代码,巩固理论知识;将基础实验拓展提升,将多个理论知识点综合,如冒泡排序的基本实现、改进、应用综合。课外实践,通过课后作业形式,对课上的实践进一步扩展、补充,将学习从课内延伸到课外。课内解决基础的,核心的算法,课外调动学生的开创思维,培养学生利用知识解决实际问题的能力。课内课外互补,既帮助学生夯实基础,又引导学生创新挑战。基础与综合配套在实践内容上,基础和综合实践配套,由浅入深,层层递进。理论课上和线上作业,安排基础实验,帮助学生消化巩固理论知识。实验课上,安排中等难度的综合实验
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