“101计划”中数据结构课程与教材建设的思考与实践.pdf
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1、9计 算 机 教 育Computer Education第 11 期2023 年 11 月 10 日中图分类号:G642“101 计划”中数据结构课程与教材建设的思考与实践俞 勇(上海交通大学 计算机科学与工程系,上海 200240)摘 要:为了适应新时代、新发展的新要求,按照“101 计划”重点建设 12 门计算机科学核心课程的要求,就数据结构课程的建设目标及思路、实施方案及做法、课程共建与共享等方面,对课程建设中的教材建设、实践平台、教学资源、课程思政等重要环节进行较详细阐述,旨在打造一个良性循环的数据结构课程建设“生态圈”。关键词:101 计划;数据结构;课程建设;教材建设文章编号:16
2、72-5913(2023)11-0009-03作者简介:俞勇,男,教授,研究方向为智能教育、数据挖掘、机器学习等,。0引 言习近平在党的二十大报告中强调:实施科教兴国战略,强化现代化建设人才支撑1。我们已建成世界上规模最大的教育体系2,要加快建设教育强国、科技强国、人才强国,全面提高人才自主培养质量,着力造就拔尖创新人才,加快建设高质量教育体系。2021 年 12 月,教育部启动了计算机领域本科教育教学改革试点工作计划(简称“101 计划”)。通过“101 计划”的实施,要率先在计算机领域建设一批一流核心课程,开发一批一流核心教材,建设一支高水平核心师资团队,建设一批核心实践项目,探索计算机领
3、域高质量人才培养新模式。计划用两年时间推出一批计算机领域的名课、名师、名教材,重点打造包括数据结构在内的 12 门计算机科学的核心课程。共同参与数据结构课程建设的有北京大学、清华大学、浙江大学、电子科技大学、吉林大学、北京交通大学、天津大学、复旦大学、北京理工大学、重庆大学等学校,牵头学校为上海交通大学。数据结构是计算机类专业最基础、也是最重要的核心课程之一,它为计算学科其他后继课程的学习奠定了基础。计算机应用领域已渗透到社会各行各业,因此几乎所有专业都无法完全脱离计算机学科,很多学校在新工科平台的培养计划中也将其列为必修课程,其中,数据结构课程的重要性不言而喻。1建设目标与思路作为计算机科学
4、与技术专业的核心骨干课,数据结构课程不仅培养学生的抽象思维能力、运用知识能力,更锻炼学生的动手实践能力,使其掌握利用计算思维解决实际问题的方法,它在整个专业课程体系中具有承上启下的重要作用。通过学习,学生能够熟练选择逻辑结构、存储结构以及合适的算法,并能够对算法的时间和空间效率进行分析,培养良好的编程技能和习惯。由于课程内容抽象、算法理解困难,学生不易掌握正确的学习方法,缺乏实践,动手能力差;教学方法传统且单调,导致学生发现、分析及解决问题的能力较弱,对创新、可持续学习等能力的培养不足尤为突出。随着大数据、人工智能等技术的飞速发展,改变甚至颠覆着各行各业,亟须加快建设高质量教育体系,以适应新时
5、代、新发展的新要求。本课程建设目标与思路是依托“101 计划”数据结构课程虚拟教研室,以先进的教育思想和教学理念为灵魂,以适应学科发展的教学内容与教材建202310计 算 机 教 育Computer Education设为核心,以多元化的教学资源和实践平台为关键,以有效的教学方法和教学手段为抓手,以高水平师资队伍建设为根本,打造一个良性循环的数据结构课程建设“生态圈”。2实施方案与做法2.1教材建设数据结构教材秉承“发展经典,关注前沿;问题先导,内容溯源;章节灵活,难度适配”的原则,广泛搜集素材,整合优质资源。全书内容丰富、全面,共有 16 章:第 1 章绪论;第 24 章线性表,栈与队列,字
6、符串;第 56章树与二叉树,优先级队列;第 78 章图,图应用;第 9 章不相交集;第 1012 章内排序,查找与高级查找;第 1314 章外排序与索引;第 1516 章算法基础,高级算法。除了绪论和最后两章,每章结构包括问题引入,定义、结构及应用,拓展延伸,应用场景,小结,习题,溯源与参考文献。教材特点可以概括如下。(1)以生活场景或常识作为问题引入,使学生在学习前率先体验“有用”。现有大部分教材都是引入知识点,缺乏知识点的“序幕”,这样学生不容易联想到其“好处”,难以调动学生的学习热情与兴趣。比如,在第 1 章绪论中运用大众熟知的大型超市作为问题引入,从“顾客如何能快速找到想要购买的商品,
7、超市又如何实现方便补货”展开,对问题进行分析、抽象,从而引出数据结构的定义及其三要素。(2)以学科背景作为应用场景,使学生在学习后感受真实“落地”。在学习了知识点之后,如何让学生看到所学知识点在学科中的应用?这与问题引入同样重要,让学生真切感受到学有所用,知识点不再是深不可测、高高挂起的东西,真正激发学生自觉地学好数据结构,并期待后续专业课程的学习。(3)以追根溯源作为学习环节,使学生深入了解知识点,乃至学科发展的脉络。每章的最后都有溯源及参考文献,希望通过对知识点的“追踪”,让学生了解知识点的“既往”,也是让学生更好地“预测”其“走势”。通过溯源,所学的知识将从点到线、线到面不断地蔓延与扩展
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