应用型本科“数据结构”课程教学改革的研究与实践

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论文关ช键词:应用型本科 数据结构 课程建设 教学改革

论文摘要:应用型本科课程建设是我国高等教育的薄弱环节。本文在多方位研究了应用型本科特点之后,结合长期从事应用型本科教学工作的经验和体会,重点论述了应用型本科“数据结构”课程的课程建设和教研教改问题,并简要介绍了作者所在学校的一些做法。

“数据结构”是计算机科学课程体系中的一门重要专业基础课程。我国“数据结构”课程的开设始于20世纪80年代初期,第一本教材是清华大学出版社1981年出版的严蔚敏教授组织编写的《数据结构》。经过近三十年的建设,涌现出了许多版本的好教材和多门国家级精品课程。缺憾的是能很好地适应应用型本科教学的数据结构教材很少;数据结构国家级精品课程都是一本招生的重点大学课程,没有一门二本、三本招生的应用型本科课程。我国的高等教育成功的从精英教育转型到大众教育,应用型本科的教材建设和课程建设是摆在我们面前刻不容缓急需解决的重大课题。

1应用型本科的特点

应用型本科与重点大学的研究型本科有着很大的不同,除了在生源、师资、教学条件等方面的较大差别外,主要有以下几个方面。

1.1多样性

研究型本科承担社会所需要的创新型、理论性人才的培养和基础性、原创性科学研究任务;而应用型本科则承担社会各种各样人才需求的培养任务,尤其是适应经济发展需要的实践应用型人才培养的任务。其实,应用型人才更多的体现为一种人才培养目标的类型结构而不是层次结构,这种应用性表现在多方面,也可以区分为学术型、工程型、技术型和技能型等四种应用性人才类型,学术型人才的主要任务是探索和发现新原理,研究客观规律,将客观规律转化为科学原理和学科体系;工程型人才则主要从事将科学原理及学科体系知识转化为设计方案或设计图纸;技术型人才主要从事将设计方案与图纸转化为产品;技能型人才则主要依靠熟练的操作技能来具体完成产品的制作。 " 应用型本科人才应该是和谐发展的高素质应用型人才,高素质应用型人才不仅要有一定的理论知识,同时还要有较强的理论技能;不仅要有扎实的专业基础知识,还需要有过硬的应用性知识、一定的科学人文知 シ识和相关的财务、管理和人际方面的知识。高素质应用型人才不仅要有一定的操作实践能力,还要有较强的创新能力。更要具有较强的理论知识和技术的应用能力,要培养学生构建应用知识进行技术创新和技术的二次开发的能力、科学研究的能力。应用型人才不仅要有较高的专业素养,还要有一定的非专业素养。应用型本科教育要避免“重专业技能、轻综合素养”、过分重视人的技术价值、工具价值,忽视人自我发展的价值,要把片面强调学生的职业素质转变为兼重综合素质。

1.3技能性

应用型本科人才,以能力培养为重心构建教学体系,建立以社会适应性为核心的教育质量观和人才观。我们必须围绕应用型本科人才知识、能力、素质和谐发展的目标要求,以能力培养为重心,构建相对独立、内在统一的人才培养体系。必须打破传统的研究型人才培养的教学体系,确定理论与技能的深度和广度,整合教学内容,在教学过程中把传授知识、培养能力、提高素质有机地结合起来,体现多层次、个性化的培养特征,构建和完善以提高基础理论和基础知识为目标的理论课程体系,以提高基本技能与专业技能为目标的实践课程体系,提高综合能力和拓展专业外延为目标的素质拓展体系,构成人才培养的主体框架。

1.4实践性

高级应用型本科人才培养模式有别于研究型大学和中国传统的专科教育。其显著特征是工程教学与工程实训相结合,使学生通过实践获得工程技术人员的初步训练,为受教育者未来的自主择业和自主创业奠™定基础。根据应用型本科人才多层次、多元化的能力特点,需要构建分类设计、分层施教、分步实施、独立设置的选修与必修相结合的实践教学体系。围绕着社会对人才的创新、创业精神和实践能力的要求,需要构建从课堂内系统的、综合性的实践技能训练到课外的自助式开放实验、贯穿校内学习全过程的专业素质拓展训练和校外实习相结合的培养体系。

1.5生产服务性

应用型本科的发展不同于研究型本科的追求以研究生培养为主,以原创性、基本性理论研究为主旨的发展路径;也不同于我国传统的高等教育以学术性本科生培养为主,以研究型大学为发展目标和参照依据的办学模式,而是在强调必须的学术性和基础理论性的同时,要更加强调面向市场现实需要和学生的实际与未来发展需求,主动积极的为地方经济建设和区域社会与行业发展服务,以服务求支持,以贡献求发展。通过产学研合作教育培养高技能应用型人才的同时要积极从事应用技术研究和实践开发研究,积极致力于把原创性研究成果和学术性实验成果直接推向市场,转化为现实生产力和直接贡献力。

2应用型本科数据结构课程建设问题

2.1课程目标侧重问题

应用型本科的特点决定了其数据结构课程建在课程目标和要求等诸多方面与研究型本科有着不同的侧重。数据结构课程介绍程序数据的结构、组织和管理技术以及在此基础上的算法设计与分析技术,不仅为后续课程操作系统、编译原理、数据库原理、软件工程、人工智能、计算机图形学、计算机辅助设计、多媒体技术等课程提供必要的知识准备,更重要的是可以提高学生软件分析、设计、编程和数据组织的能力。研究型本科侧重与数据对象的特性、算法分析等数据结构理论问题的研究,注重理论的系统性、完整性和探索新结构新方法的创新性;而应用型本科则侧重数据的逻辑结构、存储结构和在特定结构基础上的算法实现,注重结构的特性、算法的效率性和在实际问题中选择结构与算法的应用性。应用型本科数据结构课程的目标、要求和侧重决定了应用型本科数据结构课程建设在教材建设、课程设计、实验环节、师资队伍建设等方面应该有着与研究型本科不同的特色。 "

然而,在近些年我国推行的高等教育质量工程中,应用型本科教育却是被忽视了的薄弱地带。国家精品课程建设,只区分本科和高职高专两部分,结果是本♥科部分基本上让本一批招生的重点高校包揽,数据结构国家级精品课程全部是重点高校包揽。国家“十一五规划教材”也是如此,数据结构教材入选者全部是研究型重点高校的教材,国家级教学成果奖、国家级教学名师对于应用型本科高校来说更是稀缺。这些都严重影响和制约着应用型本科高等教育的发展,影响和制约着应用型本科教育质量和教学效果的提高,也影响和制约着应用型本科的数据结构课程的建设。

2.2教材偏重理论问题

教材是保证教学质量与效果的前提。纵观我国学者出版的数据结构课程教材,其中不乏许多有特色的好教材,如清华大学严蔚敏教授组织编写的《数据结构》等国家“十一五”规划教材。然而,这些教材理论性都比较强,对于应用型本科使用不够理想。针对应用型本科特点,出版一套教材体系科学、面向大学二本三本学校学生、侧重应用性、教学内容与应用实例有机融合、符合应用性本科特点的数据结构教材,是应用型本科数据结构课程建设的首要问题。

2.3教学实践环节的设计问题

数据结构课程的难点在于学生听得懂、看的明白,但当动手设计算法,解决实际应用问题时会感到无从下手。该课程一般在本科低年级开设,对于仅学过一门高级程序设计语言的学生,理解和掌握其中的原理比较困难。学生在学习时,对“数据结构”在计算机科学的算法理论和软件设计中的重要性认识不足,缺乏学习兴趣和学习动力。针对这些问题,注重课程设计、课程实验等实践环节设计是提高课程教学效果的主要措施。要精心选择与课程教学内容密切相关的典型案例,通过典型案例培养学生独立分析解决问题的能力。可把课程必须掌握的技能点设定为必修实验,对于技能延伸性技能点设为选做实验,供学生自由选择,给学生以个性化发展的空间。以基础性与先进性、综合性相结合为原则,筛除部分传统课程体系内的验证性经典实验,加大综合性或设计性实验数量,通过实践环节,提高学生分析问题和解决问题的能力,强化学生的创新能力、技术开发能力培养。在实验教学的方式上,要注重因果式引导、成果型训练,刺激学生的成就感,激发学生的学习兴趣与钻研的好奇心。这种全方位、立体化、系统规范的培养模式创新和实践,可使所培养人才符合社会对创新型、创业型人才的需要。

2.4考核与平台问题

在课程考试考核环节设计上,既要考核基本理论的掌握程度,更要考核实验实践能力和开发设计能力。在教学资源平台建设上,既要建设一般性常规教学资源,还要考虑充分利用网络等现代化教学手段建设优质的网络教学资源。在师资队伍建设上,既要考虑有研究型本科师资具备的较扎实的理论基础,又要考虑有应用型本科师资必备的较强的工程技术和应用研究开发能力。

3我校的数据结构课程建设

3.1重视教材建设

2000年在华东地区计算机基础教育研究会的组织下,主持编写了《数据结构——用C语言描述》和《数据结构习题解析与上机实验指导》等教材,该教材一经使用就受到各校师生的一致好评,2006年发行了第二版,累计发行83000册。2006年还应清华大学出版社邀请,针对应用型本科的特点主持编写了高等院校信息技术规划教材《算法与数据结构》、配套辅导与实验教材《数据结构学习辅导》和《算法与数据结构习题精解和实验指导》,已发行31500册。有关专家的评价是:“教材体系科学,面向大学二本、三本学校学生侧重应用性,教学内容与应用实例有机融合符合应用性本科特点,有助于培养学生解决实际问题的思维能力和创新能力;教材内容新信息量大,融入最新科研成果内容,很好地体现了该课程内容的基础性与先进性。”

3.2重视实践教学环节

学校在数据结构课程设计和上机实验课的内容设计与方法改革等方面做了大量的工作。精心设计实验案例ฅ和课程设计案例,出版《数据结构习题解析与上机实验指导》、《算法与数据结构习题精解和实验指导》教学参考书籍,实行开放式实验教学改革,引进软件企业培训软件开发项目驱动,这些措施有效地保证了实践教学的质量。

3.3重视教学教改研究

课程组成员积极参加教研教改活动,积极参加各种教学研讨会议,经常性的总结和交流教育教改经验体会。先后主持和参与“计算机科学与技术课程CAI特性的研究和CAI软件包研制”、“软件人才培养实践教学体系的建立与实施”等省校级教改项目十多项,发表教研教改论文二十多篇。“数据结构课程建设”、“数据结构教材”、“高等学校高级语言程序设计课程教学改革与实践”、“开放式实验教学改革与实践”等十多项教学成果获得校级以上教学成果奖。

3.4重视教学资源建设

搭建数据结构课程资源平台,为学生提供更多更好的学习途径。我们除了在清华大学出版社网站和中国水利水电出版社网站挂出电子教案和多媒体课件外,还专门建立了数据结构精品课程网站,提供教学方法、教学管理、教学计划、教学大纲、多媒体课件、习题、教案、讲稿和授课录象等网上资源。这些教学资源有效地改善了学生的学习条件,方便了学生的学习需要。

3.5重视师资队伍建设

课程组一直都很重视教学梯队建设,目前已形成有3位教授、3位副教授、3位讲师的具有较高学术水平的课程教学团队。团队中有3位博士,省级优秀中青年骨干教师1名,1人入选省百千万人才工程,多人主持或承担省级以上科研项目,发表具有较高学术水平的学术论文30多篇,多人参加国内外主办的国际学术会议报告交流学术论文。师资队伍科研水平的提高,有效地保证和促进了课程教学水平的提高,对提高教学质量和效果产生了积极的作用。

4结语

应用型本科承担着社会各种各样人才的培养任务,招生量大、影响面广,应当引起社会各界尤其是各级教育管理部门的重视。应用型本科课程建设在质量工程中被忽视或弱化,是一个应当尽快引起教育界重视的重大问题。数据结构课程在计算机科学课程体系中占据着十分重要的核心位置,应用型本科数据结构课程的建设任务任重而道远。

参考文献: [2] 宁正元,王秀丽,林大辉. 算法与数据结构习题解析和实验指导[M]. 北京:清华大学出版社,2007.