学分制下数据结构与算法课程实施策略的改革与探索

周天清 赵军辉 董晶亮 李光辉 李轩

摘要：随着高等教育改革的不断深化，愈来愈多的大学倾向于学分制教学。数据结构与算法是计算机与其他许多相关专业的一门重要基础课程，如何提高该课程在学分制下的教学效果是各高校教师需要研究的问题。基于此，文章重点论述了学分制下数据结构与算法课程的现有教学内容、方式与方法上存在的问题，并提出了相应的解决办法，切实改进教学效果，以符合新世纪高等教育培养高素质人才目标的需要。

关键词：学分制;数据结构与算法;教学内容;教学方式;教学方法

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2019）40-0137-03

学分制于19世纪末首次出现在美国哈佛大学[1，2]。相对于欧美发达国家，我国学分制教学起步相对较晚——北京大学于1918年率先实行“选课制”，其他许多高校试行学分制则始于1978年。随着国内众多高校办学条件的不断提升及对学分制教学优势认识的不断深化，学分制教学在国内已得到全面推广。实际上，学分制是一种以学生为主体，为学生提供诸多课程学习选择的教学管理制度，它主要以学分衡量学生的学习分量及成效[3，4]。

自学分制教学模式推行以来，数据结构与算法已不再是计算机专业的特有课程，早已成为许多其他专业（如通信工程、信号处理与电气自动化等）学生的选修课。然而，却也存在不少现实问题：（1）学生先行课程（如C语言或C++语言）基础不扎实，甚至无基础，课程学习难度偏大;（2）课程学时偏少（如江西某校通信普通班，共32学时），教学要求较高（涉及实验课与课程设计），进一步加大了学习难度;（3）很多学生选择这门课程往往出于拿学分的目的，对该课程的学习重视程度不够。针对这些问题，不少教师不断尝试改进教学内容结构、教学方式与方法，但仍存在各式各样的问题。

一、学分制下数据结构与算法教学中存在的问题

随着学分制教学的逐步盛行，学分制下数据结构与算法教学中存在许多不可避免的现实问题：

1.数据结构与算法课程教学内容结构陈旧。传统的数据结构与算法课程教学内容往往追求翔实全面，理论证明严谨透彻，这就造成了教学内容多、课时少的矛盾，难以适应学分制教学改革目标的要求[5]。随着我国教育制度改革进度的不断深化，许多教师对数据结构与算法课程教学内容做了相应调整，但仍照搬原有教学内容，没有实质性的变化。为追求学分制教学，许多高校不考虑本校生源质量与教学实际条件，盲目缩短课时量。许多教师仍以传统教学模式完成新型教学任务，往往疲于追赶教学进度，无法做到重点突出、难点攻破，极大地影响了教学质量和效果。

此外，很多学校的数据结构与算法及其先行课程的安排欠缺科学性与合理性，其主要表现如下：（1）先行课安排滞后，无法适应数据结构与算法的附属课程（如实验课与课程设计）教学;（2）先行课安排的教师不同，导致教师无法根据数据结构与算法课程教学需要把握重点、解决难点，极其不利于数据结构与算法附属课程的开展。在实际教学中，常发现因数据结构与算法及相关先行课开设的不合理性导致许多学生采取“混日子”、“放弃”的态度对待课程学习的现象，严重缺乏了学生的学习兴趣。针对这种现象，担任数据结构与算法课程的教师急需根据实际条件调整课程内容结构。这也就意味着，学分制下数据结构与算法课程教学内容结构的变革有必要且意义重大。

2.数据结构与算法课程教学方式、方法陈旧。尽管学分制教学已深入人心，但仍有部分学校以原行政班级来从事教育教学活动，教学过程还处在以教师为主、学生被动接受的“填鸭式”或“注入式”阶段。一方面，很多数据结构与算法课程的教师缺乏对实用职业技术的深入了解，缺乏对课程方向领域前沿发展最新动态的认知，在课程教学过程中一味地照本宣科，致力于枯燥理论知识的传授，无法做到生动形象，更无法调动学生的学习兴趣。另一方面，教师教学忽视学生的个体差异、教学内容与教学要求设置完全一样，导致同一教师讲课出现部分学生知识接收受限，部分学生却又无法充分接受的现象。显然，这种教学安排着重强调了共性，却忽略了学生的个性发展，非常不利于学生爱好、特长及潜力的发挥，更无法彰显以人为本、因材施教的教育理念。

在这种情况，如何结合学生实际情况，合理利用教学设施，改进教学内容、方式与方法，提升教学质量是值得研究的问题。

二、学分制下数据结构与算法课程实施策略的改革与探索

为应对上述诸多问题，学分制下数据结构与算法课程的实施策略有待于进一步改进。为此，提出了以下几点建议：

1.教学过程应注重基础，精选教学内容。目前，许多高校在开展学分制教学过程中，极大地缩短了教学课时量[6]。譬如，江西某高校数据结构与算法选修课程的课时是其必修课程的一半，仅32学时，其中理论课时为20，实验课时为12。鉴于该课的先行课程安排可能不甚合理，為顺利开展同该课程相关的实验教学及课程设计，往往需要腾出2—4个理论学时用于先行课程（如C语言）的复习教学。若教学过程中再另外安排作业或小测评课时，那么实际理论上课时间大致6次（12学时）。显然，这点课时对于相对复杂的数据结构与算法课程来说，可能显得极为不足。在这种情况下，该如何开展教学工作，提升教学效率是各高校教师的重点研究内容。

针对数据结构与算法课程课时偏少的现象，教师在开展教学过程中应注重基础教育、实用教育，精简教学内容，突出教学重点。为此，可从以下几点着手：（1）根据学生自身条件，精选教学内容。如果学生先行课程学习基础扎实，可适当提升教学深度，适当展开教学内容，否则需要简化教学内容，侧重基本知识点的传授。另外，鉴于先行课程的学习内容，可以不涉及或尽量少涉及“串与数组”的知识点，以减少学时的消耗。（2）教师可针对某些实际问题（如迷宫求解）列出具体实现算法，结合算法讲解相关知识点（如栈和队列的定义、实现及特点等），这样可以激发学生的学习积极性，巩固先行课程，提升代码动手编写能力，还可以避免特意花时间复习先行课程。显然，这种教学方式可以一举多得。（3）教师在传授基础知识的同时，根据课堂教学内容及教学效果，精选一些有代表性的练习题，巩固课堂学习成果，减少学生的作业负担。总之，在学分制教学下，教学内容结构的调整已势在必行，但需要严密结合学生自身条件及课堂教学效果实施，尽量贯彻深入浅出、由易到难、循序渐进的教学原则。

2.教学内容与时俱进，凸显时代特色。随着计算机技术的发展，数据结構与算法课程的教学内容也有了一定的更新，比如算法具体执行时间的度量、所占具体存储空间的衡量及相关理论研究成果的更新。因此，教师需要结合计算机及数据结构与算法理论发展实际，更精确、仔细、客观地传授相关知识点，以突出学科知识的合理性与科学性。

此外，教师可在课堂教学过程中适当引入课程的最新前沿成果，促使学生了解其发展动态，增长学生见闻，还可进一步促进学生的学习热忱。做到了教学内容的实时更新与补充，凸显了数据结构与算法课程教学内容的时代特色。

3.坚持“学生主体、教师主导”的教学模式。数据结构与算法课程的教学严重依赖于学生先行课程的学习效果，依赖于学生个体的差异，其质量的好坏依赖于课堂模式及氛围的营造。为提升课程教学效率，“学生主体、教师主导”[7-8]的教学模式早已被各高校教师力推。尽管该教学模式早已盛行，但要应用在学分制下数据结构与算法课程的教学过程中，还需做到以下几点：（1）根据学生个体差异合理安排实验内容。数据结构与算法课程的实验内容的可行性取决于学生对其先行课程学习的效果。尽管教师可以特意花时间给学生复习先行课程的相关要点，但所获效果往往受限于课时量。当然，教师也可通过案例教学复习先行课程的内容，但所涉及的知识点往往有限，无法全面覆盖实验内容。那么，该如何对待因先行课程的学习所导致的个体差异呢？如何科学、合理地安排实验内容呢？面对这些问题，担任数据结构与算法课程的教师可尝试在实验中因材施教：一方面，给基础好的学生安排全新实验内容，要求他们独立、自主地完成相关算法与代码的设计与编写;另一方面，给基础相对薄弱的学生设计完整的实验指导书，在指导书中给出完整或部分实验代码，要求他们电脑上输入、测试与调通，并要求他们弄懂实验的每一步骤、每行代码命令的意义。显然，有“差异”性的实验安排既能满足基础好的学生的求知欲，又能兼顾基础弱的学生的需求，极大地调动了学生的实验动手积极性，使其实验课程均有所获。（2）建立激励学生的成绩评价机制，促进学生自主学习能力的培养。学生的数据结构与算法课程学习成绩的好坏取决于课堂学习，但往往不是“填鸭式”[9]的被迫学习，而是有目的、充满热情的主动学习。众所周知，高校课堂时间短，但数据结构与算法课程的课堂知识容量偏大。如果学生课堂所学知识未能在课后得到巩固，依据人类思维记忆的规律易知一段时间后所学知识点恐怕所记无几。为避免此类现象的产生，很多教师往往布置课后作业以强化课堂所学，但却存在不少抄袭的现象。显然，在数据结构与算法课程的教学过程中，教师需要建立切实有效的、能激励学生的成绩评价机制，以促进学生自主学习能力的培养。为此，可从以下两方面着手：一方面，可以学生为主体，让其上台讲解相关知识点或习题，教师可从旁辅助，并将其表现记录到成绩中;另一方面，教学过程中引入小测评，且在此前设立目标，迫使学生自主学习，不断朝目标前进。（3）营造良好的学习氛围，加强课堂互动。在现实生活中，有许多担任数据结构与算法课程的老师认真对待每堂课，辛辛苦苦五十分钟（有些学校45分钟），但其教学效果却并不好。这是因为这些老师只知一味地灌输知识，未能考虑到学生接受知识的疲惫情况，忽视了人类的生理规律——人的注意力时间有限，大约20分钟。为缓解学生的学习疲劳，提升其学习效率，营造良好的学习氛围，加强课堂互动不失为明智之举。一方面，在数据结构与算法课程开展过程中，教师可适当讲解专业领域的名人趣事、先进技术，亦可是人生趣事、为人处事、寓言及“心灵鸡汤”之类的内容;另一方面，教师在传授知识的过程中，可以通过提问、学生讨论等方式活跃学习氛围。通过这种教学方式、方法，将极大地激发学生的学习热情，提升学习效率。

三、结束语

学分制下数据结构与算法课程的教学严重受限于课堂学时及其先行课程的安排与教学。面对这些困难，教师可根据学生实际情况科学调整教学内容，合理安排实验内容，在坚持“学生主体、教师主导”的教学模式下改进教学方式与方法，以充分调动学生学习的积极性，提升教学效率。

参考文献：

[1]王艳春.学分制下大学生思想政治教育前瞻性思考[D].东北师范大学，2006.

[2]马赛，郝智秀.学分制在哈佛大学创立和发展的历史轨迹——兼论美国学分制产生和发展的社会背景[J].高教探索，2009，（01）：70-75.

[3]王俊生.学分制下影响选课的因素分析及模型构建[J].高教探索，2010，（05）：80-82.

[4]刘昕.完全学分制条件下大学生教育管理研究[D].山东大学，2016.

[5]刘杰.学分制下中等职业学校数学课程改革的研究与实践[D].福建师范大学，2005.

[6]邢德胜.学分制下电子技术课程教学改革研究[J].黑龙江教育学院学报，2015，34（1）：62-63.

[7]毕宏州，杨红霞.教师主导地位与学生主体地位在课堂教学中的体现[J].学周刊，2016，（7）：151-151.

[8]熊红梅.发挥教师主导作用，突出学生主体地位[J].中外交流，2017，（6）.

[9]张建菊.填鸭式教学向新课改理念转变策略[J].中学教学参考，2016，（6）：85-85.