基于“以生为本、以终为始、持续改进”教学理念下数据结构教学改革与实践

◇福州理工学院应用科学与工程学院 甘秋云 李兢思

针对当前数据结构教学中所面临的问题，基于“以生为本、以终为始、持续改进”的教学理念，倡导“教、学、做”为一体的新的教学模式，阐述如何从教师队伍、教学内容、教学方法、考核评价四个方面对数据结构进行教学改革，通过教学创新成果，表明四维融合的教学改革能激发学生的学习积极性和主动能动性，有利于提高课程的教学质量和培养学生的综合素质。

《数据结构》是计算机专业的一门专业基础课，本课程注重知识的掌握和技能的训练，要求学生掌握数据结构的相关知识和算法知识，能根据实际问题选择适合的数据结构进行不同的运算，具备算法设计和算法分析的能力，培养学生自主创新、团队合作、爱岗敬业的精神[1]。随着互联网时代的发展，如何改进教学方法，促进学生学习成为当今教学中所面临的一项重要课题，学生的学习不再是一个临时任务，提供一种新的、有效的学习方法是适应当今教育环境的一种必然趋势。

1 教学中存在的问题

通过前期的问卷调查、学生反馈和教学效果，发现学生往往不清楚自己到底要学什么，为什么要学。

首先，《数据结构》课程具有较强的理论性和实践性，知识点多，内容抽象，学生的理论演绎和逻辑思维较为薄弱，大部分学生知识遗忘现象严重，知识的迁移能力和理论联系实际的能力较差；部分学生对于前导课程的基础不扎实，动手编程能力较弱，编程过程中性能优化的思想欠缺。因此，容易导致学生学习目标不明确，不清楚学什么，为什么学，有什么用。

其次，受到传统教学模式的影响，学生机械性的接收教师所讲的内容，由主动学习变成倦怠学习；教学中缺少实践性的项目的处理，学生缺乏知识应用和解决问题的能力。此外，很多教师只注重各个知识的介绍而忽略了课程本身的整体性和关联性，也未充分考虑学生的专业特点、学习兴趣、知识掌握情况和毕业方向，不同层次的学生仍然采用统一的考核标准，不利于学习的促进。

2 教学设计

在教学中，基于“以生为本，以终为始，持续改进”的教学理念，倡导“教、学、做”为一体的教学模式，如图1所示。让学生充分地参与到理论和实践的转换过程中，灵活启迪学生的思维，提高学生的知识应用能力[2]，融入现代化信息技术，引入最新前沿技术，结合课程思政，采用多种教学方法进行教学设计，最后形成一个与结果导向相对应的学习成果评估，分阶段对学生的学习成果进行评价，通过学生自评、互评和教师评价等多种考核方式，掌握学生的学习状态，最终将成果反馈改进原有的课程设计与课程教学。

本文主要从“双师队伍建设”、“重构教学内容”、“多元化教学方法”、“改进评价体系”四个方面对数据结构课程进行了教学改革创新，形成了基于“以生为本，以终为始，持续改进”教学理念下的教学改革，提高教学效果。

2.1 双师队伍建设

引进双师教师，这些教师不仅具有较高的理论教学水平，同时又精通相关行业、企业实践技能，授课的同时负责理论教学和实训任务，使学与练有机结合。

教师根据学校学生的培养目标以及计算机科学技术发展的需求，明确课程定位和培养目标，制定课程教学大纲；依据学生的学习基础选择更为适合的配套教材和教学资源。教师实时关注教育信息前沿动态，更新专业知识，将新动态、新知识及时融入课程教学，开拓学生的思路和视野，提高教学效果；教师分阶段对学生的学习成果进行评价，通过教学效果和教务处组织的教学评学，及时收集学生对课程的建议和意见，不断改善教学方法，提高教学技能，实现教学相长，如图2所示。

图2 教师教学评价

2.2 重构教学内容

数据结构课程主要分为数据结构+算法两部分的知识，原教学内容安排学生学习完相关数据结构的知识后才开始接触算法的设计与分析，缺少知识的关联性与整体性。根据学情分析和内容分析，主要将教学内容设计为导入、基础、提高和项目完善四个部分。例如在学期初先发布学期项目，使学生对课程学什么，有什么用具有一定的了解，基于任务驱动，将大任务分解为不同小任务贯穿于各个教学单元中，在学期结束后完善项目，做到课程内容的统一和联系；学生学习线性表结构时，穿插学习相关查找和排序算法，不仅提高学生对数据存储结构的理解，同时强化对算法的分析与设计的能力；教学中除了教材内容，同时融入课程思政，引入当前我国最新前沿技术和发展，结合相关项目案例，不仅使学生了解我国在数据库平台、大数据分析等方面取得的成就，同时加强学生对知识的理解和应用，实现知识的延伸，使学生真正做到对知识的融会贯通，学以致用。表1是课程内容总体设计概况。

表1 课程内容总体设计概况

根据教学内容的设计，建设相关教学资源，包括课件、线上共享教学资源、自编实验指导书、项目案例代码、课外扩展文献资料等。

2.3 多元化教学方法

传统课堂的教学方式主要问题为：重理论轻实践、重学轻思、封闭课堂、灌输式教学等。通过引入现代化信息教学手段，融入多元化教学方法，将教学活动设计贯穿至课前、课中和课后三个阶段，最终将课堂向“对话、开放、能力、学思结合”方向进行转变[4]，如图3所示。

图3 教学活动设计图

课前自主学习阶段，教师利用网络教学辅助平台（超星学习通），发布线上教学资源，下达教学任务；学生完成线上预习，通过观看网络教学视频、讲座、微课，利用课外资源、图书馆教学资料，通过在线答疑方式对知识进行学习，培养学生的自主学习能力，减小课堂中知识起点的差异化。

课中知识内化阶段，教师利用超星学习通发布课前签到任务，学生通过扫码签到实现课堂考勤管理；课堂中通过启发式教学，培养学生在课堂中的积极性、启迪学生的思维，从“句号”课堂转变为“问号”课堂；引入翻转课堂，学生分享自主学习成果；通过案例教学、任务驱动和项目导向，强调理论联系实践的结合，培养学生知识应用和解决问题的能力。课堂中借助超星教学平台，采用随机选人、抢答、投票等多种模式，提高学生课堂互动的参与度和教学精度，利用在线答题，可以及时有效地反馈学生答题情况，使课堂教学效率达到最大化，最终达到深度学习的效果。表2是不同教学内容、教学过程中运用不同教学方法的举例说明。

表2 不同课程内容及教学方法

课后技能外化阶段，学生在学习通平台上完成作业、测验和讨论，开展相关实验和项目实践，通过提问答疑和扩展学习达到知识和技能的外化；教师通过超星平台学生做题、讨论等情况进行答疑指导、考核评价，掌握学生学习情况，不断改善教学方法，提高教学水平。

2.4 改进评价体系

如何评价教学，要通过“学的怎么样”进行评价，真正做到“以学论教”。根据课程的性质与特点，课程采用过程评价与总结评价相结合的方式，考查学生的知识掌握情况。项目实践环节，采用分层教学，学生根据自身的能力，选择难以程度不同的项目进行实践[5]。

教师分阶段对学生的学习成果进行评价，将课程评价融入整个教学过程中，主要采用评分表分析法，按照不同的权重值来设置学生平时表现、网络教学平台上作业、预习等完成情况、实验报告和阶段性总结等评价指标。引入自我评价、学生互评、教师评价，教师评价除了任课教师，还通过合作的实训企业指导老师进行参评，掌握学生的学习状态，将成果反馈来改进原有的课程设计与课程教学，实现持续改进。图4是期末成绩考核标准。

图4 期末成绩考核评价指标

3 教学改革成果

学生的出勤率较往年高，迟到早退，旷课人数明显减少；学生的最终考核成绩较往届同专业学生整体水平提高，不及格率降低；集中实践课程的整体完成质量较往年好，学生的知识掌握情况和知识的应用能力都有很大的提高，图5是学生对课改后满意度调查结果分布情况。

图5 课改后课程满意度分布情况

目前，这种教学改革模式应用于“Java程序设计基础”、“C语言程序设计”以及“数据库原理及应用”等课程的教学当中。

4 结束语

综上，通过教师队伍、教学内容、教学方法以及考核评价等方面对课程进行改革，倡导“教、学、做”为一体的新的教学模式，可以使学生充分地参与到理论和实践的转换过程中，在实践中学习知识，加强学生对知识的理解和学习，提高独立思考问题、解决问题的能力。在教学改革取得成绩的同时，还需要进一步反思：如何更好地引入课程思政；对于不同层次的学生如何更有效地进行分层教学；面对“厌学”、“畏难情绪”的学生如何处理；课程的考核环节如何进一步有效反映学生的真实掌握情况等，这也是后期继续探讨和改进的问题。