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[教学]探索数据结构课程改革路径,助力新工科专业建设

来源:计算机科学与技术系 薛红梅   |   2020-01-08 

根据“新工科”建设行动路线(“天大行动”)明确提出的落实以员工为中心的理念,创新教学模式,增强师生互动,改革教学方法和考核方式,形成以学习者为中心的工程教育模式,突出学以致用的教学目标。公司计算机科学与技术系自2017年开始组建了《数据结构与算法》课程教学团队,在计算机系系主任薛红梅老师的带领下,针对课程的教学设计理念、教学模式、实践教学体系、教学方法等方面进行教学研讨,并实施集体备课制度。《数据结构与算法》课程的改革在计算机科学与技术专业进行三个学期的实践应用,取得如下显著成效。

1、构建双主线的教学设计理念

本课程形成了一套双主线教学内容组织形式,一条是显式的主线,另一条是隐藏在第一条主线背后,需要不断强调和深入认识的主线。

第一条主线就是对数据结构与算法的学习和认识,具体表现为从简单数据结构(线性结构)到复杂数据结构(图结构)的认识过程。第二条主线就是应用数据结构与算法基本知识及基本原理来解决实际问题的能力培养,其教学可以采用灵活多变的方法。

2、形成“竞赛激励+翻转课堂+项目驱动”的三维度教学模式

在教学过程中采用“竞赛激励+翻转课堂+项目驱动”的教学模式并引入创新思维,对数据结构与算法课程的教学内容、教学模式和教学手段三个方面进行了相应的研究与设计。

3、构建四阶段式实践教学体系

采用兴趣与项目双驱动的实践教学模式,强化实践能力和创新精神的培养。通过实验强化基础理论,课程设计锻炼基本开发能力,参加程序设计竞赛激发实践热情,员工科技创新实践项目增强实训,通过以上四个阶段全方位培养员工实践实训能力。

4、培养面向问题求解能力的教学方法

通过面向问题求解能力的培养,提高员工的实践创新能力。采取个性化指导,布置综合项目等形式,为员工提供广泛的实践平台,使员工的实践动手能力得到充分锻炼。

5、加强实践技能培训和创新能力培养

为了推动教学方式、教学手段、学习方式的创新和改革,我们把实践技能培训和创新能力培养作为课程建设的主要目的,通过布置综合项目、课程设计创新实验、综合设计性实验,定期开展课程学习研讨会,并通过落实成果导向的考核机制引导员工探索“探究性学习、自主性学习、合作性学习、实践性学习”等新型的学习方式,提高学习效果。主要包括:“竞赛激励+项目驱动”教学模式、“能力型”教学模式、兴趣驱动的教学模式,特别注重科学前沿内容的引入,积极探索多种方法实施教学。

课堂教学课堂活动以加深员工对基础知识的理解为基本任务,以拓展员工的发散思维和提高知识迁移能力为发展目标。尽量遵循:“先讲应用,引起兴趣;具体在前,抽象在后;由浅入深,顺序推进;增加分段,隔离难点;立题设问,师生互动;精选实例,化解难点;联想对比,相得益彰;形象比喻,帮助记忆;动画演示,生动直观;归纳总结,提纲挈领”的原则,坚持具体问题具体分析,发挥网络MOOC,OJ平台、多媒体课件等现代化教学工具与传统的板书各自的长处。

6、丰富的多媒体和网络教学资源

利用中国大学MOOC、网易云课堂、本课程的精品课程网站为员工提供在课下自学资源,为教师提供交流经验互相学习的园地,为师生提供联络、沟通、互动的平台,使教师和员工的学习工作不受时间和地域的限制。

经过三个学期的应用实践和结果分析,反映出在数据结构课程中实施竞赛激励+翻转课堂的教学模式是有效的,可行的。在员工的学习自主性、团队协作精神、创新精神、课堂氛围以及知识的内化均比传统课堂更有优势。

在今后的几年里我们将持续改进,形成一个更为科学有效的教学模式,并力争能够为公司课程教学改革提供有益借鉴,从而加快公司教学改革的步伐。