基于工程認證的數據結構與算法課程教學研究
來源:用戶上傳
作者:
摘 要：數據結構與算法課程作為計算機與信息類專業的基礎課程，傳統教學過程中存在重視理論教學，忽視實踐教學的問題。為適應工程認證要求，對數據結構與算法課程實踐教學環節進行研究與改革。將原有以理論教學為主的教學方式，轉換為以理論教學為基礎、實踐教學為核心的教學體系，從而鍛煉和培養學生的工程實踐能力。圍繞實踐教學環節，以蘭州交通大學服務大交通行業的特色為切入點，結合數據結構與算法課程特點，構建6～8個科學可行的實踐教學案例，填補現階段數據結構與算法課程實踐教學環節無標準化、科學化、系統化教學案例的空白。
關鍵詞：課程教學;工程教育;實踐教學;教學案例
DOI：10. 11907/rjdk. 181674
中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 文章編號：1672-7800（2019）001-0201-04
Abstract： The course of Data Structure and Algorithm is a basic course for computer and information majors. There is the problem of focusing on theory teaching and neglecting practice teaching in traditional teaching process. In order to meet the requirements of engineering certification， the practice and teaching part of this course are studied and reformed. The original teaching method， which is based on theory teaching， is converted into a teaching system based on theoretical teaching as a？foundation？and practice teaching as the core to train and temperi students' engineering practical ability. In practical teaching， we take the characteristics of Lanzhou JiaoTong University's major transportation trade as the breakthrough point combined with the characteristics of data structure and algorithm course to construct 6 to 8 scientific and feasible practice teaching cases which fill the blank of standardized， scientific and systematized teaching cases for the practice teaching part.
Key Words： curriculum instruction; engineering certification; practice teaching; teaching cases
0 引言
工程教育專業認證作為工程師資格國際互認的標準，以由美、英等6國在1989年發起并簽署的《華盛頓協議》[1]為基礎。以2006年中華人民共和國教育部發布的《關于成立教育部工程教育認證專家委員會的通知》為起點，我國開展工程教育認證[2]工作已有十余年時間。2013年我國成為《華盛頓協議》預備成員國。2016年6月，我國正式加入《華盛頓協議》[3]，成為該協議第十八個正式成員國，標志著我國工程教育專業認證工作獲得了里程碑式的突破。由于工程教學認證在國際人才市場上具有很高的含金量，并且為工科院校學生培養提供了依據，目前我國多數工科院校都在積極開展工程專業認證工作。
數據結構與算法課程[4-6]是程序設計的基礎，在計算機、軟件工程、物聯網等專業的學習中占有重要地位。完成程序設計不僅需要掌握編程語言 （如C語言[7]、C++[8]、C#[9]、Java[10]等），還需了解數據間的組織關系、數據物理結構等。通過對數據結構與算法課程的學習，可以培養學生利用計算機處理數據的能力。此外，數據結構與算法課程作為后續編譯原理[11]、操作系統[12]、數據庫系統[13]等課程的前修課程，對知識的貫穿起到承前啟后的作用。為了適應工程教育認證的要求，蘭州交通大學對該課程教學環節進行改革。數據結構與算法課程常被作為報考計算機相關專業碩士研究生或者博士研究生的初試專業課程[14]。為了契合應試教育需要，傳統教學過程中存在重視理論環節、忽視實踐環節的問題，然而課程相關知識被廣泛應用于不同的研究和實踐領域，如無線傳感器網絡[15-18]、入侵檢測[19-20]等，因此課程改革存在必要性和緊迫性。
在當前工程教育專業認證體系背景下，工程教育通用認證標準要求計算機專業學生能夠運用所學專業知識建立抽象模型以解決復雜工程問題，并持續改進、優化解決方案。為更好地滿足工程教育、課程體系與學生畢業要求，本文對本課程改革進行探索，首先以堅實理論為基礎，充分發掘本課程涉及的4方面基本內容：純集合數據結構、線性數據結構、樹形數據結構、圖形（網狀）數據結構。結合工程認證要求構建6～8個實踐教學案例，應用于實踐教學以達到鍛煉學生工程實踐能力的目的，從而培養學生在實踐過程中解決復雜工程問題的能力，最終為工業界培養出符合工程認證要求的合格人才。 2.2.4 程序設計過程
（1） 主程序模塊為：
?。?） 靜態鏈表模塊：實現靜態鏈表的數據類型。
?。?） 排序模塊：對數據記錄進行排序。
?。?） 查找模塊：對排好序的數據記錄進行二分查找。
2.2.5 程序的偽代碼實現
2.3 課程考核評價體系
數據結構與算法屬于應用類型課程，若采用單一閉卷考試，則無法客觀評估學生對所學知識的應用能力?；谠撛颍狙芯吭O計并提出新的課程評價體系。新評價體系以工程教育專業認證的理念為主導，側重實踐過程分段考核評價，圍繞課程知識點展開工程實踐應用考核評價。結合分段考核（實踐能力評價）與終結考核（期末理論考試）的方式，避免了學期末突擊式學習，更加符合工程教育認證要求。具體課程考核評價標準見表1。
3 案例分析推廣與改進
為了讓更多學生受益，本研究對行動研究法進行改進，將其應用于數據結構與算法課程實踐教學案例的分析推廣與持續改進中。
3.1 原始行動研究法
Kurt Lewin[21]首次提出行動研究法，并將其應用于計劃的制定。70年代后該方法被廣泛應用于教育研究領域，通常可分為2個階段：調研與判斷、反饋研究與分析。
3.2 基于工程教育認證的改進行動研究法
基于工程教育認證的改進行動研究法主要包括5個階段：
（1）分析工程教育認證通用標準與補充標準對數據結構與算法課程實踐環節的要求，依據其課程特點設計科學、合理、可行的實踐教學案例，并將教學案例設計付諸實踐。
?。?）將蘭州交通大學電子信息工程學院作為試點，開設本課程。
?。?）實踐教學案例評估，評估每個教學案例的優劣性。采用問卷方式和教學效果測試相結合的方法完成實踐教學案例優劣性評估任務。
?。?）案例修改再實踐。依據評估結果對案例進行修改，再于試點實踐教學。經過1～2年時間形成成熟的實踐教學案例。
?。?）案例推廣。將教學案例推廣至蘭州交通大學（甚至更廣范圍）開設數據結構與算法課程的專業。
4 結語
本研究通過對數據結構與算法課程和工程教育認證標準的深入分析，發現傳統教學方法與考核標準工程教育認證要求之間存在一定差距。為此提出了基于實踐教學案例為核心的數據結構與算法課程教學體系，首先以代表性實踐教學案例“課程計劃輔助制定”和“汽車牌照的快速查找”說明該教學體系的實施;其次，提出并設計了新的考核評價標準;最后，通過對行動研究法的完善，實現了對實際教學案例的分析推廣與持續改進。
參考文獻：
[1] 陳永，胡曉輝. 基于工程教育認證的《軟件工程》課程教學質量建設研究[J]. 軟件導刊，2016，15（9）：183-185.
[2] 周國芳，錢曉山，戚珉. 高校工程教育與人文教育融合研究分析[J]. 軟件導刊，2013，12（10）：3-4.
[3] 賈紅艷，薛薇，牛弘. 基于工程認證的控制儀表及系統課程教學研究[J]. 中國輕工教育， 2017， 11（6）： 43-46.
[4] 嚴蔚敏， 陳文博. 數據結構及應用算法教程[M].修改版.北京：清華大學出版社， 2011.
[5] 李春葆. 數據結構教程[M]. 北京：清華大學出版社， 2016.
[6] 張小艷， 李占利. 數據結構與算法設計[M] . 西安： 西安電子科技大學出版，2015.
[7] 陸淑娟，呂俊. 基于計算思維能力培養的C語言課程目標導學模式研究[J]. 軟件導刊， 2017， 16（8）：214-215.
[8] 李素若. 基于慕課的編程類課程混合式教學模式研究與實踐——以《C++程序設計》為例[J]. 軟件導刊， 2017，16（1）：189-191.
[9] 于磊. 基于C#的WinForm開發中存儲過程應用研究[J] . 軟件導刊，2018，17（4）：178-183.
[10] 吳玫，王海暉， 李偉波， 等. 面向混合學習的Java課程教學設計——以武漢工程大學為例[J]， 2018， 17（4）： 210-222.
[11] 王生原. 編譯原理[M]. 第3版.北京： 清華大學出版社， 2015.
[12] 張堯學，宋虹， 張高. 計算機操作系統教程[M]. 北京： 清華大學出版社，2013.
[13] 王珊，薩師煊. 數據庫系統概論[M]. 北京：高等教育出版社， 2014.
[14] 王昱哲.？《數據結構》課程的教學方法研究[J]. 軟件導刊， 2018， 17（2）： 76-77.
[15] 張冰濤， 王小鵬，？王履程. 協議組合邏輯安全的WMNs認證密鑰協商方案[J]. 計算機應用研究， 2017， 34（8）： 2473-2477.
[16] 張冰濤， 王小鵬. 基于ECC的無線傳感器網絡安全分簇算法[J]. 蘭州交通大學學報， 2016， 35（1）： 20-24.
[17] 張冰濤，王小鵬，李延林，等. 面向鐵路應急的MANET安全節點發現協議建模[J]. 蘭州交通大學學報， 2015， 34（1）： 60-64.
[18] 張冰濤，王小鵬. 面向WSN安全路由協議的自適應威脅模型[J].計算機應用研究，2014， 31（4）：1208-1211.
[19] 包振， 何迪. 一種基于圖論的入侵檢測方法[J]. 上海交通大學學報， 2010， 44（9）： 1176-1180.
[20] 張冰濤，王小鵬，王履程，等. 基于圖論的MANET入侵檢測方法[J]. 電子與信息學報， 2018， 40（7）： 1086-1093.
[21] LEWIN K. Action research and minority problems[J]. Journal of Social Issues， 1946， 2（4）： 34-46.
?。ㄘ熑尉庉嫞航?艷）
轉載注明來源:http://www.hailuomaifang.com/8/view-14803850.htm
