数据结构与算法课程建设及思考

数据结构与算法课程建设及思考

金传洋,陈建明,王文博

（陆军装甲兵学院 信息通信系，北京 100072）

摘　要：为适应新型军事人才培养对军队院校转型建设提出的新需求，一线教学质量至关重要，课程建设是立足点。本文以我系指挥信息系统专业基础课程数据结构与算法为例，针对当前课程建设存在的突出矛盾，分别从教学内容体系、教学方法手段、考核模式改革、课程教学实施等方面提出教学策略，下一步将从健强教学队伍、打造课程体系、改革考核模式、挖掘课程思政等四个方面着手，为军队院校专业基础课程建设及教学提供意见参考。

关键词：信息素养；计算思维；混合式教学；课程思政

1  引言

《数据结构与算法》课程是我院指挥信息系统工程专业的一门专业背景必修课。依据教学大纲和人才培养方案，本课程共安排48学时，其中，理论讲授38学时，实践操作10学时。

通过本课程的学习，使学员深入理解数据的逻辑结构和物理结构以及数据结构和算法在计算机中的实现，建立计算机科学数据结构理论的整体概念，学会分析数据结构特性，具备正确选择适当的逻辑结构、存储结构及其相应算法设计能力，养成严谨的业务作风，培养学员将自然世界向计算机世界转化的抽象思维能力，为进一步学习、研究和处理指挥信息系统相关技术问题，具有不可替代的作用和意义，为后续课程作战数据基础与应用、指挥信息系统工程专业综合实践等课程奠定坚实基础。

2  当前存在的问题

按照新的2020版人才培养方案要求，针对未来军事岗位发展需求，以信息素养和计算思维能力生成为核心，深入贯彻落实学院创新构建一线四阶“铸魂•砺剑”育人体系要求，优化整合教学内容，构建“数据结构、算法、问题”三位一体的课程教学体系，强调培养学员数据抽象分析能力，合理组织数据，高效处理数据的典型算法，培养学员面对实际问题时选择恰当数据结构和相应算法的能力。

当前，数据结构与算法课程建设及教学主要存在以下四个问题：

第一，关于课程教学内容：数据结构课程内容多且抽象深奥，如何将抽象转换为具体，将深奥转化为浅显，如何进一步完成课程教学内容的构成，改善学员的认知水平，提高思维的深刻性？如何进一步提炼计算机解决实际问题的基本思路和方法？

第二，关于课程教学目标：如何高层次地组织教学过程，融计算思维训练和课程知识教学为一体，培养学员的创新思维能力？

第三，关于教学方法及手段：如何进一步发挥学员的自主学习能力，充分发挥线上线下各自优势，进一步改善学员的学习方式，“知其然，还应知其所以然”，突出自主学习、能动培养？

第四，关于课程思政：如何有机融入思政元素，体现为战性和铸魂性，如何扎实推进我院“一线四阶”铸魂育人体系落地？如何将装甲文化元素融入课程内容？

3  实施策略

3.1构建以信息素养和计算思维能力培养为主的内容体系

本课程教学内容以信息素养和计算思维能力培养为主线，力求将计算机学科的基础知识与未来信息化作战需求紧密结合起来，深度挖掘能力需求，深入剖析教学内容，根据知识、能力、素质三层知识内容体系，重新梳理以“线性结构—树与二叉树—图—查找和排序—文件”为知识主线；同时注重“计算思维”的能力培养线，将知识主线的教学内容作为计算思维求解问题的研究对象加以实践，突出理论与实践的有机结合，力求提高学员动手操作能力，努力构建“问题（需求）—模型—算法—演变”四步法教学模式[1]，使学员掌握使用计算机解决问题的整体思路，并在实践操作中掌握典型数据结构及常见算法的程序实现，培养学员分析问题、解决问题的能力。

3.2实施“线上线下、课前课后”多维混合式教学，突出信息化运用的创新性

坚持学为中心，通过自建SPOC课、微课、微信学习群平台，精选网络资源，利用雨课堂、学习通等平台，将多样化教学手段融入教学实施中。课前：教员通过雨课堂将学习任务单、视频资料以及PPT推送给学员，让学员能明确目标，掌握学习基础，突出重难点内容，做到有的放矢。课中：针对不同教学内容特点，选取翻转课堂、讨论研讨、角色游戏，实物仿真、分组协作和情境探究等不同参与学习方式，构建和谐的师生关系、生生关系，让学员学会“自主学习—互相学习—群体学习”等多种方式。课后：利用雨课堂的日志留存功能，方便学员随时复习。通过加设针对性作业和辅导答疑，跟踪分析知识掌握情况，配合个性化指导，实现因材施教。

3.3发挥“突出能力导向、形成性考核有机结合”的课程考核模式

着眼考察学员综合能力，考核评价主要坚持两个结合：一、坚持学习效果的过程评价与目标评价相结合；二、坚持考核方式的形成性考核和终结性考核相结合。主要设置课程论文、平时作业、课堂表现、闭卷考试、提交课程设计作品等五个内容，既符合课程特色，又突出能力导向。

3.4实施“贴近实战、贴合专业”军事案例教学，突出培养的铸魂性和为战性

依据指挥信息系统工程专业需求，建设涵盖大纲核心知识点的军事应用案例库（10个），实施“贴近实战、贴合专业”军事案例实施教学。通过军事案例构建情景，由问题牵引、任务驱动，将知识点增量植入案例中，完整呈现利用计算机解决实际问题的基本思路和方法。

4  下一步举措

紧扣陆军精品课程建设标准，紧紧围绕“打造队伍、优化体系、改进方法、突出能力”进行课程改革，着重从以下几个方面开展工作：

4.1  打造一支理论功底深、水平过硬的教学队伍

初职教员注重打牢基础，制定跟课辅课计划。中职教员注重压实任务。基于中职教员教学经验比较丰富的客观实际，敢于向中职教员“压任务、分担子”，让其成为深化教学内容、教学方法手段改革创新的中坚力量，鼓励中职教员参加各类专项培训和学科教学比赛。高职教员注重发挥作用。明确高职教员当好课程建设与教学改革的领路人，上好示范观摩课，注重发挥传帮带作用，帮助青年教员加强理论辅导及实践指导，着重解决教学能力存在的“短板”。

4.2  构建基于理论基础与操作实践相统一的教学内容体系

教学团队将采用“全景透视法”策略，构建“数据结构—算法—问题”三位一体课程内容体系[2]，强调培养学员数据抽象分析能力，合理组织数据，高效处理数据的典型算法，培养学员面对实际问题时选择恰当数据结构和相应算法的能力，注重挖掘思维本质，提升思维深度和广度，强化计算思维的培养。

针对实际问题，运用R-A模型（抽象世界—现实世界）[3]，通过具体的军事实例与实践操作，即提高了学员运用所学知识解决实际问题的能力，又加深了对所学理论知识的理解，还增强了学习兴趣，更是重在如何将计算思维应用于计算机科学等相关领域以解决实际问题，学员通过对计算思维的理解持续应用到各自的专业领域中去，真正落实计算思维能力的培养。

4.3  突出能力考核导向，改革创新考核方式

下一步，全面启用Educoder在线实训平台、雨课堂、中国大学MOOC平台，通过记录学员学习行为数据进行综合评定，同时，通过多种信息化平台，及时收集反馈学习效果。建立多元化实验考核模式， 针对不同的实验类型，采取不同的考核形式，鼓励学生从表层学习转向深层学习，培养学生的高阶能力和解决复杂工程问题的能力。考核过程：稳定性与动态性的结合，考核内容：学习态度与学习能力的结合，考核结果：突出过程与结果的结合。

4.4  扎实推进课程思政建设，一体化教学设计融入思政及情感价值元素

下一步，根据课程思政与教学内容的契合点，着力提高思政元素的融入性，将专业教学与课程思政进行融合，将思政教学内容纳入课程，实现全面的人才培养目标。

同时，逐步完善思政库建设、课程案例设计，同时注重挖掘计算思维本质，强化计算思维的培养，真正提升学员思维深度和广度。

5  结束语

结合学科的专业要求以及军校大学生的认知规律，将思政元素植入课程教学内容，培养学员实事求是，勇于实践的科学精神，积极引领学员的思想价值，使课程思政教育和专业教学形成合力，扎实推进“两个体系”落地，增强育人效应。

参考文献：

[1]唐艳琴,陈卫卫等.数据结构MOOC课程的设计与建设[J].计算机教育,2018,(2):95-98。

[2]陈卫卫,李 清等.基于概念图和 BOPPPS 模型的教学研究与实践[J].计算机教育,2015,(3):61-65。

[3]李骏扬,于海琴等.R-A模型：基于情景与认知构建的理工科课程单元设计[J].东南大学学报（哲学社会科学版）,2021,23(52):173-177。

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