工程教育专业认证背景下的数据结构课程改革实践

【摘 要】计算机科学与技术专业的工程教育专业认证的核心理念是“以学生为中心、以成果为导向，持续改进”。本文根据工程教育认证要求，探讨数据结构课程改革实践。从制订科学的教学大纲、改革教学方法和教学手段、完善考核评价体系、建立持续改进机制四个方面建构成果导向的数据结构课程教学体系。倡导以学生为中心、以成果为导向的教学理念，探索工程认证背景下的数据结构课程改革方式。

【关键词】课程改革;工程认证;数据结构

中图分类号： TP311.12-4;G642文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）33-0107-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.33.053

0 引言

工程教育专业认证对于高等院校工程教育具有重要的指导意义。目前，计算机科学与技术专业的工程教育专业认证的核心理念是：以学生为中心、以成果为导向，持续改进。“成果导向（outcomes based education，OBE）”的核心就是以学生的能力获得为评价教学成果的依据，并不断提高教学质量持续改进。数据结构是计算机科学与技术专业的核心基础课程之一。作者所在的数据结构课程组原有的课程成绩考核方式单一，教学方法和考核方法落后，课程教学各方面与工程教育专业认证要求有较大差距。本文探讨工程教育专业认证背景下的数据结构课程改革，阐述课程教学体系，将基于成果导向的工程教育指标点分解到课程的教学目标，围绕课程教学目标设计组织教学内容和教学环节，建立课程持续改进机制，确保课程改革良性发展。

1 工程教育专业认证背景下的数据结构课程教学体系

1.1 制订科学的教学大纲

OBE理念要求各专业培养的毕业生具备12个方面的工程应用能力[1]。毕业要求的达成依赖于整个专业课程体系的共同支撑。在制定课程教学大纲时，应以课程支撑的毕业要求指标点为出发点来设定课程目标，将毕业要求指标点转化为课程培养学生应达到的具体能力。在后续的教学过程中，基于成果导向的课程目标被分解到各个教学环节。教学环节设计、教学过程、教学评价和考核始终围绕教学目标，确保课程教学过程中能始终以工程认证能力培养为目的，通过课程目标的实现支撑毕业要求指标点的达成，最终帮助学生顺利满足12个工程认证的毕业要求能力[2]。

数据结构课程支撑以下4个计算机科学与技术专业的毕业要求指标点：（1）指标点1.2：掌握本专业必需的离散数学、数字逻辑与设计、数据结构、计算机组成原理等工程基础，能将其基本原理、方法用于计算机应用系统等复杂工程问题的分析与设计。（2）指标点2.1：掌握数学、自然科学和计算机工程科学的基本原理，能够对计算机应用领域复杂工程问题，进行问题抽象、转化和表述为数学问题进行分析。（3）指标点4.3：能够基于计算机科学原理，对解决方案的实验结果数据进行对比分析，并通过信息综合得到合理有效的结论。（4）指标点5.2：能够选择与使用恰当的算法、技术和计算机语言等工具进行计算机应用系统的设计、开发或仿真。

根据所支撑的毕业要求指标点，对数据结构课程的内容进行重新梳理、优化和完善。为了满足工程教育专业认证要求，需要根据其理念细化制订科学的教学大纲。首先，在教学大纲的课程简介中列出体现该课程支撑的专业毕业要求。其次，在课程的基本要求中细分出该课程的所有知识点，归类出各个知识点与毕业要求的一一支撑关系，并进行合理的学时分配。在教学评价体系中，对评价指标点达成度的知识点进行规定。

1.2 改革教学方法和教学手段

本课程教学过程中采用讲授法、任务驱动法、案例驱动教学、自主学习法等多种教学方法。在第一节课上，让学生对课程有一个总体认识，并利用生产生活中常见的计算机应用软件吸引学生的学习兴趣，引导、激励学生的学习积极性和自主性。让学生参与教学过程，主动借助网络、参考书等资源去分析和理解重要的概念和知识点，使学生成为真正意义上的学习主体。同时，利用泛雅课堂等网络教学手段辅助课堂互动、为学生提供线下自学资源等。课堂提问以引导为前提，以帮助学生理解、思考为目标，同时活跃课堂氛围。布置作业从对基础知识的掌握出发，把握重点内容，设计合适方案，编码调试，根据程序执行结果改进优化程序，从而引发学生思考，扩展学生思维，培养学生学以致用的能力。教师在授课过程中，采用“案例驱动”的模式进行教学，结合实际应用，按照“案例引入——数据结构及其操作——案例分析与实现”的案例驱动思路来展开。每章使用有趣的“问题案例”开头，由该案例逐步引入新的数据结构，然后给出该数据结构的存储表示及各种基本操作的实现，之后进一步分析和设计此案例，最终利用该数据结构来实现此案例。这样学生便能深刻体会到从问题求解到程序设计的转化过程，深刻理解数据结构在程序设计中的作用。在实验教学中，教师首先提出任务，包括实验目的、实验内容等，并讲解要求和评分标准，然后要求学生通过上网调研、查询资料、编写代码，上机调试等方式展开，使学生具备“能够选择与使用恰当的算法、技术和计算机语言等工具进行计算机应用系统的设计、开发或仿真”的能力。

1.3 完善考核评价体系

建立科学可行、全面的考核评价体系，重视学生的获得感，调动学生的学习积极性，重视过程和工程意识的培养。既要考查学生对知识的掌握程度，又要考核学生的动手操作能力，更应注重学生严谨的科学态度和创新精神[3]。学生能力达成是一个发展形成的过程，因此，课程对毕业要求能力的培养需要有系统性的评价方法。评价是检验课程改革的标尺，科学的评价體系不仅能够正确检验课程改革的效果，还能够促进课程能力培养目标的实现。合理的考核方式既能有效调动学生对实践课程的主观能动性，也有利于改善教学效果，提高学生的能力[4]。本课程考核包括4部分，分别为作业成绩、随堂测试成绩、实验成绩、期末考试成绩。数据结构课程考核方式及成绩比例见表1，课程评价方式见表2。

1.4 建立持续改进机制

持续改进是工程教育专业认证的重要组成部分。针对课程建立“评价-反馈-改进”反复循环的改进机制，以期持续地改进教学活动，使学生的能力始终与持续改进的毕业要求相符合[5-6]。每学期课程结束，获得课程目标达成度的评定结果，以及通过调查问卷得到的学生对授课内容与形式的评定结果。教师对评定结果进行综合分析，根据分析结果对课程教学进行持续改进，提高教学质量。

2 结束语

工程教育专业认证背景下的数据结构课程改革实践以成果为导向，通过强化培养学生的自主学习能力和实践能力，提高了学生的工程实践能力和创新能力。今后还将基于工程教育专业认证理念，进一步开展教学方法和考核评价的改革探索，不断提高教学质量，培养更多的工程型人才。

【参考文献】

[1]顾佩华，胡文龙，林鹏.基于“学习产出”（OBE）的工程教育模式：汕头大学的实践与探索[J].高等工程教育研，2014（1）：27-37.

[2]唐文献，朱永梅，苏世杰，等.工程教育专业认证与CDIO 两种工程教育模式比较研究及教学方法改革的思考[J].教育教学论坛，2018（49）：214-215.

[3]孙晶，张伟，崔岩，等.工程教育专业认证的持续改进理念与实践[J].大学教育，2018（7）：71-73.

[4]罗正祥.工程教育专业认证及其对高校实践教学的影响[J].实验室研究与探索，2008，27（6）：1-3.

[5]赵亦希，陈佳妮，陈关龙.以学生能力培养为导向是工程教育专业认证的基本准则[J].上海教育评估研究，2014（4）：5-7.

[6]郑兆兆.基于OBE模式的数字电路实验教学的探讨[J].实验科学与技术，2016（4）：184-185，206.

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