杨海峰 蔡江辉 赵旭俊 张素兰 王建丽

摘  要：算法與数据结构课程是计算机类专业重要的专业基础课，针对学生学习积极性不高、对知识掌握深度不够等问题，文章提出新时期贯穿教学过程的灵魂理念：选择与设计，并对该教学理念在逻辑结构、存储结构、算法设计以及实验设计等环节的实施进行了阐述，该教学理念旨在训练学生更深入透彻地掌握该课程的知识体系，强化学以致用，在实践教学中取得较好的成效。

关键词：选择;设计;算法与数据结构;教学设计;教学改革

中图分类号：G642       文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2021）29-0108-04

Abstract： Algorithm and Data Structure is an important professional basic course for computer majors. Aiming at the problems of students' low enthusiasm for learning and insufficient depth of knowledge， the soul idea of teaching & learning in the new era selection and design is proposed and analyzed in this paper. This soul idea is elaborated on the implementation of logical structure， storage structure， algorithm design and experimental design. This soul idea aims to train students to master the knowledge system of the course more thoroughly and strengthen their applications. And it achieved good results in the practical teaching.

Keywords： selection; design; algorithm and data structure; teaching design; teaching reform

一、新时期课程教学面临的主要问题

算法与数据结构课程是计算机类专业重要的专业基础课，也是大部分工科类学科的考研课程，一直以来都受到师生的广泛重视。然而，新时期新的要求，教学模式的改革、转型过程中，其教与学面临着很多问题。

（一）理论知识理解与实践深度不够

传统的教学模式以及考研的重要性，尤其是对一些普通高校学生来说，考研是较好的出路，导致在该课程教学中很多师生侧重于应试，因此学生对理论知识的理解以及应用的深度往往不够，未能较好地建立课程的知识体系[1-3]，而新时期学生质量的评价标准正在发生重大变革，卷面成绩的比重正在逐步降低。因此，我们的教学目标理应更侧重应用能力的培养。

（二）大数据时代学习观念的转变

人类进入大数据时代以来，传统的工作、学习、生活习惯都遭遇了巨大冲击，这也是我们面临的重大机遇与挑战。面对丰富多样、格式迥异的各类学习资源，如何引导学生甄别、选择合适自己的材料，培养新时期高效的学习习惯，是我们面临的关键问题之一[4-5]。

（三）科研能力培养与课程思政要求

近年来本科生毕业后升学深造的比例逐年上升，美国工程教育认证毕业要求也把科研能力的培养作为重要评价指标点之一[6]。

2020年3月，教育部下发了《高等学校课程思政建设指导纲要》，明确指出了各学科课程思政建设的目标要求和内容重点、提出要科学设计课程思政教学体系、结合专业特点分类推进课程思政建设[7-8]。

因此，在本科教学阶段，初步培养学生科学研究习惯与能力，并在教学过程中贯穿思政思想是趋势和要求。

（四）课堂课时在压缩

在近两轮的培养方案修订中，一个明显的变化是课时在压缩，要求把时间归还给学生实践环节。算法与数据结构课程学时也由原来的64课时压缩为56课时（其中包括8课时的课内实验），再加为期一周的课程设计实践环节。而新工科时期，原知识体系、前沿资料、思政要求等教学内容未曾减少，反而有所增加，要求我们改变传统的教学模式和习惯，引入行之有效的教学方法和理念[9-10]。

在算法与数据结构课程知识体系中，需要融会贯通，深入理解其内涵，每个知识点、每个教与学环节，都深刻反映着选择与设计，对成熟的进行选择，不成熟的改进设计，这样才能面向实际应用，加深对知识的掌握。因此，针对前文面临的问题，本文提出新时期以强化“选择-设计”为灵魂的教/学新理念，强化学生为中心，学以致用。

二、贯穿整个课程教学的灵魂理念

算法与数据结构课程知识体系存在2条线索：

一是按逻辑结构：线性结构->树形结构->图形结构的顺序循序渐进、由易到难，侧重知识细节，局部掌握，目前该课程的教与学大多按这种模式。

二是按解决实际问题的过程：逻辑结构->存储结构->算法设计->实验设计的顺序，侧重知识体系的全局掌握，是对局部知识的深入掌握。

在以上知识体系的线索中，存在贯穿整个教学过程中的环节：选择与设计（如图1所示），结合其前置环节的评价。本节按第2条线索的顺序依次进行阐述。

（一）逻辑结构选择与设计

逻辑结构反映数据与数据之间的关联关系，数据结构基本逻辑结构有线性结构、树形结构、图形结构和集合四种。而实际问题中数据之间的关系往往比较复杂，因此，教/学中需要通过分析、凝练、抽象等过程，来选择设计合适的逻辑结构。在教/学设计中，该过程大体分为以下几个环节（如图2所示）：