李彤岩+张敏+马文英

摘要：《数据结构》是计算机相关工科专业的重要理论技术课，传统的教学方法偏重理论教学，教学枯燥且效果不好。本文将CDIO的理念应用到《数据结构与算法设计》这门课程中，将项目和教学结合的思想引入到教学环节和实践环节中，针对重点章节设计了工程实践项目，使学生完成项目的同时巩固对知识点的学习，这样既锻炼了学生的动手创新能力，也培养了学生的工程实践能力。通过教学实践证明，采用项目结合教学的教学模式能够有效地调动学生的学习积极性，使得教学取得了较好的效果。

关键词：CDIO；数据结构与算法设计；工程实践

1. 引言

CDIO是2001年由美国麻省理工学院联合瑞典的查尔姆斯技术大学、林克平大学以及皇家技术学院等高校，共同开发的一种全新的工程教育理念和实施体系[1，2]。CDIO工程教育模式注重培养学生掌握工程基础理论知识和专业知识，更重要的是培养学生的工程实践能力。在该模式培养下，学生能够得到团队精神培养和实践创新能力培养，更进一步地把自己锻炼成为高水平的工程师。

《数据结构与算法设计》是我校重点参与CDIO改革的一门核心必修课。该课程的抽象性、灵活性较高，其基础课程是高级程序语言设计，如C语言。而其又是操作系统、软件工程、数据库、计算机图形学等课程的基础课，所以《数据结构与算法设计》在计算机体系中起到承上启下的作用。该课程不仅是一般程序设计的基础，更是实现大型应用程序的重要基础。学生通过学习该课程，可以提高编程能力以及算法设计的能力。然而在实际教学实验过程中，反映出来的问题是该课程教授起来的效果不好，学生学习起来难度很大。

因此，本文重点研究在CDIO模式下《数据结构与算法设计》实验教学的改革方法。通过CDIO理念的灌输和教学、实验改革措施的实施，不仅使学生更好的掌握这门重要的学科，而且能够让学生对数据结构、编程思想和编程理念产生兴趣，培养学生解决实际问题的能力。为以后的工程实践奠定好的基础。

2. 实验教学内容的改革

《数据结构与算法设计》课程抽象性较强，平时的理论知识讲授并不能将数据结构的相关算法表述的非常清楚。学生对于概念性的知识感觉已经掌握，一旦遇到实际问题无从下手。所以数据结构课程的实验环节非常重要。通过实验的设计和训练，才能让学生更好的理解数据结构算法，增加学生的动手能力和程序设计能力。以着重培养实践型人才为目标，本课程加大了实践教学部分的比重，并将项目的思想引入到实验中去。让学生参与到具体的项目开发，在实践的过程中完成对理论知识的强化和巩固，并初步形成团队意识。下面以“树”这章为例来说明这种项目引导模式的具体实施过程。

“树”这章是数据结构核心的一个章节，也是学生接触到的第一个非线性数据结构。该章节的程序算法设计相比较前几个章节来说更加抽象难懂，因此原先的教学将本章的重点放在遍历的几种算法理论教学中。教学的结果是虽然学生可以掌握该章的理论方法，并能够熟练完成习题，但是一遇到具体的程序设计就无从下手，而树型数据结构的工程应用又是最广泛的。怎么才能将理论和应用充分地结合起来，引起学生学习的兴趣呢？本文介绍了一种将项目引入教学的改革方式。在本学院大数据挖掘团队中，有一个项目是“基于数据挖掘的告警相关性分析”，就是利用数据挖掘的方法来寻找告警之间的关联，从而查找故障的根源。在运用数据挖掘算法时，主要通过树形结构来构造频繁模式树（见图1），查找频繁项的时候需要遍历频繁模式树，从而通过频繁项来生成关联规则。学生通过组合团队来参与此项目的开发。完成项目开发以后，学生不仅能够熟练的掌握树型数据结构的构造方法、遍历方法及相关理论，而且能够在具体的工程实践中去解决生活中的问题，可以激发学习的兴趣，也能培养学生的团队协作能力。这样，这么有难度的一章就轻松的通过完成项目的方式解决了。同样的可以设计“网络优化”的项目引入“图”的实验中，将“排队论解决网络数据包优化传输问题”项目引入“线性表，链表”的实验中。

3. 总结

本文介绍了基于CDIO的《数据结构与算法设计》实验课程改革方法，通过将项目引入课程教学，能够激发学生和教师的积极性、主动性。通过通信工程试点班级的教学实验，验证了以上提出方法的有效性和科学性，今后可以逐步扩大到在所有班级和专业中推广使用。

4. 致谢

本文由成都信息工程大学《数据结构与算法设计》精品在线课程项目支持。

图1 根据告警数据构造频繁模式树

参考文献

[1] Berggren K. CDIO： Aninternation alinitiative for reforming engineering education. World Transactions on Engineering and Technology Education， 3（l）， 49-52.

[2] Crawley E. Rethinking Engineering Education： The CDIO Approach. New York： Springer Science Business Media， 2007

[3] 嚴蔚敏， 吴伟民. 数据结构（C语言版） [M]. 北京： 清华大学出版社， 2001

[4] 杨晓光. 数据结构实例教程[M]. 北京： 清华大学出版社&北京交通大学出版社， 2008

[5] 刘丽杰. 《数据结构》课程教学改革研究[J]. 长江大学学报（自然科学版）. 2011， 2（8）：132-134

[6] 马晓波. 《数据结构》课程教学改革探讨[J]. 软件导刊. 2010， 3（9）： 183-184

作者简介：李彤岩，女，讲师， 2010年毕业于电子科技大学，获通信与信息系统专业博士学位。现为通信工程学院计算机通信教研室讲师。endprint