摘要：文章首先阐述了数据结构课程教学中存在的问题，然后提出了“五位一体”项目制教学模式下的数据结构课程教学改革措施，最后总结了教学改革效果，其中，措施部分包括理论课堂注重“学”和“补”，夯实学生基础；以项目驱动教学，激发学生学习兴趣；通过强化实践，提升学生动手能力；等等。

　　关键词：数据结构课程教学；“五位一体”；项目制教学模式

　　为顺应新工业革命的发展潮流，应对新一轮产业变革与科技创新，我国各高等院校积极推进新工科建设。新工科强调学科的实用综合性，将工程实践能力培养作为工科类专业教学改革的核心，这种方向引领会对高校现有的教学模式、人才培养模式及评价体系产生重大影响。为适应新技术、新产业、新经济的发展，应用型本科院校计算机类课程教学改革显得尤为重要。数据结构是计算机科学、通信工程等领域的专业基础课，同时也是计算机知识和能力体系中非常重要的一环，在整个计算机专业课程体系中起到了支撑作用，故其教学改革一直备受关注。王若凡等在数据结构课程教学中积极推行BOPPPS教学模式，该教学模式有助于提高学生的积极主动性，激发学生的创造力。甘秋云等提出，在数据结构课程中，应当采用基于OBE-CDI的教学模式，倡导教、学、做一体化的新教学模式，在实践中学习知识，提高学生独立思考并解决问题的能力。王雪梅等为提升学生的相关能力，在数据结构课程中引入“实验室编程测试环节”，以提升学生的一些重要能力。2020年，王曙燕等针对数据结构与算法课程教学的特点，提出了基于“赋能教育”的混合教学模式，该教学模式以信息化教学工具为依托，具有重要的参考价值。通过梳理国内外学者在数据结构课程教学改革方面的研究成果可以发现，不同的教学模式和教学方法在促进学生主动学习和提升教学质量上有一定的价值，值得学习和参考，但是以项目为主线开展数据结构课程教学改革的研究并不多。因此，本文以数据结构课程为例，探索“五位一体”项目制教学模式下的课程教学改革思路，以期提高课程教学质量。

　　一、数据结构课程教学中存在的问题

　　（一）传统教学方法易造成学生感知疲惫，教学效果不佳

　　当前，大部分高校都采用“满堂灌”的教学模式，即教师在课堂上按照教案设定的顺序，依次对知识点展开讲授。因为课时有限，大部分教师都以讲完相关知识点为目标，很少关注学生的实际掌握情况和心理状态。在这种模式下，教师讲得很辛苦，学生听得也很疲惫。同时，这种课堂式教学很难调动学生的积极性，很多学生在5—10分钟后出现疲惫感，导致教师虽然讲了很多知识，但是学生并没有真正吸收，久而久之，就会使学生产生厌倦情绪。

　　（二）学生程序设计基础参差不齐，因材施教难度交大

　　程序设计课程是数据结构课程的先修课程，而受学生个体存在差异、自主学习态度不同等的影响，学生C语言程序设计基础参差不齐。因学时有限，很多教师在数据结构课程教学中以完成知识点的讲授为目标，很少关注学生的实际掌握情况，这就导致有的学生能够跟上教师上课的节奏，而有的学生无法理解新知识点。久而久之，部分学生便会感觉学习难度太大，逐渐失去兴趣，出现“被动上课”的现象。基于此，教师很难做到因材施教，教学效果不佳。

　　（三）传统教学忽略线上资源，导致教学内容存在局限性

　　在互联网飞速发展的今天，网络上存在大量高质量学习资源，然而大多数高校并没有充分利用线上各类资源，导致教学内容单一。下面将从课前预习、课堂讲授和课后复习三个方面来说明传统教学未充分使用线上资源的具体表现。

　　通常针对课前预习，教师会将学习任务布置给学生，要求学生提前预习相关知识或准备相关实验，但由于教师未将整理过的线上资源发给学生，导致大部分学生更依赖教材，学习方式和内容单一。在上新课时，因无法获取更多的信息和资源，知识面不够，学生理解知识点就会很吃力。在课堂讲授中，大部分高校教师按教案设定目标，开展知识点的讲授，并没有将知识点讲解与线上优质资源进行整合。一般而言，配套PPT所含内容不够丰富且陈旧，按部就班地罗列知识点，往往导致课堂枯燥，收效甚微。如在讲解Floyd算法时，教师将线上的Floyd动画视频和PPT教学相结合，会收到非常好的效果。进入课后复习环节，教师一般会安排课后习题或简单总结前面的内容，并没有与线上新颖、种类丰富的复习资源进行关联。在这种教学模式下，学生接触的复习资源种类少，形式单一，内容封闭，对比性不强，易导致学生思维受限。教师如果能充分利用线上的专题讨论、课后总结、经验交流等内容，学生的复习效果将显著提升。

　　（四）重理论轻实践，且实践内容没有结合实际项目，学生动手能力不足

　　数据结构是一门实践性很强的课程，但是大多数高校仍然强调理论知识点的掌握，导致学生对不同数据结构的具体应用和实现掌握得不够，进而使其被抽象的理论束缚，动手能力和算法实现能力不足。针对数据结构课程的实践环节，当前大部分教师的做法是让学生基于知识点进行编程和验证。这类验证一般为课后习题，基本都是书本例题的演化。故学生在实验中，往往对着书本照搬，在这种模式下，其综合能力和创新思维很难提高。多数学生为了完成教师布置的任务而提交实验报告，学习兴趣并没有得到激发。每次实验都是针对不同的知识点，学生往往是做了后面，忘了前面，即知识点之间没有形成关联，不能形成合力，导致学生很难对知识进行整体把握与灵活运用，进而出现不会综合运用所学知识解决实际问题的情况。

　　（五）学生缺乏创新能力，不能针对问题对知识进行灵活运用和拓展

　　创新能力是指在面对新挑战、新问题时，个体或组织能够独立思考、敢于尝试、勇于实践，从而提出并实施新的解决方案的能力。在传统教学中，教师往往忽视了学生创新能力的培养。教学实践中发现，大部分学生只会用惯性思维解决问题，很少从多种角度思考问题，面对新问题，大多无从下手，缺少一题多解的能力，创新动力不足。如针对约瑟夫问题，教师提问：“除了采用顺序结构，用链式存储结构能够实现吗？用循环链表能够实现吗？哪种方式的效率更高？在特定情况下用哪种方案最优？不同的方案需要的辅助空间是多少？”要想回答这些问题，需要学生有创新能力，有质疑精神。在数据结构课程学习中，针对同一个问题，可以选用不同的数据结构，甚至是同一种数据结构的不同存储类型进行解决，但因为创新能力不足，缺少挑战和实践的勇气，很多学生很难以真正学好数据结构，并理解其中的精髓。

　　二、“五位一体”项目制教学模式下的数据结构课程教学改革措施

　　通过分析数据结构课程教学中存在的问题，发现现行的教学模式没有体现学生的主体地位，学生往往是知识的被动接受者，而不是课程和实验的主要参与者，导致学生对课程缺乏兴趣，教师虽然费心费力，但教学效果不佳，学生对知识点的理解也很模糊，各项能力并没有得到有效锻炼，这不利于学生创新能力的培养。通过不断思考并结合学生实际情况，笔者所在教学团队提出了以项目制为导向的“夯实基础、项目驱动、强化实践、创新赋能、动态评价”“五位一体”混合教学模式。其整体改革思路为通过提升理论课的授课质量和教学效果，打牢基础；在理论教学和实验教学中引入实际项目，激发学生的兴趣和学习主动性；重视实践环节，通过提高实验比重来提升学生的动手能力；采用一题多解的方式，创新解题方法，注重学生创新能力的培养；建立线上动态评价机制，提升教师教学水平。

　　（一）理论课堂注重“学”和“补”，夯实学生基础

　　人本主义心理学强调学习过程中人的因素,把学习者视为学习活动的主体，要求遵循“以人为本”的教学原则。在教学中，教师应了解和把握学生的认知水平和学习规律，以学生为中心开展教学。高质量的理论教学有助于实践环节的展开，针对学生基础参差不齐的问题，在理论教学中，可从“学”和“补”两个方面发力，进一步夯实学生基础。“学”不但包含传统意义上的课堂学习，也包括学生自主学习。“补”主要是针对大部分学生掌握较差的知识点进行重点讲解。主要做法如下。

　　首先，学生通过APP或在线学习系统观看教师提前录制的课前短视频，为课堂理论学习打下基础。在学习完视频后，学生要完成若干道与知识点相关的测试题，基于此，教师可通过系统后台统计学生的预习情况，以了解学生对知识点的掌握程度。在课堂上，教师要针对易错部分进行精讲，针对大部分学生都理解的部分可以少讲或不讲，以提高学生的学习效率。

　　其次，考虑到数据结构课程课时有限，针对普遍存在的问题，教师可以采用晚上单独为班级补课的方式，这种补课一般一个学期开展2—4次。如通过收集学生的学习和测试数据，发现学生对指针和结构体内容普遍掌握得较差，故教师可在课堂上重新讲解学生之前没有掌握的知识点，并要求学生在课后通过APP或班级微信群提交自己的学习成果截图。

　　最后，采用课后自学的方式，巩固本堂课的理论知识，进一步强化学生基础。教师可以通过系统查询学习痕迹，对没有学习的学生进行通知，以进一步将知识内化，形成学习的闭环。

　　（二）以项目驱动教学，激发学生学习兴趣

　　唯物辩证法认为，任何事物的发展都是内因和外因共同作用的结果，在教学中，教师是起引导作用的外因，学生则是学习的内因，教师的教必须通过学生的学才能发挥作用。如果学生没有学的动机，教师的教就会由于没有学生的学而失去作用。因此，在教学过程中，学生基于兴趣的学习是最持久、最深刻的行为。围绕笔者所在学校应用型本科院校的定位，以项目制作为数据结构课程的起点和终点，可激发学生的学习兴趣，使其变被动学习为主动学习。课程开展可按照“项目需要什么就学什么”的思想，用“需求”驱动学习，让兴趣成为最好的老师，让学生在快乐中学习、在应用中学习，从而真正让学生感到学有所用。

　　在实际教学中，教师可通过设计一个功能比较全面的项目，让学生将所学知识进行综合运用，即从“面”的层面将多个知识点串联起来，进一步提升学生的综合编程能力。通过项目制教学改革与实践，学生可具备独立设计和开发一个小型信息系统的能力。在这个实际项目中应包含课本所学的大部分理论知识，如ADT设计、逻辑结构和物理结构、结构体定义、各类线性结构和非线性结构、查找和排序以及时间复杂度分析等。通过将各个知识点进行关联，学生可形成整体印象，并通过各类调试技术加深对算法思想和性能的理解。

　　针对项目制教学，项目的内容要包含数据结构的大部分知识，并和数据结构课程讲授的知识点保持同步，如果没有多个知识点的融入，那么项目制教学就达不到提升学生学习效果的目的。在展开教学时，教师可以基于一个章节内容或多个章节内容，合理选择和设计项目，从而真正提升教学效果。

　　（三）通过强化实践，提升学生动手能力

　　尝试教学理论认为“学生有尝试的愿望，尝试能够成功”。学生有原有的知识结构，又有对新知识的同化和顺应的思维属性，所以学生能尝试，能实践。在尝试成功的条件下，学生能够充分发挥自己的潜能，取得意想不到的教学成绩。因此，教师要强化实践。强化实践，要把握两个要点，即采用项目制的方式加强动手能力的训练和在平时考核中增大实践成绩的比重，具体如下。

　　1.动手能力的训练应注重启发性与连贯性相结合。针对实践教学，教师在开始的几次实验中，会演示项目的实际效果，以证实项目的可行性，而在后面章节的学习中，可以鼓励学生自己完成项目。在实践中，教师每次都会设定一个明确的目标，并且这些目标之间是有关联的，是一个整体，这样能使学生对知识点形成整体把握。通过实践，学生不但能复习之前所学的知识，而且还能将新的知识与之前所学进行结合和拓展，从而感受到实践课程的连贯性。

　　2.在平时考核中加大实践部分的比重。传统教学模式中，平时考核一般为考勤签到、平时作业和实验报告，并没有把实践部分放在一个重要的位置，导致学生在提交实验报告时往往应付了事。为了解决这一问题，应在平时考核中将实践部分占比提升到70%，而考勤签到的占比降低到10%。另外，对于在实验中表现较好的学生，还可以实施奖励平时分的制度，以进一步鼓励学生多实践，真正提升其能力。

　　（四）开展创新思维训练，注重“创”和“思”，培养学生创新能力

　　教育心理学家布鲁纳的发现学习理论强调，学生的学习应是主动发现的过程，而不是被动地接受知识，在教学过程中,学生是学习的积极探究者，教师的作用是创设适合学生学习探究的情境。“创”是指创新性地解决问题。即通过一题多解的方式，拓展学生的思维，也可以采用加平时分的方式来激励学生，如此通过创新解题方法，开阔学生视野，培养其创新能力，可进一步发挥学生的主体作用，让他们成为创新的主人。“思”是指学生思考并解决问题。在算法实践中，教师可将大问题拆分成若干个相互联系的小问题，引导学生对问题进行思考和探究，并将所有得到的答案进行合并，构成一个初步程序，之后学生采用讨论或请教教师的方式，充分发挥团队合作精神，修改和完善程序，最终解决问题，如此可让学生在逐步解决问题的过程中学习，通过问题驱动，让学生“做中思，思中做”，培养良好的编程思维，另外，对于布置的题目，可以留空，从而留给学生充分的思考空间。

　　（五）建立线上动态评价机制，提升教学效果

　　交互性学习理论认为学习是一种互动过程，学生通过与环境和他人的互动来获取知识和技能。交互性学习理论强调，学生需要通过反馈来不断调整和改进自己的学习策略和方法。

　　本次教学改革建立了线上动态评价机制，即学生通过在线学习APP每周进行一次对教师的动态评价，以在线问卷的形式展开，问卷由教师下发给班级学习委员，内容主要包括两部分，即对本周授课内容和授课方法的评价。教师每周通过APP在后台实时查询学生对于授课的合理化建议。通过收集数据，如果发现教学内容有问题，教师要根据普遍存在的问题，动态调整授课计划和讲授内容，从而提升教学效果；如果教学方法存在问题，教师则要根据学生的反馈，改进教学方法和授课方式，让更多的学生参与课堂。

　　这种线上动态评价的方式，化解了部分学生不好意思当面向教师提建议的难题，同时也增加了教师的使命感，实现了师生共长，不仅提高了教学水平，保证了教学效果，而且使学生自始至终都作为课程教学的主体。

　　三、“五位一体”项目制教学模式下的数据结构课程教学改革效果

　　为了验证“五位一体”项目制教学模式下的数据结构课程教学改革效果，通过洛谷在线OJ平台对计算机科学与技术2104班（传统班）和计算机科学与技术2102班（实验班）参加两场模拟赛的过题数（即AC题数）作对比分析。传统班采用普通的教学模式授课，而实验班则采用新的教学模式。通过整理相关数据，结果如表1、表2所示。两场模拟赛共22道题，均采用ACM赛制，其中P表示AC题数。

　　由表1可知，综合两次模拟赛，实验班学生的过题数明显高于传统班学生，这表明实验班学生的动手能力及编程思维均强于传统班学生。

　　学习兴趣问卷主要是为了检验教学模式改革前后，学生学习兴趣和学习态度的变化。由表2可知，实验班学生的学习兴趣明显高于传统班学生，说明通过教学改革，充分激发了学生的学习兴趣和学习动力。

　　总之，本文通过深入分析现有数据结构课程的改革和实践经验，取长补短，构建了以项目制为导向的“五位一体”混合教学模式，进行了教学改革与探索。项目制教学培养了学生的实践动手能力，“五位一体”新教学模式从“学”和“教”两个方面对现有教学进行了改进，使学生自始至终都作为课程教学的主体，同时也提升了教师的授课能力。本次教改是“工科达到新要求”的一项具体改革举措，更是探索工程教育改革新思路的一次实践。以项目制为导向，注重创新思维能力培养，将使学生的数据结构理论基础和动手能力更加扎实，并为后续课程的学习打下良好的基础。

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