SCI论文（www.lunwensci.com）:
摘要：计算机专业工程认证要求学生能具有解决复杂问题的能力，而专业课程的学习是学生能力培养的基础。为了让学生更好地学习专业课程，本文以《数据结构》为例，针对现有课堂教学中的问题，重新整理设计课程的教学内容和教学目标，采用研讨式、启发式等多种教学方法，构建“三位一体”的实践教学体系，利用无线网络环境，实现真正的“混合式教学”，让学生由“被动学习”变“主动学习”，提高学生的学习主动性。
关键字：工程教育认证；数据结构；人工智能；启发式教学；研讨式教学
本文引用格式：郑丽萍，等.工程认证背景下该如何讲好“抽象”的计算机专业课程——以数据结构为例[J].教育现代化,2019,6(88):109-112.
How to Teach"abstract"Computer Courses Under the background of Engineering Certification
--Take Data Structure as an Example
ZHENG Li-ping1，YANG Li-ge1，ZHENG Li-juan2
(1.School of Computer,Liaocheng university,Liaocheng Shandong;2.School of Business,Liaocheng university,Liaocheng Shandong)
Abstract:Computer engineering certification requires that students have the ability to solve complex problems.And the study of professional courses is the basis of students’ability training.In order to better study professional courses for students,this paper takes“Data Structure”as an example.To the existing problems in current classroom teaching,reorganizes and designs the teaching content and teaching objectives of the course,adopts various teaching methods such as seminar teaching and heuristic teaching,and constructs a“three-in-one”practical teaching system.Using wireless network environment,realizes the real“mixed teaching”.Let students change from“passive learning”to”active learning”and improve their learning initiative.
Key words:Engineering education certification;Data structure;Artificial intelligence;Heuristic teaching,Seminar teaching
一引言
随着信息技术的发展、社会需求的增加，中国工程教育发生了巨大的变化。现在，我国高等工程教育规模位居世界第一，但我国并不是工程教育强国[1]。中国的工程教育从“仿苏”到“仿美”，并于2010年启动“卓越工程师教育培养计划”和“全日制专业硕士”培养计划，呈现出快速转型的状态[2]。中国工程教育认证的目标是通过认证来确保工程教育的质量并促进工程教育的改革。工程教育的主要目的是培养学生复杂问题解决能力以及工程设计能力。中国工程认证协会制订了与国际标准紧密对接的认证标准，并陆续在机械、计算机、软件工程、化工与制药、电气信息等14个专业开展了认证工作[3]。
目前，“人工智能+”已经成为一个热门话题。各行各业都与人工智能相结合。人工智能人才缺口很大，各个高校也都积极申请人工智能专业。而人工智能专业是以计算机专业为基础。人工智能专业所设置的课程包含许多计算机专业的基础课程和专业核心课程，同时还包含许多实践性课程。计算机专业的工程认证与未来人工智能专业的工程认证密切相关。
为更好地培养出具有创新与实践能力的工程技术人才，达到工程认证要求，要有相应的课程体系予以配合。《数据结构》是计算机的基础专业课，因此，本文对《数据结构》课程进行教学改革探索。结合工程认证的相关要求，为提高计算机专业理论课程的教学水平，重新整合《数据结构》课程的教学内容和教学目标，采用研讨式、启发式等多种教学方法，构建“三位一体”的实践教学体系，利用无线网络环境，实现真正的“混合式教学”，为提高学生的工程实践能力和解决复杂问题能力奠定良好基础。
二 工程教育认证对国内外高校的影响
工程教育专业认证最早追溯到1936年，美国哥伦比亚大学、康奈尔大学等大学的相关工程专业得到了美国工程与技术认证委员会（简称ABET）组织的首批认证。我国工程教育认证工作起步较晚。早在1992年建设部在清华大学、同济大学等大学的建筑学专业进行了工程教育专业认证试点工作，共计完成21所高校的土木工程专业的国际认证[4]。
伴随着工程教育的全球化，雇主对毕业生能力的要求不断提高，推动着各国和各地区的工程教育改革。目前，国际上广泛采用的方法是培训。美国工程教育从“技术范式”走向“科学范式”再到如今的“回归工程”阶段。俄罗斯专注于工程教育认证的全球化以及多样化发展。在自愿、友好与客观的认证原则下，确保各高校认证的积极性以及公平性，提高认证项目的数量，扩大认证的范围[5]。加拿大工程教育将认证标准的重点放在课程质量、学生、教师、支持人员设备和资源等方面，通过定性评价与定量评价来确保毕业生的质量，培养能够进行团队合作、拥有工程道德并且能够创新的工程师。
工程教育的质量很大程度上决定了中国高等教育的总体质量，普通高等学校的工程教育质量更是其中的关键。依据《华盛顿协议》要求，我国制定了《工程教育认证标准》，其核心理念是以“学生”为主体，以“学生”为中心，不拘一格，因材施教。在工程教育评价指标上，不再以一两次的集中检查、评估情况作为最终结果，取而代之的是以学生在毕业5年后所能够达到的职业和专业成就水平作为最核心的评价指标。
因此，中国的高校要通过工程教育认证，需要从自身做起，提高自身的培养水平。要将“复杂问题”解决能力培养作为重要的培养目标和毕业要求，重构培养方案和课程体系，采用更加高效的教学手段和教学方法，让学生直接参与实际的工程项目，提升学生复杂问题解决能力，进而提高工程教育质量。
三 工程认证背景下计算机专业的教学要求
计算机专业是人工智能专业的基础，是一门实践和应用的学科。工程认证要求专业培养目标中要明确指出学生毕业时需达到的要求，其中除了对专业知识掌握程度的要求外，还有对学生能力发展程度的具体要求。由于专业的新评价模式，对人才培养的要求不仅体现在专业知识要求上，还体现在各种能力和技术创新上。
计算机专业要培养系统地掌握计算机基础理论、专业知识、基本技能与方法的专业人才。计算机的专业核心课程主要包括程序设计语言、数据结构、操作系统、计算机组成等。这些专业课程都比较抽象，需要学生有较强的逻辑思维能力。而学生在高中阶段习惯了灌输式教学，不太习惯主动学习和思考。
为了适应工程认证的要求，注重实用和解决复杂问题的能力，计算机专业课程的教学方法和课程设置上也需要进行改革，要以学生为中心，注重与科技发展的结合，与时俱进，使学生达到工程认证所要求的能力。如何讲好“抽象”难懂的专业课程，怎么让学生把“心”放在课程上，让学生的视野更开阔，是授课老师应该考虑的问题。
四《数据结构》讲授中出现的问题及改进方法
数据结构是计算机专业的一门基础专业核心课。许多课程都以数据结构为基础，同时也是研究生考试的必考科目。该课程对计算机中数据的组织、管理、存在和相关操作进行介绍。学好《数据结构》对计算机专业的学生是非常重要和必不可少的[6,7]。
（一）传统课堂中存在的问题
传统的《数据结构》教学普遍存在理论教学过于被动，实践教学不够深入全面的问题，达不到工程认证的要求，具体有以下几个方面。
1.课堂讲授是教学中采用的基本方式，“教”在先，“学”在后，重知识灌输，轻能力培养，培养的人才缺乏主体性与创新性。虽然也有教师将多媒体教学技术以及互动式、设疑式及对话式等教学方法运用于课堂教学中，在一定程度上提高教学质量，改善教学效果，但仍没有给学生提供发现问题及解决问题的空间，未能从根本上实现学生从被动学习到主动知识获取的转变，学生学习的自主性和积极性未能被充分激发。
2.学生在课堂上的主动性不强，认为所讲的知识在教材上都有，没有新意，认为所讲授的知识都理解了，但做题时却做不对，眼高手低。另外，学生认为所讲授的知识没有什么用处，不如学会一种编程语言，写一段程序实现某个功能有实际意义，因此没有学习兴趣，也就没有学习动力，出现“厌课”情况。学生在上课时间坐后排睡觉、玩手机就成了常态。
3.学生对知识的“追问”不够。老师在讲课过程中提问，学生大部分都没有反应，老师自问自答，学生思考和回答问题的积极性调动不起来。
4.在课堂讲授中，无论简单知识、难点知识还是重点知识，都进行讲解。因为课时有限，所以知识讲解不深入。
5.平时的作业题多来自于课本上的课后习题，而课后习题往往能从课本上找到现成的答案。这种方式不利于考查学生解决实际问题的能力。
（二）真正实现《数据结构》的“混合式教学”
随着通讯网络和信息技术的迅速发展，各种媒介和通讯软件都可以应用到课堂教学中。如何让课堂教学更加生动，更加吸引学生，真正实现“混合式教学”，让学生由“被动学习”变“主动学习”，是课程教学改革的主要目标。
混合式教学不仅仅是把线上和线下进行结合，不仅仅是把课件上传网络，通过网络进行作业的布置、提交和批改这么简单，而是让教学的方式方法和学生学习的方式方法发生变化后才算是真正实现“混合式教学”。本文从教学内容和教学目标、教学方法和实践教学三个方面实现改进。
1.教学内容和教学目标细化分类
（1）对教学内容进行等级分类教学内容分为低难度知识点、中等难度知识点和高难度知识点，以及重点知识点。对于低难度知识点，让学生进行自学，并布置相关作业。根据学生的作业情况，选择出错率较高的内容进行讲解。对于中等难度的知识点，让学生课外先进行自学，然后课堂上进行简单讲解，并进行随堂提问和练习。根据学生的练习情况，选择出错率较高的内容进行讲解。对于高难度的知识点，让学生课外先进行自学，然后课堂上进行重点讲解，并进行随堂提问练习，布置课后作业。随堂练习难度较小，课后作业难度较大。根据学生的练习情况和课后作业情况，进行出错内容讲解。
当讲解完每一章内容时，对每一章的重点知识进行总结和回顾，并进行随堂测试。根据测试的结果，进行问题解答，并让学生对本章内容进行总结和提问，教师再对学生的提问进行解答。
（2）细化教学目标，确定每个知识点的教学目标；目前，学生的学习存在不知道为什么学、不知道要掌握什么、不知道要学什么的困境。学生在高中阶段经历了题海战术以后，身心疲惫。进入高校，对于崭新的学习环境，学生很容易出现两极分化。原来的好学生可能会变成差学生。学生出现一门课程不及格以后，容易出现多门课程不及格。原因是学生对课程的学习目标不明确，学无目标。
以往每门课程会制定一个教学目标，教学目标太大。对教学目标进行细化，为每节课都设置一个教学目标，并且教学目标要切合学生的实际生活，能与生活中的实际问题相关联。让学生感觉所学的知识不枯燥，十分有用，这样就能调动学生的学习积极性，让学生“有兴趣”去学。
2.多种教学方法相结合，构建全通道学习体系
工程教育认证是以学生为中心，强调的是学生的学习产出，以能力输出为导向。在课堂教学中单一的教学方法效果较差，应该采用线上线下，课上课下、纸质电子以及“活动”教室等多方式多媒介相结合的教学方法，构造全通道学习体系；
（1）以学生“学”为主体，以“现实问题”为导向，以“无线网络”为平台，开展“研讨式教学”。
传统教学方法采用讲授法。该方法虽然能够使学生在较短时间内获得大量的知识，教师容易控制教学进程，但容易出现教师满堂灌、学生被动听的局面，不利于发挥学生学习的主动性和积极性。
课堂教学应不再以“教”为先，“学”在后，引入基于“实际问题”的教学模式，改变传统教学中以教师为主体的弊端。教学要注重学生能力的培养，以学生为主体，调动和提高学生学习的积极性和自主性，提高学生的学习兴趣。
在练习中利用《数据结构》中的知识编写程序解决“现实问题”。“现实问题”可以是日常生活中的最优问题、排序问题等，也可以是企业生产过程中遇到的实际问题，或者是软件企业在编写软件过程中所遇到的问题。以“现实问题”为导向，将“现实问题”作为学生探索和获取知识以及锻炼和培养技能的载体。通过对不同层面“现实问题”的提出、分析与讨论，引导学生循序渐进地掌握《数据结构》中的相关知识。从单一的讲授知识，转向学生能力的锻炼，实现知识课堂向能力课堂转变。
工程教育认证标准中明确提出学生应能使用现代工具，具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。利用无线网络和各种通讯工具，如微信、QQ，构建开放的课堂平台，实现学生之间相互交流沟通，师生之间互动交流以及资料查询下载共享，实现封闭课堂向开放课堂的转变。
（2）采用“问题—讨论—实验—汇报—评价”和“活动”教室的模式来进行“启发式教学”。
在课堂教学中教师给学生提供主题、课件等相关资料，让学生组成讨论小组开展讨论，教师进行启发式引导。目前大多数教室的座椅都是固定不变的，学生进行分组讨论时不方便。为了增加学生之间的交流，锻炼学生与人沟通交流的能力，计划把教室“活动”起来。隔一段时间就让学生互换座位，与不同的同学进行学习讨论，培养大家的合作精神。
每组学生经过思考讨论后得出解决问题的方法，并进行汇报，讲解所用到的知识点。老师最后把学生的汇报进行讲评，并给出评价成绩。这样可以培养学生的表达能力和团队合作能力。
（3）以“学习”为中心，因人而宜，采用差异化的教学方式。
每个学生的情况不一样，如果采用一刀切的模式，会在一定程度上造成资源浪费。老师的首要任务是要以“学习”为中心，要让每个学生都能根据自身情况进行“有效”学习。在布置课外作业时，要“差异化”布置不同难度的作业。学生根据自己的水平和学习目标，选择不同难度的作业，以此增加学生学习的主动性。
（4）对部分知识点进行全英文讲解，锻炼学生的英文水平。
随着国家“一带一路”的发展，我国与其它国家的沟通更频繁。学生毕业后在工作中用到英语的概率也越来越高。英语水平的高低直接影响学生未来的发展。目前学生英文水平整体不高，特别是英语口语。学生所掌握的大多是哑巴英语，很少开口讲英语。为了给学生提供说英语的机会，提高学生的英语听力水平，对某些知识进行全英文讲授，并让学生用英文回答问题。给学生提供一个英文环境，增强学生学习英语的主动性。
（5）适当采用“翻转课堂”，进行成长型学习。
为了提高学生的理解和表达能力，选择一些知识点让学生进行讲解。老师和学生进行角色互换，实现老师和学生共同成长。学生要想把知识讲清楚，在课下就会下很多功夫，并在讲台上很好地进行表达，这对学生的自学能力和表达能力都有很好的培养。
3.构建实验、课程设计和第二课堂“三位一体”的实践教学方式
遵循由简单到复杂，由易到难的思路，构建实验、课程设计和第二课堂“三位一体”的实践教学方式。实验分为基础实验和综合性实验，主要验证学生对所学相关知识的理解和掌握情况。把教材中的经典算法作为基础实验，把一些常见的与学生相关的“现实问题”作为综合性实验题目，根据学生的自身情况，因人而宜，选择不同难度的实验题目，提高学生实验的积极性和主动性。
在课程设计中，学生可以根据自己的兴趣自由选题。课程设计主要是锻炼学生发现问题和解决问题的能力，检验学生对所学知识的灵活应用情况，锻炼学生运用所学知识的能力。
第二课堂包括数学建模竞赛、ACM国际大学生程序设计竞赛等竞赛项目以及软件企业的合作开发项目。组织学生积极参与第二课堂的活动，让学生“所学”能“所用”。第二课堂不仅能培养学生的创新能力、协作精神，增强学生的动手能力和工程实践素质，而且能很好地提高学生运用知识解决复杂问题的综合能力。
五 总结
专业工程认证是专业高水平发展的一个衡量指标。专业的发展离不开专业课，而如果每门专业课都能成为“金课”，那专业肯定能快速发展。本文主要以计算机专业中《数据结构》课程为范例，对教学内容和目标、教学方式和实践方式进行改进，使学生能更好地学习“抽象”的专业课程。
参考文献
[1]周红坊,朱正伟,李茂国.工程教育认证的发展与创新及其对我国工程教育的启示.[J].中国大学教学，2017,1:88-95.
[2]朱高峰.关于中国工程教育发展前景问题[J].高等工程教育研究,2016(03):1-4.
[3]胡文龙.工程专业认证背景下的高校教师教学发展[J].高等工程教育研究，2015，(1)：73-78.
[4]孙娜.我国高等工程教育专业认证发展现状分析及其展望[J].创新创业教育，2016，7(1)：29-34.
[5]李志义.成果导向的教学设计[J].中国大学教学,2015(03):32-39.
[6]牛秋月,唐国良.新工科背景下数据结构教学改革[J].教育现代化，2018，5(22)：70-71
[7]黄栋,王昌栋.结合大数据时代背景的《数据结构》教学改革研究[J].教学园地,2018,1:61-65.
关注SCI论文创作发表，寻求SCI论文修改润色、SCI论文代发表等服务支撑，请锁定SCI论文网！ 文章出自SCI论文网转载请注明出处：https://www.lunwensci.com/jiaoyulunwen/30557.html
