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摘 要 将“CDIO教学模式”引入数据结构实践教学，通过实际教学应用，该教学模式的实践教学效果增强明显，很大程度提升了学生的动手能力。
关键词 数据结构；CDIO教学模式；实践教学；混合教学模式
中图分类号：G642.44 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2015）21-0166-02
1 引言
数据结构课程是计算机专业的一门重要的专业基础课，该课程不仅是从事计算机软件开发的基础，也是操作系统、数据库系统等课程的先导课程。同时，数据结构是国家计算机等级考试中重要的公共基础知识，所以该课程也是非计算机专业的学生的重要选修课。数据结构在整个计算机专业知识体系中起到承上启下的作用。
2 数据结构课程特点及教学现状
数据结构课程涉及较多的概念、结构和算法，有很强的理论性和实践性，知识的理解相对抽象，难以掌握，学生学起来相对费力。
1）理论教学中，数据结构涉及顺序表、链表、栈、队列、字符串、多维数组、树、图等多种不同的结构，又包括每种结构的添加、删除、查询等基本操作，综合性和技巧性都很强。
2）实践教学中，学生C（C ）语言的知识储备薄弱，无法准确理解指针、结构体、递归等知识，大多数学生只能读懂却无法独立编写较复杂程序。
3）教学方式上，传统的“讲授法”教学模式已经无法达到良好的教学效果，因此对教学模式进行改革，采用混合式教学模式：CDIO（Conceive—Design—Implement—Operate：构思、设计、实现、运作）模式与LBL（Lecture Based Learning）模式相结合。其中理论教学以LBL模式为主，实践教学以CDIO模式为主。
3 CDIO模式与LBL模式
1）传统的教学模式即LBL模式。LBL具有系统性、完整性、逻辑性等特点，在此模式下，学生一般能全面、广泛、扎实地掌握学科基础知识。但是该教学模式是以教师为中心和主导的教学模式，学生处于被动的状态，不利于学生自主学习能力、动手能力和创新能力的培养与提高。因此，该模式适合理论教学部分。
2）CDIO是在国际化工程师需求日益增长的情况下，应运而生的一种新型的高等工程教育模式，它以项目生命周期为载体，培养具有扎实专业技能和良好创新能力的国际化工程师。CDIO的理念是各类工程专业开展高等教育所应遵循的普遍原则。自2000年起，CDIO模式在以美国麻省理工大学为首的几十所大学操作实施以来，已取得显著成效，目前，有20多所世界著名大学（包括中国的几所大学）加入了CDIO组织，其按CDIO模式培养的学生深受社会与企业欢迎。
数字时代对人才的要求已不局限于具有扎实的专业技术知识，还必须拥有良好的团队协作精神及实际动手能力。民办高等院校正是培养以动手能力为主的应用型人才的摇篮，所以以民办高等院校为依托的CDIO模式具有很高的研究价值与实践意义。因此，将CDIO模式引入到数据结构实践教学环节，着力于最大培养学生动手实践的能力。
通过两种教学模式的混合使用，可以在保证基础知识教学的前提下，最大限度调动学生的学习兴趣，培养学生自主学习、分析问题和解决问题的能力。
4 CDIO与LBL混合教学模式在数据结构教学中的应用
基于LBL模式的理论教学 在知识点的讲解过程中采用“设定问题，导入问题，分析问题，解决问题”的问题驱动启发式教学模式。数据结构课程知识点逻辑性强，既有相互联系，又自成体系，所以要求教师在授课前做大量的准备。要在研究了各个知识点间的联系与区别、知识点的难易程度、知识的应用领域及学生的兴趣后，设定合理的问题。在授课过程中尽可能创造出问题的“情境”，让学生自然而然地接受问题，并投入到问题的分析和解决中；而不是突兀地提出问题，让学生摸不清头脑。导入问题后，分析项目中涉及的数据组织结构，引入数据结构课程中相应的知识点，运用启发、类比、举例和动态演示等方法深入浅出地讲解该知识点所涉及的逻辑结构、物理结构及相应的操作。在讲授过程中时刻关注学生的反馈信息，使教师与学生之间形成良好的互动效应，从而极大地调动学生的主动性和积极性，使得学生进入最佳的学习状态。
基于CDIO项目驱动的团队式实践训练 数据结构课程实践性很强，每个知识模块都需要设计好相应的实践项目，要求学生以小组为单位，组成实践团队，并运用所学的知识完成实践项目，下次实践课对前一次的实践项目进行公开测评验收。验收以小组为单位进行，采取项目演示结合现场答辩的形式。验收后由教师对每组团队进行点评，再由小组间互评，最终评出最佳团队和最具创新性的团队，鼓励学生的创新精神。这里要注意，即使学生设计的项目还存在很多不足，甚至有bug，仍要以鼓励和表扬为主。
除了课内时间，还在课程的最后两周布置综合性实践项目。结合实际需求和所学知识，根据学生的特点和特长，将全班学生分成四组：业务组、软件设计组、算法设计与实现组和项目测试组。
1）业务组由沟通能力较强的学生组成，主要负责与用户的沟通、提取用户需求、完成项目的需求分析。
2）软件设计组和算法设计与实现组选取在单元实践中设计与开发能力较强的学生组成，完成项目的规划、设计及最终的代码实现工作。
3）项目测试组主要完成项目可行性、确定性、实用性等方面的测试与反馈工作，着重磨练学生的耐力，培养学生严谨、细致的职业素养。
考核模式的改革 在传统的LBL模式中引入CDIO教学模式后，考核就不再单一地依据学生对知识点的掌握程度，而应综合衡量其学习能力、合作能力、动手能力、沟通能力、团队合作能力及解决实际问题的能力等。所以考核模式必须进行调整和改革。本课程的考核分为四部分：知识点考核（50%） 单元项目评价（20%） 综合项目评价（20%） 平时成绩（10%）。通过这样的考核改革，将学生为考试而学习的心理引导到为培养自身素质、提高自身能力而学习上，从而更好地调度学生学习的积极性，促进学生全面发展。
5 教学效果分析
为了衡量教学改革的效果，在2013级选取四个平行班进行测试。其中两个教学班采用传统的实践教学模式，另两个教学班引入CDIO教学模式。经过一个教学周期的学习，用相同试卷对教学效果进行测试，结果表明引入CDIO教学模式的实验班级成绩明显优于传统教学班。这说明将传统教学模式与CDIO教学模式相结合，有助于学生更好地掌握课程所要求的知识点。
在学期末考核中，实验班学生的成绩分布更合理，其中90～100分比例，实验班为2.5%，传统班为0%；80～89分比例，实验班为12.5%，传统班为10%；70～79分比例，实验班为45%，传统班为37.5%；60～69分比例，实验班为32.5%，传统班为45%；不及格比例均为7.5%。
在实践教学方面，实验教学班学生的表现整体上也明显优于传统教学班的学生。通过实训，实验班有15%～25%的学生可以独立完成简单项目的分析、设计、实现及测试，为学生今后的就业奠定坚实的基础。
6 结束语
CDIO理念在强调学生理论基础的同时，注重培养学生理论联系实际的能力、团队合作的精神及创新精神。将CDIO理念运用到数据结构课程的实践教学中，取得良好的教学效果，使学生在掌握知识和技能的同时，提高了学习兴趣，培养了专业素质。
参考文献
[1]Crawley E F， Malmqvist J， Ostlund S， etc. Rethinking Engi-
neering Education： The CDIO Approach[M].Berlin： Springer，
2007.
[2]陶勇芳，商存慧.CDIO大纲对高等工科教育创新的启示[J].中国高教研究，2006（11）.
[3]查建中.论“做中学”战略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究，2008（3）.
[4]齐慧娟.基于CDIO理念的“数据结构”课程改革与研究[J].石家庄铁路职业技术学院学报，2011（10）.
关键词 数据结构；CDIO教学模式；实践教学；混合教学模式
中图分类号：G642.44 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2015）21-0166-02
1 引言
数据结构课程是计算机专业的一门重要的专业基础课，该课程不仅是从事计算机软件开发的基础，也是操作系统、数据库系统等课程的先导课程。同时，数据结构是国家计算机等级考试中重要的公共基础知识，所以该课程也是非计算机专业的学生的重要选修课。数据结构在整个计算机专业知识体系中起到承上启下的作用。
2 数据结构课程特点及教学现状
数据结构课程涉及较多的概念、结构和算法，有很强的理论性和实践性，知识的理解相对抽象，难以掌握，学生学起来相对费力。
1）理论教学中，数据结构涉及顺序表、链表、栈、队列、字符串、多维数组、树、图等多种不同的结构，又包括每种结构的添加、删除、查询等基本操作，综合性和技巧性都很强。
2）实践教学中，学生C（C ）语言的知识储备薄弱，无法准确理解指针、结构体、递归等知识，大多数学生只能读懂却无法独立编写较复杂程序。
3）教学方式上，传统的“讲授法”教学模式已经无法达到良好的教学效果，因此对教学模式进行改革，采用混合式教学模式：CDIO（Conceive—Design—Implement—Operate：构思、设计、实现、运作）模式与LBL（Lecture Based Learning）模式相结合。其中理论教学以LBL模式为主，实践教学以CDIO模式为主。
3 CDIO模式与LBL模式
1）传统的教学模式即LBL模式。LBL具有系统性、完整性、逻辑性等特点，在此模式下，学生一般能全面、广泛、扎实地掌握学科基础知识。但是该教学模式是以教师为中心和主导的教学模式，学生处于被动的状态，不利于学生自主学习能力、动手能力和创新能力的培养与提高。因此，该模式适合理论教学部分。
2）CDIO是在国际化工程师需求日益增长的情况下，应运而生的一种新型的高等工程教育模式，它以项目生命周期为载体，培养具有扎实专业技能和良好创新能力的国际化工程师。CDIO的理念是各类工程专业开展高等教育所应遵循的普遍原则。自2000年起，CDIO模式在以美国麻省理工大学为首的几十所大学操作实施以来，已取得显著成效，目前，有20多所世界著名大学（包括中国的几所大学）加入了CDIO组织，其按CDIO模式培养的学生深受社会与企业欢迎。
数字时代对人才的要求已不局限于具有扎实的专业技术知识，还必须拥有良好的团队协作精神及实际动手能力。民办高等院校正是培养以动手能力为主的应用型人才的摇篮，所以以民办高等院校为依托的CDIO模式具有很高的研究价值与实践意义。因此，将CDIO模式引入到数据结构实践教学环节，着力于最大培养学生动手实践的能力。
通过两种教学模式的混合使用，可以在保证基础知识教学的前提下，最大限度调动学生的学习兴趣，培养学生自主学习、分析问题和解决问题的能力。
4 CDIO与LBL混合教学模式在数据结构教学中的应用
基于LBL模式的理论教学 在知识点的讲解过程中采用“设定问题，导入问题，分析问题，解决问题”的问题驱动启发式教学模式。数据结构课程知识点逻辑性强，既有相互联系，又自成体系，所以要求教师在授课前做大量的准备。要在研究了各个知识点间的联系与区别、知识点的难易程度、知识的应用领域及学生的兴趣后，设定合理的问题。在授课过程中尽可能创造出问题的“情境”，让学生自然而然地接受问题，并投入到问题的分析和解决中；而不是突兀地提出问题，让学生摸不清头脑。导入问题后，分析项目中涉及的数据组织结构，引入数据结构课程中相应的知识点，运用启发、类比、举例和动态演示等方法深入浅出地讲解该知识点所涉及的逻辑结构、物理结构及相应的操作。在讲授过程中时刻关注学生的反馈信息，使教师与学生之间形成良好的互动效应，从而极大地调动学生的主动性和积极性，使得学生进入最佳的学习状态。
基于CDIO项目驱动的团队式实践训练 数据结构课程实践性很强，每个知识模块都需要设计好相应的实践项目，要求学生以小组为单位，组成实践团队，并运用所学的知识完成实践项目，下次实践课对前一次的实践项目进行公开测评验收。验收以小组为单位进行，采取项目演示结合现场答辩的形式。验收后由教师对每组团队进行点评，再由小组间互评，最终评出最佳团队和最具创新性的团队，鼓励学生的创新精神。这里要注意，即使学生设计的项目还存在很多不足，甚至有bug，仍要以鼓励和表扬为主。
除了课内时间，还在课程的最后两周布置综合性实践项目。结合实际需求和所学知识，根据学生的特点和特长，将全班学生分成四组：业务组、软件设计组、算法设计与实现组和项目测试组。
1）业务组由沟通能力较强的学生组成，主要负责与用户的沟通、提取用户需求、完成项目的需求分析。
2）软件设计组和算法设计与实现组选取在单元实践中设计与开发能力较强的学生组成，完成项目的规划、设计及最终的代码实现工作。
3）项目测试组主要完成项目可行性、确定性、实用性等方面的测试与反馈工作，着重磨练学生的耐力，培养学生严谨、细致的职业素养。
考核模式的改革 在传统的LBL模式中引入CDIO教学模式后，考核就不再单一地依据学生对知识点的掌握程度，而应综合衡量其学习能力、合作能力、动手能力、沟通能力、团队合作能力及解决实际问题的能力等。所以考核模式必须进行调整和改革。本课程的考核分为四部分：知识点考核（50%） 单元项目评价（20%） 综合项目评价（20%） 平时成绩（10%）。通过这样的考核改革，将学生为考试而学习的心理引导到为培养自身素质、提高自身能力而学习上，从而更好地调度学生学习的积极性，促进学生全面发展。
5 教学效果分析
为了衡量教学改革的效果，在2013级选取四个平行班进行测试。其中两个教学班采用传统的实践教学模式，另两个教学班引入CDIO教学模式。经过一个教学周期的学习，用相同试卷对教学效果进行测试，结果表明引入CDIO教学模式的实验班级成绩明显优于传统教学班。这说明将传统教学模式与CDIO教学模式相结合，有助于学生更好地掌握课程所要求的知识点。
在学期末考核中，实验班学生的成绩分布更合理，其中90～100分比例，实验班为2.5%，传统班为0%；80～89分比例，实验班为12.5%，传统班为10%；70～79分比例，实验班为45%，传统班为37.5%；60～69分比例，实验班为32.5%，传统班为45%；不及格比例均为7.5%。
在实践教学方面，实验教学班学生的表现整体上也明显优于传统教学班的学生。通过实训，实验班有15%～25%的学生可以独立完成简单项目的分析、设计、实现及测试，为学生今后的就业奠定坚实的基础。
6 结束语
CDIO理念在强调学生理论基础的同时，注重培养学生理论联系实际的能力、团队合作的精神及创新精神。将CDIO理念运用到数据结构课程的实践教学中，取得良好的教学效果，使学生在掌握知识和技能的同时，提高了学习兴趣，培养了专业素质。
参考文献
[1]Crawley E F， Malmqvist J， Ostlund S， etc. Rethinking Engi-
neering Education： The CDIO Approach[M].Berlin： Springer，
2007.
[2]陶勇芳，商存慧.CDIO大纲对高等工科教育创新的启示[J].中国高教研究，2006（11）.
[3]查建中.论“做中学”战略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究，2008（3）.
[4]齐慧娟.基于CDIO理念的“数据结构”课程改革与研究[J].石家庄铁路职业技术学院学报，2011（10）.