林 麗，薛 芳

(1.集美大學(xué)計(jì)算機(jī)工程學(xué)院；2.集美大學(xué)網(wǎng)絡(luò)中心，福建 廈門 361021)

工程教育認(rèn)證目的是構(gòu)建中國(guó)工程教育的質(zhì)量監(jiān)控體系，深化工程教育改革，提高高校工程教育質(zhì)量。工程教育認(rèn)證其中一項(xiàng)重要的指標(biāo)即是學(xué)生畢業(yè)要求的達(dá)成情況[1]。畢業(yè)要求內(nèi)容包含工程知識(shí)、問題分析、設(shè)計(jì)開發(fā)解決方案、研究、使用現(xiàn)代工具等12個(gè)指標(biāo)點(diǎn)。其中有8條畢業(yè)要求內(nèi)容涉及“復(fù)雜工程問題”。什么是復(fù)雜工程問題？《華盛頓協(xié)議》[2-4]用如下7個(gè)特征進(jìn)行刻畫：(1)必須運(yùn)用深入的工程原理經(jīng)過分析才可能解決；(2)需求涉及多方面的技術(shù)、工程和其他因素，并可能相互有一定沖突；(3)需要通過建立合適的抽象模型才能解決，在建模過程中需要體現(xiàn)出創(chuàng)造性；(4)不是僅靠常用方法就可以完全解決的；(5)問題中涉及的因素可能沒有完全包含在專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中；(6)問題相關(guān)各方利益不完全一致；(7)具有較高的綜合性，包含多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的子問題?？梢?工程教育的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生能夠深入運(yùn)用專業(yè)知識(shí)和工程知識(shí)的原理解決本專業(yè)領(lǐng)域中的復(fù)雜工程問題[5-6]。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)學(xué)科中一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是人工智能、大數(shù)據(jù)技術(shù)、自然語(yǔ)言處理等行業(yè)應(yīng)用的算法基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不僅要求學(xué)生有扎實(shí)計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，也要求學(xué)生有較強(qiáng)分析解決問題及實(shí)踐編程能力。如何把數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)內(nèi)容與相應(yīng)工程教育認(rèn)證畢業(yè)要求對(duì)應(yīng)起來，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生具備解決“復(fù)雜工程問題”能力。本文提出的教學(xué)改革實(shí)踐是通過對(duì)大數(shù)據(jù)技術(shù)的基礎(chǔ)算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容做一個(gè)融合，引導(dǎo)學(xué)生以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的理論知識(shí)解決“大數(shù)據(jù)技術(shù)的基礎(chǔ)算法問題”。包括如何利用樹結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)機(jī)器學(xué)習(xí)的決策樹算法、如何利用圖結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)社交網(wǎng)絡(luò)問題、如何利用鏈表結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)K-Means聚類算法等。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容與大數(shù)據(jù)技術(shù)結(jié)合的教學(xué)改革實(shí)踐，不僅實(shí)現(xiàn)了工程教育認(rèn)證要求的培養(yǎng)學(xué)生“解決復(fù)雜工程問題”能力的目標(biāo)，也能提高教師的研究水平及教學(xué)成果，豐富教學(xué)案例。

一 課程教學(xué)改革實(shí)踐

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)存在偏理論、知識(shí)點(diǎn)抽象、不好理解等問題。很多學(xué)生掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)理論知識(shí)，但是不知道這些知識(shí)用在哪里，怎么用。更不懂得如何利用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識(shí)去解決工程問題。工程教育認(rèn)證強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生“解決復(fù)雜工程問題的能力”，而課程支持與否是該能力培養(yǎng)能否真正落實(shí)的重要依據(jù)。顯然，當(dāng)前的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)設(shè)計(jì)必須以培養(yǎng)學(xué)生解決“復(fù)雜問題”的能力為目標(biāo)，統(tǒng)一規(guī)劃課程內(nèi)容，設(shè)計(jì)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng)教學(xué)案例及實(shí)驗(yàn)，教學(xué)目標(biāo)引導(dǎo)學(xué)生利用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識(shí)點(diǎn)來解決相應(yīng)的“復(fù)雜問題”。

目前，大數(shù)據(jù)技術(shù)在各個(gè)行業(yè)應(yīng)用越來越廣泛，而大數(shù)據(jù)技術(shù)中用到機(jī)器學(xué)習(xí)算法，如K-Means聚類算法、決策樹算法都需要在合適數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)。本文提出的教學(xué)改革方向是對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)理論和機(jī)器學(xué)習(xí)算法做一個(gè)融合，設(shè)計(jì)相應(yīng)教學(xué)案例及應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)理論知識(shí)去解決“復(fù)雜機(jī)器學(xué)習(xí)算法問題”。課程綜合設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合行業(yè)數(shù)據(jù)，完成一個(gè)完整性的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。課程實(shí)踐結(jié)果表明，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)算法改進(jìn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的教學(xué)內(nèi)容不僅大大激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，也可以引導(dǎo)學(xué)生獲得期望的學(xué)習(xí)成果[7]，有效協(xié)助學(xué)生成功學(xué)習(xí)。

(一)以“解決復(fù)雜問題”為目標(biāo)的教學(xué)方案設(shè)計(jì)(見表1)

表1 以“解決復(fù)雜問題”為目標(biāo)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)設(shè)計(jì)方案

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要知識(shí)點(diǎn)包含：鏈表、棧和隊(duì)列、字符串、樹、查找、圖及排序。教學(xué)內(nèi)容主要包括每種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)理論及構(gòu)造方法，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包含數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的增、刪、改操作。這種教學(xué)方法測(cè)重在“教什么”，比較少講“怎么用”、“能解決什么問題”。尤其在樹、圖這2個(gè)非線性結(jié)構(gòu)內(nèi)容中，理論知識(shí)更加復(fù)雜、抽象，如果不知道能學(xué)來“怎么用”，學(xué)習(xí)的積極性就會(huì)很差，學(xué)生取得學(xué)習(xí)成果一般。表1列舉部分?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容及對(duì)其改進(jìn)的教學(xué)方案、實(shí)驗(yàn)方案。改進(jìn)后的教學(xué)方案，以“解決復(fù)雜問題”為目標(biāo)，課程教學(xué)內(nèi)容加入如何用鏈表結(jié)構(gòu)解決機(jī)器學(xué)習(xí)中的“聚類算法”問題、如何用樹結(jié)構(gòu)解決代碼查重問題、如何利用圖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)知識(shí)圖譜問題。表2羅列每個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的“復(fù)雜工程問題”7個(gè)特征。通過這些“復(fù)雜工程問題”，學(xué)生不僅學(xué)會(huì)了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識(shí)，還會(huì)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)理論解決復(fù)雜問題。教學(xué)設(shè)計(jì)中選擇的代碼查重、知識(shí)圖譜作為教學(xué)實(shí)踐案例，貼近行業(yè)應(yīng)用，不僅能激勵(lì)學(xué)生主動(dòng)去探索相關(guān)算法理論知識(shí)，而且綜合培養(yǎng)學(xué)生編程實(shí)踐能力、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建能力、數(shù)據(jù)表達(dá)及分析能力等，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生“解決復(fù)雜工程問題”的目標(biāo)，協(xié)助學(xué)生獲取最大的學(xué)習(xí)成果。

表2 教學(xué)設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的“復(fù)雜工程問題”特征

(二)課程教學(xué)流程

表1設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容，會(huì)導(dǎo)致理論學(xué)時(shí)不夠的問題?？梢韵纫龑?dǎo)學(xué)生配合線上慕課視頻提前預(yù)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識(shí)點(diǎn)，再在課堂中著重介紹每個(gè)知識(shí)點(diǎn)如何應(yīng)用在機(jī)器學(xué)習(xí)算法等復(fù)雜問題中，同時(shí)穿插數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識(shí)點(diǎn)理論講解，達(dá)到復(fù)習(xí)課程理論知識(shí)目標(biāo)。最后結(jié)合編程實(shí)驗(yàn)，鞏固課程知識(shí)點(diǎn)。以“圖”這章內(nèi)容為例，設(shè)計(jì)教學(xué)具體環(huán)節(jié)，考慮學(xué)生水平及興趣不一致，課程實(shí)驗(yàn)可以設(shè)置不同難度級(jí)別。水平一般的同學(xué)主要完成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)(結(jié)合在線編程平臺(tái)實(shí)現(xiàn))；水平好的同學(xué)可以繼續(xù)完成機(jī)器學(xué)習(xí)算法設(shè)計(jì)。不同水平的同學(xué)都能掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)理論，也能掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識(shí)怎么用來解決機(jī)器學(xué)習(xí)算法問題。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程結(jié)束后，還有一個(gè)對(duì)應(yīng)的綜合設(shè)計(jì)實(shí)踐，這個(gè)階段就可以引導(dǎo)所有同學(xué)把課堂學(xué)的所有理論知識(shí)、編程方法，結(jié)合一個(gè)應(yīng)用項(xiàng)目，做一個(gè)綜合系統(tǒng)，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生利用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其他課程如高等數(shù)學(xué)解決“復(fù)雜工程問題”的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

二 課程實(shí)踐環(huán)節(jié)改革

(一)課程綜合實(shí)踐

課程綜合實(shí)踐是培養(yǎng)實(shí)踐能力、解決復(fù)雜工程問題能力過程中重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。但是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)綜合實(shí)踐題目存在比較老舊、單一問題。如圖書管理系統(tǒng)、銀行管理系統(tǒng)、校園導(dǎo)航等。這些題目不僅在網(wǎng)絡(luò)上有大量解題方案，而且題目沒有創(chuàng)新性，與應(yīng)用結(jié)合弱。課程設(shè)計(jì)完成后的程序，很難有學(xué)習(xí)成果，導(dǎo)致學(xué)生編程的積極性弱，也不滿足目前工程認(rèn)證教育強(qiáng)調(diào)的“解決復(fù)雜工程問題”的需求。

按照表1的課程教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生不僅掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的理論知識(shí)，還要掌握部分大數(shù)據(jù)算法基礎(chǔ)。綜合實(shí)踐主題則以“會(huì)用”數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識(shí)解決“機(jī)器學(xué)習(xí)算法問題”為方向，結(jié)合行業(yè)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)一個(gè)行業(yè)應(yīng)用。這個(gè)實(shí)踐階段引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)去分析數(shù)據(jù)、研究數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型、設(shè)計(jì)算法、實(shí)現(xiàn)可視化展示。表4所示為綜合實(shí)踐主題內(nèi)容及其對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程知識(shí)點(diǎn)。所有的實(shí)踐主題需要使用鏈表、棧、樹、圖等多個(gè)知識(shí)點(diǎn)解決機(jī)器學(xué)習(xí)的算法問題。

表4 實(shí)踐主題和涉及的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識(shí)點(diǎn)

表4所示的綜合實(shí)踐主題并不是枯燥的算法實(shí)現(xiàn)，而是結(jié)合行業(yè)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)某個(gè)大數(shù)據(jù)方面的行業(yè)應(yīng)用。這些主題不僅可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，主動(dòng)研究算法原理，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，同時(shí)每個(gè)主題涉及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、高等數(shù)學(xué)、匯編原理等多個(gè)課程知識(shí)，實(shí)現(xiàn)了多學(xué)科的融合。

(二)課程實(shí)踐開發(fā)流程

實(shí)踐開發(fā)流程共分為8個(gè)步驟，表5羅列的是實(shí)踐開發(fā)環(huán)節(jié)具體內(nèi)容，每個(gè)環(huán)節(jié)培養(yǎng)的學(xué)生能力，每個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)工程教育認(rèn)證畢業(yè)要求的指標(biāo)點(diǎn)。

表5 實(shí)踐開發(fā)環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)的工程認(rèn)證教育指標(biāo)點(diǎn)

續(xù)表5 實(shí)踐開發(fā)環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)的工程認(rèn)證教育指標(biāo)點(diǎn)

(三)課程設(shè)計(jì)成果

課程設(shè)計(jì)一般只有一周時(shí)間，比較短。課程設(shè)計(jì)周期結(jié)束后，對(duì)于完成質(zhì)量好的課設(shè)作品，教師引導(dǎo)學(xué)生在寒假或暑假時(shí)間，繼續(xù)完善、優(yōu)化算法，課程設(shè)計(jì)作品可以通過發(fā)表學(xué)術(shù)論文、發(fā)布軟件產(chǎn)品、參加大學(xué)生創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新設(shè)計(jì)比賽等方式作為學(xué)生實(shí)踐成果。對(duì)于完成質(zhì)量一般學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生在其他程序設(shè)計(jì)課程中，用其他開發(fā)工具繼續(xù)完善算法，作為課程設(shè)計(jì)實(shí)踐一個(gè)階段性成果。

工程認(rèn)證教育實(shí)施的目標(biāo)是學(xué)生通過專業(yè)教育過程最后所取得的學(xué)習(xí)成果，我們想讓學(xué)生取得的學(xué)習(xí)成果是什么？為什么要讓學(xué)生取得這樣的學(xué)習(xí)成果？如何有效地幫助學(xué)生取得這些學(xué)習(xí)成果？不同學(xué)生能達(dá)到學(xué)習(xí)成果不一樣。表6列舉部分?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)踐項(xiàng)目能幫助學(xué)生學(xué)取得的學(xué)習(xí)成果。

表6 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)踐項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的學(xué)習(xí)成果

為了讓學(xué)生有效取得課程的學(xué)習(xí)成果，教師可以根據(jù)學(xué)生完成質(zhì)量，設(shè)計(jì)適應(yīng)不同學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。這里分成初階和高階學(xué)習(xí)成果。初階學(xué)習(xí)成果主要能綜合運(yùn)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的知識(shí)點(diǎn)解決實(shí)踐項(xiàng)目的問題，學(xué)習(xí)整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建模、開發(fā)、調(diào)試過程。高階學(xué)習(xí)成果，針對(duì)質(zhì)量高的作品，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)繼續(xù)優(yōu)化算法，自學(xué)其他工具完善系統(tǒng)，做更多數(shù)據(jù)測(cè)試實(shí)驗(yàn)。優(yōu)化后的算法可以發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊上，轉(zhuǎn)化為學(xué)術(shù)成果。也可以做成軟件成品，在其他課程、畢業(yè)設(shè)計(jì)繼續(xù)研究實(shí)踐。高階的學(xué)習(xí)成果，需要教師與學(xué)生之間建立一個(gè)緊密聯(lián)系，課后繼續(xù)交流課程知識(shí)。

三 課程評(píng)價(jià)及持續(xù)改進(jìn)

(一)學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程評(píng)價(jià)

本次教改方案面向本校網(wǎng)絡(luò)1911、1912班級(jí)共55位同學(xué)做教學(xué)改革實(shí)踐。課程結(jié)束后，通過問卷調(diào)查方式了解學(xué)生對(duì)本次教學(xué)方案的評(píng)價(jià)。

1.學(xué)生對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容及課程設(shè)計(jì)內(nèi)容的滿意度調(diào)查結(jié)果。調(diào)查結(jié)果如圖1所示。學(xué)生對(duì)課堂教學(xué)效果和課程設(shè)計(jì)內(nèi)容評(píng)價(jià)非常滿意分別有50.9%、52.7%。評(píng)價(jià)滿意分別有47.2%、45.5%。總體滿意度高達(dá)98%。可見，學(xué)生對(duì)“解決復(fù)雜問題”為目標(biāo)的教學(xué)改革內(nèi)容的認(rèn)可。

圖1 課程滿意度調(diào)查結(jié)果

2.課程實(shí)踐主題的興趣度調(diào)查結(jié)果。圖2是對(duì)課程實(shí)踐主題內(nèi)容的問卷調(diào)查結(jié)果。學(xué)生可以選擇多個(gè)感興趣的主題。從調(diào)查結(jié)果看：“代碼查重”“知識(shí)圖譜”和“網(wǎng)頁(yè)爬取”這3個(gè)主題選擇人數(shù)超一半，雖然這些題目難度較大，但是題目貼近行業(yè)需求，所以學(xué)生更有興趣去解決分析此類問題。“K-Means聚類算法”選擇人數(shù)較少，該題目偏理論研究，學(xué)生興趣度較低。在后續(xù)的實(shí)踐教學(xué)中，教師可以結(jié)合行業(yè)數(shù)據(jù)去設(shè)計(jì)，比如聚類算法在客戶信息管理數(shù)據(jù)、校園卡消費(fèi)行為數(shù)據(jù)的應(yīng)用等。“倒排索引表設(shè)計(jì)”題目老舊，不夠新穎，所以學(xué)生選擇人數(shù)少，興趣度低?？梢?，學(xué)生對(duì)實(shí)踐主題的興趣度，不是看主題難度，而是看實(shí)踐的主題和行業(yè)熱點(diǎn)間關(guān)聯(lián)程度。所以，以“解決具體行業(yè)問題”為目標(biāo)的實(shí)踐主題設(shè)計(jì)，更能帶動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)研究的積極性。

圖2 課程實(shí)踐主題興趣度調(diào)查結(jié)果

3.工程教育認(rèn)證畢業(yè)要求的達(dá)成度調(diào)查結(jié)果。圖3為學(xué)生對(duì)照工程教育認(rèn)證畢業(yè)的若干要求，評(píng)估自己獲取的學(xué)習(xí)成果。其中，“問題分析”“使用現(xiàn)代工具”“工程知識(shí)”及“終身學(xué)習(xí)”這4個(gè)能力選擇人數(shù)較多，而“工程與社會(huì)”選擇人數(shù)較少。這個(gè)能力要求查學(xué)生“能夠基于工程相關(guān)背景知識(shí)進(jìn)行合理分析，評(píng)價(jià)專業(yè)工程實(shí)踐和復(fù)雜工程問題解決方案對(duì)社會(huì)、健康、安全、法律以及文化的影響，并理解應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任”。而目前的教學(xué)改革方案和文科類課程結(jié)合較少，這塊能力的培養(yǎng)可以作為課程改革的另一個(gè)方向，如結(jié)合思政課程、體育課程、法律課程等設(shè)計(jì)相應(yīng)教學(xué)案例及課程實(shí)踐去改進(jìn)。從調(diào)查結(jié)果看，目前數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)實(shí)踐與改革方法實(shí)現(xiàn)了培養(yǎng)學(xué)生解決“復(fù)雜工程問題”的教學(xué)目標(biāo)，達(dá)到了培養(yǎng)學(xué)生“工程知識(shí)”“問題分析”“設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案”“研究”“使用現(xiàn)代工具”“終身學(xué)習(xí)”能力。

圖3 工程教育認(rèn)證畢業(yè)要求的達(dá)成度調(diào)查結(jié)果

(二)持續(xù)改進(jìn)

引入“復(fù)雜工程問題”的教學(xué)設(shè)計(jì)在教學(xué)實(shí)踐中存在的問題:

1.機(jī)器學(xué)習(xí)算法較難理解，基礎(chǔ)薄弱同學(xué)學(xué)習(xí)困難。

2.面向行業(yè)數(shù)據(jù)，如代碼查重中各種各樣的C語(yǔ)言代碼，如何建語(yǔ)法樹；校園卡數(shù)據(jù)中大量文本類型數(shù)據(jù)怎么表示，即數(shù)據(jù)如何預(yù)處理問題。

3.算法可以理解，動(dòng)手編程實(shí)現(xiàn)困難或?qū)崿F(xiàn)效果不理想。

4.算法優(yōu)化，需要閱讀大量文獻(xiàn)資料等，學(xué)習(xí)時(shí)間不夠問題。

針對(duì)上述問題改進(jìn)方向：

關(guān)于K-Means聚類算法、代碼查重及其他機(jī)器學(xué)習(xí)算法，學(xué)生自學(xué)的困難比較大，教師要在課堂引導(dǎo)授課，如1.2節(jié)中關(guān)于知識(shí)圖譜和課程內(nèi)容做結(jié)合，在課堂教學(xué)中要授課指導(dǎo)，尤其是緊緊抓住怎么用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識(shí)點(diǎn)去解決這個(gè)問題。教學(xué)環(huán)節(jié)在課前、課中、課后都要設(shè)計(jì)授課內(nèi)容輔助學(xué)生學(xué)習(xí)。

經(jīng)過兩輪教學(xué)實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)行業(yè)數(shù)據(jù)的預(yù)處理、算法實(shí)現(xiàn)方面，學(xué)生問題較多，課堂教學(xué)還需要多展示怎么預(yù)處理、前一屆學(xué)生數(shù)據(jù)預(yù)處理問題、這一屆要怎么優(yōu)化改進(jìn)。從往屆學(xué)生的代碼設(shè)計(jì)總結(jié)問題，為新一屆學(xué)生講解問題解決方案，避免一些常規(guī)錯(cuò)誤，有更多時(shí)間研究算法及算法優(yōu)化問題。

關(guān)于教學(xué)持續(xù)改進(jìn)方面，下面分成兩個(gè)內(nèi)容改進(jìn)。

1.課堂教學(xué)的持續(xù)改進(jìn)。教師根據(jù)歷屆學(xué)生學(xué)習(xí)效果，遞推式改進(jìn)教學(xué)方案。如聚類算法、關(guān)聯(lián)規(guī)則算法、知識(shí)圖譜，可以結(jié)合更多行業(yè)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)分析，優(yōu)化改進(jìn)算法，實(shí)現(xiàn)算法迭代更新。教師也可以觀察授課同學(xué)的學(xué)習(xí)能力，設(shè)計(jì)不同難度級(jí)別的教學(xué)主題，如加入更復(fù)雜機(jī)器學(xué)習(xí)算法、圖論內(nèi)容去實(shí)現(xiàn)某些功能。這些教學(xué)主題緊扣數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生不同維度思考。經(jīng)過一輪教學(xué)實(shí)踐，積累學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)問題，下一輪教學(xué)中更會(huì)引導(dǎo)學(xué)生如何去實(shí)踐完成相應(yīng)問題，教學(xué)過程可以提高教學(xué)案例難度，引導(dǎo)學(xué)生做更復(fù)雜工程問題。

2.實(shí)踐教學(xué)的持續(xù)改進(jìn)。課程設(shè)計(jì)內(nèi)容每一年都要變化，但是經(jīng)常變化課設(shè)題目不利于一個(gè)主題的深入研究。所以課設(shè)題目可以大方向不變，但是功能、處理數(shù)據(jù)做調(diào)整，引導(dǎo)新一屆學(xué)生做更復(fù)雜的開發(fā)設(shè)計(jì)。比如2018級(jí)學(xué)生實(shí)現(xiàn)K-Means聚類在鳶尾花iris數(shù)據(jù)應(yīng)用。這個(gè)是難度最低的聚類算法應(yīng)用。教師根據(jù)本屆學(xué)生做的效果，整理學(xué)生課程設(shè)計(jì)存在問題，繼續(xù)引導(dǎo)2019級(jí)學(xué)生實(shí)現(xiàn)K-Means聚類算法在其他行業(yè)數(shù)據(jù)如校園卡消費(fèi)數(shù)據(jù)、超市用戶消費(fèi)數(shù)據(jù)的應(yīng)用。雖然做的是同一個(gè)算法，但處理數(shù)據(jù)類型更復(fù)雜。這個(gè)過程引導(dǎo)學(xué)生去主動(dòng)研究K-Means優(yōu)化版算法解決方案，設(shè)計(jì)的算法復(fù)雜度也在加深；整個(gè)教學(xué)實(shí)踐過程，都在引導(dǎo)教師、學(xué)生共同去解決“復(fù)雜工程問題”。算法優(yōu)化后的成果可以作為師生間共同研究成果。

培養(yǎng)學(xué)生解決“復(fù)雜工程問題”的能力是工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下計(jì)算機(jī)類專業(yè)課程的重要任務(wù)之一。本文以大數(shù)據(jù)技術(shù)的基礎(chǔ)算法作為課程的“復(fù)雜問題”，設(shè)計(jì)教學(xué)案例及課程實(shí)踐主題來引導(dǎo)學(xué)生以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的理論知識(shí)解決聚類算法、關(guān)聯(lián)規(guī)則、知識(shí)圖譜等“復(fù)雜工程問題”。教學(xué)實(shí)踐結(jié)果表明，融合大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)算法的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革，有效促進(jìn)了學(xué)生解決專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)復(fù)雜工程問題能力的提升。