基于SAM模型的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程研究

王 璨徐 東王森永

（1.大連科技學(xué)院 遼寧·大連 116052；2.沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué) 遼寧·沈陽(yáng) 110000）

1 學(xué)情分析

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是普通高等院校計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)必修課，該課程具有理論性和實(shí)踐性，受眾為軟件工程、網(wǎng)絡(luò)工程、物聯(lián)網(wǎng)工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、信息管理與信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)等專業(yè)本科或?qū)？埔?、二年?jí)的學(xué)生，旨在培養(yǎng)學(xué)生在具備一定的編程基礎(chǔ)的前提下，具備復(fù)雜問(wèn)題的分析與解決能力。通過(guò)教學(xué)反饋情況來(lái)看，學(xué)生雖具有一定的編程能力，但自制力較差、缺乏戰(zhàn)勝困難的勇氣和決心。而《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程中涉及大量的算法，需要學(xué)生具有較強(qiáng)的理解能力，同時(shí)動(dòng)手操作能力也應(yīng)有所提升。鑒于此，傳統(tǒng)的教學(xué)方法并不能解決上述問(wèn)題，本文通過(guò)引入SAM模型，圍繞學(xué)生的興趣和能力培養(yǎng)展開(kāi)深入探討。

2 SAM模型

SAM模型內(nèi)涵。

SAM模型是一個(gè)實(shí)現(xiàn)課程開(kāi)發(fā)的持續(xù)優(yōu)化與改進(jìn)的過(guò)程。學(xué)習(xí)方案的開(kāi)發(fā)是多方參與、發(fā)揮協(xié)調(diào)優(yōu)勢(shì)的團(tuán)隊(duì)共同完成的。這個(gè)過(guò)程與AGILE模型很像。在實(shí)際的項(xiàng)目中重復(fù)步驟，使每一個(gè)階段的目標(biāo)都接近既定的質(zhì)量要求[1]。SAM包含三個(gè)階段：

（1）準(zhǔn)備階段：即收集信息，集中思考，生成創(chuàng)意。

（2）迭代設(shè)計(jì)階段：確定內(nèi)容并進(jìn)行設(shè)計(jì)，生成模型大綱并持續(xù)優(yōu)化迭代。

（3）迭代開(kāi)發(fā)階段：實(shí)現(xiàn)課程內(nèi)容。根據(jù)環(huán)境（培訓(xùn)對(duì)象）的不同開(kāi)發(fā)出多種版本，并進(jìn)行測(cè)試、評(píng)估和完善[2]。

SAM模型和AGILE模型如圖1圖2所示：

圖1：SAM模型

圖 2：AGILE 模型

3 基于SAM的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程研究

3.1 基于棧的SAM模型

圍繞課程中的章節(jié)──棧，學(xué)生參與初級(jí)版本課程內(nèi)容的評(píng)估，并根據(jù)自身的學(xué)習(xí)狀況提出修改意見(jiàn)；課程組根據(jù)學(xué)生的修改意見(jiàn)生成中級(jí)版本的課程內(nèi)容，具體增加出棧序列的問(wèn)題，提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力，再將中級(jí)版本的課程內(nèi)容交給學(xué)生評(píng)估，學(xué)生可以借助互聯(lián)網(wǎng)，也可以對(duì)教師提問(wèn)和留言，在討論的過(guò)程中整理好修改意見(jiàn)；如此迭代至下一個(gè)版本，增加卡特蘭數(shù)的推導(dǎo)，提高學(xué)生演繹推理的能力，再交由學(xué)生評(píng)估；再迭代生成下一個(gè)版本，增加卡特蘭數(shù)的實(shí)踐環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的實(shí)操能力及解決問(wèn)題的能力，至此完善最終版本的教學(xué)設(shè)計(jì)方案。

在實(shí)施過(guò)程中，由教師組織學(xué)生分組進(jìn)行討論，不同版本的課程內(nèi)容有助于實(shí)現(xiàn)分層次教學(xué)。

基于SAM的教學(xué)設(shè)計(jì)目標(biāo)在于讓學(xué)生理解棧的特點(diǎn)及棧適用于解決什么類型的問(wèn)題，對(duì)出棧序列背后的一系列問(wèn)題進(jìn)行演繹、推理和實(shí)踐，通過(guò)構(gòu)建SAM模型，提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力、團(tuán)隊(duì)合作的素質(zhì)，最終提高學(xué)生的綜合能力。

實(shí)施步驟如下所示：

圖3：實(shí)施步驟

3.2 基于學(xué)生認(rèn)知層次的SAM模型

按學(xué)生認(rèn)知由低到高的次序，可以將課程內(nèi)容劃分為知識(shí)層—簡(jiǎn)單應(yīng)用層—拓展應(yīng)用層，仔細(xì)研讀課程內(nèi)容，圍繞不同的層次設(shè)置不同層次的任務(wù)，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與的積極性，將學(xué)生進(jìn)行分組，讓學(xué)生在小組中完成任務(wù)并達(dá)到該層任務(wù)對(duì)應(yīng)的能力培養(yǎng)。

3.2.1 針對(duì)知識(shí)層能力的培養(yǎng)

圍繞知識(shí)層的能力培養(yǎng)，需要讓學(xué)生理清每章的主要內(nèi)容和重點(diǎn)內(nèi)容，可以將任務(wù)按章節(jié)進(jìn)行劃分，如《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程共8章，分別是緒論、線性表、棧和隊(duì)列、多維數(shù)組和廣義表、樹(shù)、圖、排序、查找，共劃分為8個(gè)任務(wù)，每個(gè)任務(wù)交由一組完成，讓學(xué)生繪制章節(jié)的思維導(dǎo)圖或魚骨圖等，理清章節(jié)的重難點(diǎn)內(nèi)容，并與其他章節(jié)融會(huì)貫通。參與分組任務(wù)的同學(xué)按完成的程度，給予課堂表現(xiàn)60-75的分?jǐn)?shù)。

3.2.2 針對(duì)簡(jiǎn)單應(yīng)用層能力的培養(yǎng)

目前，已經(jīng)針對(duì)單鏈表的建立和二叉樹(shù)的建立開(kāi)展了上機(jī)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)屬于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，并沒(méi)有進(jìn)行分組。為了調(diào)動(dòng)學(xué)生參與的積極性，經(jīng)過(guò)課程組深入地研討，將課程內(nèi)容進(jìn)行了梳理和細(xì)化，精心挑選了6個(gè)分組任務(wù)，具體包括：直接插入排序、起泡排序、直接選擇排序、快速排序、順序查找、二分查找，參與此任務(wù)的學(xué)生，需要編寫代碼、調(diào)試程序，并進(jìn)行演示匯報(bào)。參與分組任務(wù)的同學(xué)按完成的程度，給予課堂表現(xiàn)76-90的分?jǐn)?shù)。

3.2.3 針對(duì)拓展應(yīng)用層能力的培養(yǎng)

拓展應(yīng)用層要求學(xué)生具有分析解決復(fù)雜問(wèn)題的能力，在實(shí)踐中一般設(shè)置課后思考題作為自主學(xué)習(xí)的延伸，針對(duì)這一層次，主要針對(duì)藍(lán)橋杯競(jìng)賽的題目，設(shè)置一組分組任務(wù)，例如猴子選大王，參與分組任務(wù)的學(xué)生需要做到熟練掌握知識(shí)，并能做到舉一反三，涉及的能力較多，也需要編寫代碼、調(diào)試程序，并進(jìn)行演示匯報(bào)。參與分組任務(wù)的同學(xué)按完成的程度，給予課堂表現(xiàn)90-100的分?jǐn)?shù)?？梢圆捎脤W(xué)習(xí)通進(jìn)行分組。

4 總結(jié)

本文從教學(xué)實(shí)踐出發(fā)，在深入了解了學(xué)生的學(xué)情后，由課程組進(jìn)行深入探討，圍繞SAM模型，針對(duì)棧迭代開(kāi)發(fā)出不同的版本，隨后根據(jù)學(xué)生認(rèn)知由低到高的次序，將課程內(nèi)容劃分為知識(shí)層—簡(jiǎn)單應(yīng)用層—拓展應(yīng)用層，并設(shè)置了不同層次的分組任務(wù)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)重點(diǎn)內(nèi)容的融會(huì)貫通，提高動(dòng)手能力，最終提高分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力。