數據結構課程教學改革研究

張 飛，黃治國，汪 洋

（黃淮學院 計算機科學系，河南 駐馬店 463000）

數據結構課程教學改革研究

張 飛，黃治國，汪 洋

（黃淮學院 計算機科學系，河南 駐馬店 463000）

文章對數據結構課程教學的改革進行了探討，提出了其課程體系結構的構建方案，給出了一套應用型本科數據結構課程教學模式．

數據結構；課程體系；教學方法；改革

教師是教學活動的直接組織者和實施者，在教學中發揮著極其重要的作用．課程教學改革的關鍵是教師教育觀念的轉變．實踐證明，教學內容的選擇，教學方法的采用都會直接影響教學效果和教學目標的實現，影響著人才培養質量．數據結構課程是計算機學科的核心課程，是計算機理論與技術的重要基石，是計算機科學與技術人才素質培養框架中的中堅課程，對學生軟件開發能力的培養至關重要，可為學生今后的專業生涯打下牢固基礎．數據結構課程在大學二年級第一學期開設，具有承上啟下的作用，既對學生學過的軟件技術課程進行總結提高，又為后續專業課程提供基礎．本文就課程教學內容體系、能力培養、教學方法、教學資源建設等進行探討，找出適合應用型本科的課程教學模式．

1 構建先進科學的課程體系結構

數據結構作為計算機學科的專業基礎課，應與本學科的問題求解理論和設計方法論相適應，準確把握課程體系的本質．

1.1 制訂實施符合新技術要求的教學大綱

課程體系結構包含概念表述、構建數據模型、設計算法三個層面，突出數據組織方法與算法設計技術，將整個知識體系劃分為核心知識集合模塊與不同的擴展知識模塊，以適應不同層次的教學需求．

(1)突出貫穿程序設計與軟件工程的新技術．要引入抽象數據類型的概念來介紹數據結構新技術，集中體現分解、抽象和信息隱蔽的基本原則，展示由數學模型經抽象數據類型到數據結構的信息結構轉換三個重要階段，抓住抽象數據類型的中樞位置．

(2)制訂符合新技術發展要求的課程大綱．要以訓練構造性思維為重點，以強化程序抽象能力和培養數據抽象能力為指導，把握課程體系結構的本質．要適時修訂教學大綱與實驗大綱，以滿足學科發展對課程教學的要求．

1.2 教學內容增進實用性

(1)選用有特色的數據結構新教材．教材建設是提高教學質量的基本建設之一．教材是大綱精神的具體實施，是知識點的載體．教材的科學性、先進性和實用性，為知識的傳授和能力的培養奠定了良好的基礎．根據課程技術性的特點，將教學內容分為三層次：第一個層次是基本概念部分；第二個層次是基本結構部分，包括線性結構（線性表、棧和隊列、串、數組與廣義表）與非線性結構（樹、圖）；第三個層次是基本技術部分，包括查找與排序方法．按照三層次法組織的教材內容，包含許多精彩的經典算法，可為學習者繼續拓展提供思路．

(2)補充與新技術接軌的實用性技術．由于計算機技術發展迅速，而教材內容與新技術接軌慢，這就要求教師要及時補充教材外的實用性新技術，引入面向對象的新觀點，補充技術發展新內容，使教學內容與新技術接軌，增強實用性．

2 教學方法改革

根據數據結構課程的特點，教師在教學中應重點講述基本概念、基本邏輯結構、基本的存儲結構及經典算法，并注重其拓展應用．

(1)理論課教學．數據結構課程內容較抽象，在理論課的講授中應注重提高學生主動學習的積極性．同時，利用多媒體輔助教學手段，把數據結構中抽象的算法執行過程動態模擬演示出來或供學生課后觀察體會．這在一定程度上可化抽象為直觀，使學生能更好地理解算法的思考過程．

(2)實驗課教學．第一次上機實驗應把本課程的編程框架用統一模板規劃出來，引導學生學會編程，然后讓他們上機調試，在這個基礎上再不斷增加功能，提出新的要求，激發學生的興趣，對做得好的同學給予好評，并進一步提出更高的綜合性要求．后續章節的內容可以參照這一模式實施，學到新的數據結構時，只要把相應的編碼修改即可．同時根據不同基礎、不同層次的學生提出上機實驗不同的要求．

(3)習題課教學．教師要設計組織好習題課，根據不同基礎、不同層次的學生提出不同的要求．這就要求教師要認真地了解學生，更深層次地研究學生的學習情況．

3 強化素質能力培養

數據結構課程的核心內容就是通過學習結構技術的過程，按照建構主義的學習理論，以學生為學習主體，在其與客觀環境（指所學內容）的交互過程中構建學生的知識結構．教師應引導學生在解題編程的實踐中探索規律性的認知，將感性認識升華到理性高度，從而培養學生算法設計能力以及創造性思維，培養舉一反三、觸類旁通的學習能力，以達到提高學生應用知識解決復雜問題的素質目標．

3.1 作業練習

書面作業是上機實習的基礎．作業練習的目的是通過精心設計典型習題，啟發學生自主完成習題、改造習題，使得學生在有限的時間內，掌握盡可能多的知識．教師要做到作業全收全改、收發及時，要明確指出作業中的錯誤點，并對具有技術難點的習題進行啟發式講解．

3.2 實習指導

課程實習著眼于原理與應用的結合點，使學生學會如何把書上學到的知識用于解決實際問題，培養學生的動手能力．通過課程實習要使學生將書本知識學“活”，達到深化理解和靈活掌握教學內容的目的．

3.3 課程設計

課程設計重在培養學生軟件設計的綜合能力．數據結構課程的課程設計是進行軟件綜合訓練的第一門課，它要求選用實用性的綜合題目，采用學生個人進行和小組合作的方式，通過問題分析、總體結構設計、用戶界面設計、程序設計實現與測試的一系列過程，培養學生動手實踐、協作開發大型軟件項目的能力，為后續專業技能的訓練提供基礎．通過課程設計的訓練，突出構造性思維訓練的特征，可提高學生的組織數據編寫大型程序的能力，使學生能更好地掌握算法設計所需的技術．

3.4 考核方式

考核過程可采用全程化（平時考核、期中考試、期末考試）、立體化（課堂聽講、作業、自學、實習）、標準化（參照水平考試、等級考試等國家統一考試的命題要求）的新型考核體系．以此真實地反映學生掌握知識、技能的情況，充分發揮考核體系對學生學習的督促作用和引導作用．平時考核主要通過課堂提問、課堂抽查、小測驗、作業情況、上機表現等環節進行；期中考試和期末考試采用標準化形式，增加水平考試要求的題型，把握課程內容的深度，加大算法理解與分析、算法設計、構造分析類、能力型題目的比例．

4 加強教學資源建設

為了豐富教學資源，應進行數據結構課程網站建設．在網站上，教師要提供電子教材、多媒體課件、網上考試與練習系統、試題庫等相關資源．與教材配套的多媒體教學課件中具有復雜抽象算法的動態演示過程，通過實例化、可視化方式把抽象的概念形象化，突出了典型算法的本質．多媒體課件提供的選件控制方式可為教師教學的個性化發揮提供基礎保證．

4.1 開發與教材配套、適合網上教學的多媒體課件

數據結構課程的難點在于對抽象算法本質的理解，制作的多媒體課件不能是教案的簡單幻燈片．應利用Flash開發課件，以動畫的形式來展現算法，并結合實例演示來加強學生對算法的理解．課件制作融入先進的教學理念，滲透模塊化、數據抽象和信息隱蔽等新觀點、新技術，用精練的文字、準確的圖示描述基本概念，用直觀的動畫解釋抽象的算法過程，既可以豐富學生獲取信息的種類、方式，又有助于教師形象生動、深入淺出地講解，便于學生從直觀的感性認識過渡到理性的深入理解．

4.2 建設課程網上教學網站

在建成的數據結構課程輔導網站上，可提供教學大綱、電子教案、電子教材、課堂視頻、多媒體課件、參考文獻、聯系教師、相關題庫等豐富的教學資源，以增加學生學習課程的手段，拓寬學生的視野，為課內與課外學習相結合提供支撐，實現面授輔導與網上輔導相結合．通過論壇、E-mail等方式，實現師生、生生之間超越時間、空間限制的自由討論，可大大提高輔導的效果和效率．

4.3 加強程序設計類訓練平臺建設

應深入開展程序設計類的課程建設，提供相關的加強程序設計的訓練，并建設相關教學資源．建設數據結構精品課程網站，可提供師生交流與溝通的渠道，為數據結構學習提供有力的基礎與支持．

[1] 吳文虎．計算機程序設計基礎課程改革[J]．中國大學教學，2004(2)：13―14．

[2] 吳平，黃燕，黃嵐，等．本科計算機專業課程體系改革初探[J]．中國大學教學，2004(6)：49―50．

[3] 侯曉霞，王玲，宋斌，等．構建合理的計算機知識結構——新世紀高校計算機基礎教育改革的探討[J]．中國大學教學，2004(6)：53―54．

[4] 徐德民．面向 21世紀高等工科教育教學改革的理論與實踐[M]．西安：西北工業大學出版社，1997：38．

[5] 孫澤文．行業、企業參與和高職院校人才培養[J]．職業技術教育，2004(6)：25．

〔責任編輯 牛建兵〕

G642.0

A

1006-5261(2010)05-0087-02

2009-12-29

河南省高等教育教學改革研究項目（187）

張飛（1974―），男，河南遂平人，講師，碩士．