《數據結構》課程教學改革初探

　　摘 要： 《數據結構》課程是計算機專業的一門非常重要的專業基礎課，在教學過程中存在的諸多問題導致教學效果不佳。本文結合該課程的特點，分析教學效果不佳的成因；從做好課程銜接、教學方式的合理運用、實驗設計與安排、通過課程設計鍛煉學生理論與實踐相結合的能力四個方面，對《數據結構》課程教學改革進行初步探討，以提高教學質量。
　　關鍵詞： 《數據結構》課程 教學效果 教學改革
　　
　　1.課程介紹
　　《數據結構》是計算機專業的一門重要的專業基礎必修課程，是計算機專業后續課程的基礎，主要用于處理非數值計算問題。學習《數據結構》就是要讓學生掌握數據在計算機中的表示、組織和相應結構上的算法設計，以便學生在軟件的開發過程中能選擇適當的邏輯結構、存儲結構，高效設計算法，并初步掌握算法的時間和空間分析技術。
　　《數據結構》課程主要介紹：線性表、棧、隊列、數組、串、樹和二叉樹、圖等基本數據結構及其應用；排序和查找的原理與方法。通過本課程的學習，學生能較熟練地掌握數據結構的基本概念、特性，存儲結構及其相關算法；熟悉它們在計算機科學中最基本的應用；培養和訓練運用高級程序設計語言編寫結構清晰、可讀性好的算法及初步評價算法的能力；為《編譯原理》、《操作系統》、《數據庫系統原理》等后續課程的學習，以及計算機軟件的研制和開發打下一定的理論及實踐基礎。
　　2.教學效果不佳的成因分析
　　《數據結構》課程的基礎性，以及該課程在計算機專業全國考研統考專業課程中所占的比重，使得大多數學生都能較認真地對待本課程。但在實際的教學過程中，我發現教學效果一直不盡如人意，不僅表現在期末考試補考率居高不下，還表現在課程實驗和課程設計兩個實踐環節中，學生難以將課堂教學內容轉化為可實際運行的程序，以及解決實際問題的能力較差。學生普遍反映的問題是：課堂上聽老師講解覺得很好理解，但等到要學生自己選擇數據結構，并設計算法來解決實際問題的時候就感覺力不從心了。部分學生覺得數據結構理論性太強，過于抽象，在實際的應用中很難抽象出各種數據類型。另外一個常見的現象就是只知道本課程很重要，但不知道重要在什么地方，與實際生活相脫節，不能用來解決實際問題。教學效果不佳，我認為大致有如下原因。
　　2.1先修課程基礎不扎實
　　《數據結構》的直接先修課程主要是高級程序設計語言（我校為C語言），但是同時也要求學生具備一定的數學知識。對大多數學生而言，數學課程和高級程序設計語言的學習也是有一定難度的，所以部分學生無法理解課堂上講的例題和思路，難以進行算法分析、比較算法性能和算法的編程實現。
　　2.2教學方式單一
　　現在很多高校在《數據結構》教學過程中都已經采用多媒體的形式進行教學，我院就是這樣。我認為，多媒體教學是把雙刃劍，即使用不當不但不會帶來任何益處，反而會帶來弊端。曾有學生向我反映，通過PPT，傳授的信息量太多，同學們理解困難，跟不上節奏，嚴重影響了教學效果。
　　2.3沒抓好課程實驗環節
　　課程實驗環節是緊密配合理論教學，通過實驗，幫助和加深學生對相應數據結構的物理結構和邏輯結構和編程實現等各個環節的整體理解。但是學生面對程序錯誤的時候，總是顯得手足無措，老師如若不能采取相應的措施，抓好課程實驗環節，則會直接影響教學效果。
　　2.4理論教學與實際應用相脫節
　　數據結構課程是建立在抽象數據類型的基礎上，用于解決非數值計算問題的一門學科，內容相對比較抽象、瑣碎、龐雜，并且涉及很多概念和技術。因此，如果單純地按照課本照本宣科，就不能和實際應用相結合，學生就會很難接受。而即使有相關的實驗，但是由于基本上都是一些驗證性實驗，做完結束，實際上也并沒有體會到知識的實質，更別說做到融會貫通了。
　　3.教學改革探討
　　3.1做好課程銜接
　　數據結構課程的直接先修課程雖然只有高級程序設計語言一門（C語言），但實際上與高等數學和離散數學中的相關知識點也聯系甚密，做好課程銜接是數據結構教學改革中必須探討的問題。例如，算法分析的研究必須以一定的數學理論為基礎；非線性結構的分析必須用到樹和圖的基本知識。另外，數據結構編程實現過程中，高級程序設計語言中的指針和結構體是頻繁出現的知識點。因此，針對課程銜接過程中的重要知識點，一定要采取適當的辦法加以回顧，我院在實際教學中就已經安排了一到兩次的銜接課程。
　　3.2教學方式的合理運用
　　在多媒體輔助教學普及的今天，一定要根據數據結構課程的各知識點的特點，將多媒體輔助教學與傳統教學有機結合。所以在數據結構的課程教學中利用多媒體技術時，一定要注意揚長避短，并根據該課程概念多、內容抽象、邏輯性強等特點，精心設計、制作多媒體課件，進行一些必要的動態演示，并適時地運用傳統教學模式，組織必要的課堂討論、課堂提問等形式多樣的課堂交互環節。
　　3.3課程實驗設計與安排
　　課程實驗是伴隨著《數據結構》課程的課堂教學而進行的實踐教學環節。與課程設計實踐教學環節不同的是，課程實驗的時間安排上是松散的；根據實驗教學大綱的要求，依據不同的章節內容安排不同的實驗項目。課程實驗的目的主要在于掌握各種數據結構的物理實現方法和掌握基本算法的設計實現方法。通過實驗，強化培養“結構—算法—編程”三者密切相關的意識。所以在課程實驗的設計上，一般較偏重于如何編寫功能單一的“小”算法的問題；而在實驗安排上，一定要充分調動學生的積極性，并嚴格要求學生做好實驗前的準備工作：主要是實驗程序的準備和相關知識點的溫習。我在實際教學過程中，一般在安排實驗的前一次課堂教學中，會安排足夠的時間，闡明實驗項目要求，并演示實驗效果，以便學生根據要求和效果做好實驗前的準備工作。
　　3.4通過課程設計鍛煉學生理論與實踐相結合的能力
　　課程設計是《數據結構》課程課堂教學和課程實驗的延續，是重要的一環。我院將其列為一門單獨的考查課，主要是鍛煉學生根據實際問題的要求，正確選擇合理的邏輯結構，并采用適當的物理結構，解決實際問題的能力；更深層次的目標則是希望學生能夠針對實際問題選擇、擴展甚至設計全新的數據結構，然后設計相應的存儲結構并加以實現，從而最終完成問題的求解。由此可以看出，課程設計環節是一個融會貫通的過程，是不能通過課程實驗完成的，也不可能在課堂教學中就建立完整的意識。所以在具體的課程設計實踐教學環節中，一定要讓學生充分認識課程設計的重要性；通過給定學生不同的求解問題，讓學生培養應用數據結構基本知識來分析問題、解決問題的全局意識；訓練學生從系統的、規范的觀點來進行計算機問題的分析、設計、編碼測試等。總之，課程設計要有利于鍛煉學生理論與實踐相結合的能力。
　　4.結語
　　我針對《數據結構》課程的特點，分析了教學效果不佳的成因；并結合實踐，總結了從做好課程銜接、教學方式的合理運用、課程實驗設計與安排、通過課程設計鍛煉學生理論與實踐相結合的能力四個方面，嘗試對《數據結構》課程進行教學改革。
　　
　　參考文獻：
　　［1］嚴蔚敏，吳偉民.數據結構（C語言版）［M］.北京：清華大學出版社，2008.
　　［2］葉雙，吳清江等.提高“數據結構”課程教學效果的方法初探［J］.計算機教育，2009，（11）.
　　［3］郝宗波.數據結構課程教學改革探討［J］.計算機教育，2011，（2）.
　　［4］朱小梅，楊先鳳等.數據結構課程教學方法探析［J］.探索研究，2011，（5）.
　　［5］邱保志.多媒體技術在《數據結構》課程教學中的應用研究［J］.廊坊師范學院學報（自然科學版），2010，（2）.
　　［6］李群，趙玉霞等.《數據結構》實驗課程設計與探討［J］.中國現代教育裝備，2007，（3）.
　　［7］李治軍，廖明宏等.數據結構與算法課程設計教學模式的探討［J］.計算機教育，2006，（2）.