《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)改革探索

張敬敏，李霞

摘要：在計算機科學(xué)中，《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是一門核心的、綜合性專業(yè)基礎(chǔ)課。課程學(xué)習(xí)的效果將直接影響到后續(xù)課程的學(xué)習(xí)以及軟件設(shè)計水平和能力的培養(yǎng)。本文針對課程的特點，結(jié)合教學(xué)實踐經(jīng)驗，論述了對教學(xué)改革的認(rèn)識

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；教學(xué)；改革；探討

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-9324（2012）07-0120-02

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門核心的綜合性專業(yè)基礎(chǔ)課，在本專業(yè)的課程體系中處于重中之重的地位，屬于必修課程。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的研究既涉及計算機硬件，也涉及計算機軟件，是很多計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)后續(xù)課程的基礎(chǔ)，比如編譯原理、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用、JAVA程序設(shè)計、MFC程序設(shè)計、算法設(shè)計與分析等課程均直接或者間接用到該課程的很多知識。顯然，該課程的重要性不言而喻。本課程的教學(xué)目標(biāo)，使學(xué)生較全面地掌握各種常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程提供必要的基礎(chǔ)，提高運用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解決實際問題的能力。本文針對課程的特點，結(jié)合教學(xué)實踐經(jīng)驗，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段、實踐環(huán)節(jié)等對教學(xué)改革進行了探索。

一、教學(xué)內(nèi)容

課程的內(nèi)容重點立足于基礎(chǔ)知識和基礎(chǔ)理論的傳授和應(yīng)用能力的培養(yǎng)。因此在授課時既要講授基礎(chǔ)知識和基礎(chǔ)理論，同時也要注重動手應(yīng)用能力的培養(yǎng)。作者認(rèn)為應(yīng)該講授的主要內(nèi)容包括，常用的并且是重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，分為線性結(jié)構(gòu)和非線性結(jié)構(gòu)，線性結(jié)構(gòu)主要包括線性表、棧、隊列等。非線性結(jié)構(gòu)主要包括樹和圖，還有文件。從邏輯結(jié)構(gòu)、存儲結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)的運算三個方面介紹這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的知識點。然后介紹在這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上的常用的查找和排序算法。同時，各種運算和算法的時間和空間復(fù)雜度分析也是要重點介紹的內(nèi)容。為了更好地讓學(xué)生掌握上述內(nèi)容，還必須安排合理合適的實驗內(nèi)容，進一步培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力。

第一次講課是課程的前言，是很重要也是最難講的一次課。第一次課程授課效果的好壞，直接關(guān)系到學(xué)生對課程的認(rèn)識喜愛程度，更是嚴(yán)重影響到后續(xù)授課的效果。因此，教師一定要把第一次課程講好，使得學(xué)生對課程有一個總體認(rèn)識，并喜歡上這門課程。為了讓學(xué)生對課程有一個很好的認(rèn)識，第一次課程的授課內(nèi)容顯然很重要。作者結(jié)合實踐教學(xué)經(jīng)驗，認(rèn)為第一次課程應(yīng)該從以下幾個方面進行講授。①數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概念，發(fā)展史，為什么學(xué)習(xí)這門課程以及學(xué)習(xí)這門課程的方法。②數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程研究內(nèi)容、研究方法和研究分支。③課程的性質(zhì)、特點、地位和作用。④課程內(nèi)容的組織結(jié)構(gòu)。⑤參考文獻和考核方式。

二、教學(xué)方法和教學(xué)手段

合適的、恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法和教學(xué)手段，在教學(xué)中能收到事半功倍的效果，反之，則是費力不討好。作者認(rèn)為在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)中，采用以下教學(xué)方法和教學(xué)手段，教學(xué)效果會顯著提高。

1.采取現(xiàn)代化教學(xué)手段和方法，充分有效使用現(xiàn)代化多媒體教學(xué)手段。多媒體教學(xué)能使得講授內(nèi)容更加清晰、教學(xué)效率更高。雖然有些課程，比如數(shù)學(xué)類課程不適合使用多媒體教學(xué)。但數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這門課的課件可以做得很漂亮、很生動，比黑板的效果要好很多。在教學(xué)中可以使用PPT幻燈片展現(xiàn)基礎(chǔ)知識點和基本理論，對比較復(fù)雜的算法，可以采用動態(tài)方式演示講解，這樣可以很好地幫助學(xué)生深入透徹地理解掌握算法的設(shè)計思想和過程，使學(xué)生把所學(xué)知識的理性認(rèn)識和感性認(rèn)識有機地結(jié)合起來。比如在講解圖的深度遍歷時候，可以通過PPT幻燈片講解遍歷的過程。由于遍歷的過程是一個遞歸的過程，許多學(xué)生開始學(xué)習(xí)起來有些困難。如果配以動畫來模擬遍歷的全過程，就可以取得很好的教學(xué)效果。

2.充分調(diào)動學(xué)生們課堂學(xué)習(xí)的積極性。為了調(diào)動學(xué)生們的積極性，可以充分采取啟發(fā)式教學(xué)，實現(xiàn)教與學(xué)的互動，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性。通過設(shè)計高質(zhì)量的、創(chuàng)新的啟發(fā)式教學(xué)內(nèi)容，誘導(dǎo)學(xué)生深入理解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，理解算法改進的過程，啟發(fā)學(xué)生在了解原算法的不足之處后，設(shè)計改進算法，實現(xiàn)從舊算法到相關(guān)的新算法的跳躍。建立科學(xué)的考核制度，改革評分標(biāo)準(zhǔn)。讓學(xué)生參與解決有一定難度的問題，對能較好完成的學(xué)生，給予獎勵。對平時敢于提出新見解、有創(chuàng)意的學(xué)生采取特殊鼓勵政策，無論是課后提問、作業(yè)還是上機實驗，只要有思想火花或閃光點，或找到教材上或教師講課中的不足或者錯誤，都給予獎勵。

3.充分利用網(wǎng)絡(luò)，建立課程的教學(xué)網(wǎng)站。網(wǎng)站可以對課堂授課起到很好地補充作用。作者認(rèn)為，網(wǎng)站內(nèi)容主要應(yīng)包括：教師的電子教案、優(yōu)秀的教學(xué)視頻、生動的教學(xué)動畫、作業(yè)習(xí)題、題庫、參考試卷、參考文獻等教學(xué)資源，學(xué)生可以根據(jù)自己的需要隨時隨地下載學(xué)習(xí)。另外，網(wǎng)站上要增設(shè)論壇、留言板，這樣學(xué)生之間、學(xué)生老師之間，可以不受時間空間限制，隨時討論交流，教師也可以及時掌握學(xué)生思想動態(tài)和學(xué)習(xí)情況，師生關(guān)系將非常融洽，將會有力促進課堂教學(xué)效果。

4.注重上機實踐。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不僅具有較強的理論性，同時也具有較強的可應(yīng)用性和實踐性。因此，一定要重視教學(xué)實踐。實踐表明在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)過程中，如果學(xué)生的程序設(shè)計語言基礎(chǔ)薄弱，就會影響正常教學(xué)進度。學(xué)生完成上機實驗練習(xí)時遇到的主要問題是，不能正確地輸入數(shù)據(jù)，結(jié)構(gòu)體概念陌生，函數(shù)的傳址調(diào)用概念不清，指針與鏈表有的沒有學(xué)過。因此在上機實驗之前，應(yīng)該給學(xué)生適當(dāng)補充相關(guān)的內(nèi)容。實驗內(nèi)容的設(shè)計要合適。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的實驗要以綜合實驗為主、以驗證性實驗為輔，以驗證性實驗為基礎(chǔ)，通過設(shè)置綜合實驗題目、實驗?zāi)康暮鸵螅岣邔W(xué)生的綜合程序設(shè)計能力。同時也要加大上機實驗的趣味性，用“熊貓燒香”、“迷宮”等趣味題目作為上機內(nèi)容。在做實驗時，一般情況下大部分學(xué)生只是重視實驗環(huán)節(jié)，對于編寫程序具有一定的積極性。但往往容易忽略實驗報告的撰寫和實驗總結(jié)，這是不對的。實驗報告和實驗總結(jié)是實驗必可缺少的環(huán)節(jié)，也是很重要的環(huán)節(jié)。通過撰寫實驗報告，能培養(yǎng)學(xué)生撰寫科技論文的能力和書面表達的能力；通過實驗總結(jié)，能提升自己對實驗內(nèi)容的深刻理解和掌握，并能為后續(xù)實驗提供經(jīng)驗教訓(xùn)，提高后續(xù)實驗的效果和效率。因此，作者認(rèn)為學(xué)生拿到一個實驗題目之后，應(yīng)該按照步驟做實驗，具體步驟應(yīng)包括：問題分析與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、詳細設(shè)計和編碼、上機準(zhǔn)備、上機調(diào)試程序和整理實驗報告。

最后，應(yīng)大力加強學(xué)生實驗的指導(dǎo)和管理。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實驗編程有一定的難度，如果指導(dǎo)和管理不力，可能導(dǎo)致少部分自覺性強的學(xué)生能夠完成，大部分學(xué)生通過拷貝別人的程序來應(yīng)付檢查。因此，必須加強教師的指導(dǎo)和實驗的管理，有效地監(jiān)督學(xué)生完成相應(yīng)的上機實驗，逐個驗收實驗程序，防止濫竽充數(shù)的“南郭先生”。

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作者簡介：張敬敏（1974-），女，河北晉州人，碩士，副教授，研究方向為計算機科學(xué)教育，程序設(shè)計語言，演化計算等；李霞（1978-），女，碩士，講師，研究方向為計算機教育，算法設(shè)計，程序設(shè)計語言。