案例教學法在《數據結構》教學中的應用

段群 田俊華 吳小娥

[摘要] 本文根據《數據結構》課程的特點，在該課程教學中引入案例教學法。詳細介紹了如何設計各種數據結構的案例，案例教學的實施過程，以及在典型數據結構圖中的應用過程。經教學實踐證明，在《數據結構》課程中采用案例教學法，學生能更好地理解抽象的知識，激發了學生的學習興趣，調動了學生自主學習的能力，提高了該課程的教學質量和學習效果。

[關鍵詞] 數據結構 案例教學法 線性表 樹 圖

中圖分類號：G642 文獻標識碼：B

《數據結構》課程是計算機類專業的一門必修的專業基礎課 [1]。該課程的原理和算法比較抽象，難以根據實際問題自行設計數據結構及其算法，因此，很多學生感覺學習難度大，對該門課程學習興趣不濃，學習效果差。針對上述問題，在《數據結構》課程教學過程中采用案例教學法。案例教學法是一種開放式、互動式的教學方式，需要教師根據理論教學內容事先精心策劃和準備案例，指導學生提前閱讀，并組織學生開展討論案例，形成反復的互動與交流。將知識融入案例之中，重視實踐，可以大大激發學生的學習興趣，培養學生分析問題和解決問題的能力，從而達到提高該課程的教學效果[2]。

案例的設計

在案例教學方法中，案例是教學的核心，教師應該在備課時精心選擇案例。在選擇案例時需要注意以下幾個方面[3]：（1）要根據教學目標選擇案例，選用難易適當的案例，通過案例教學，學生能夠較容易地理解和掌握數據結構的基本理論和方法；（2）案例應具有內容的完整性、真實性和典型性特點，與實際生活相聯系；（3）案例的選擇應考慮到學生的專業特點，選擇與學生專業相關的內容，盡量貼近學生的興趣點。

本文作者使用耿國華的《數據結構——C語言描述》[1]教材，根據書中章節安排設計案例如表 1。

表1 案例設計表

案例教學法在數據結構中的應用

1.案例教學法的實施過程。（1）分析案例。在開始講解某種數據結構時，教師應首先給出案例問題及要求，然后引導學生首先分析出問題中的數據結構，然后確定存儲結構，并說明該類數據結構的特征以及操作特點。（2） 討論案例。在案例教學中，學生在教師的指導下，對案例中的問題進行分組討論。教師要結合本節知識，提出問題啟發學生思考，并且要注意鼓勵學生積極參與討論，這樣有利于培養學生獨立思考的能力和積極探索的精神。（3）評價總結。教師一定要對學生分組討論的結果予以評價、總結。在評價時，應注意以正面鼓勵為主，以此增強學生的學習興趣。最后教師將案例的解決方案展示給學生，并進一步讓學生課后思考：“自己的解決方法與案例中的解決方法，各有何長處與不足？”

2.在“圖”結構中的應用。案例描述：實現高速公路查詢系統基本功能，任意城市之間都有可能通有高速公路，高速公路是雙向的。具體要求有：（1）設計某國各個城市，城市個數不超過200個；（2）為用戶提供城市信息的查詢；（3）為用戶提供任意城市之間高速公路的查詢：兩個城市之間是否通有高速公路？如果有，有哪些通路？哪條公路是最節省時間的？（4）如果要走訪多個城市，如何設計路線最節省時間？

案例分析：（1）首先抽象出數據的邏輯結構。根據問題的描述，本案例中要處理的數據對象是城市及城市之間的高速公路。由于城市之間高速公路的任意性，也就是任意數據元素之間都可能有關系。可引出數據結構——圖。（2）確定數據的存儲結構。如何存儲各城市及城市之間高速公路信息？可引出圖的存儲結構，有鄰接矩陣、鄰接表等。并給出各種存儲結構在C語言中的類型定義。（3）算法設計。確定本案例存儲結構，如采用鄰接矩陣存儲。按照案例中要求完成的問題（1）可引出創建圖的操作和問題。（2）可因此掌握圖的各種遍歷方法和問題。（3）可引出求圖中任意結點之間路徑的問題及最短路徑的問題。（4）可引出求圖的最小生成樹的問題。

總結與擴展：由教師總結各組同學的討論結果。如題目中描述的圖是無向的帶權圖，即無向網。總結了無向網的邏輯結構、存儲結構及操作的實現后，教師可再擴展出其他形式的圖，如有向網，可假定高速公路是有方向的，便可引出對有向網的操作，如求有向網的關鍵路徑問題。

總 結

在案例和問題的驅動下，教師的引導下，學生主動去分析問題和解決問題，就產生了學習該課程的興趣，很自然地就掌握了該課程的內容。經課堂實踐證明，在數據結構課程中引入案例教學法可以提高該課程的學習質量，增強學生學習興趣。案例教學法也可以引入到計算機類其他軟件類的課程中。

參考文獻：

[1]耿國華．數據結構-C語言描述[M].北京：高等教育出版社，2010，5．

[2]宗瑜．案例教學法與《數據結構》教學改革[J].皖西學院學報，2009，25（2）：30-31．

[3]劉婭，孫錦霞．《數據結構》案例教學的探討[J].電腦編程技巧與維護，2009（10）：128-130．

作者單位：段群 田俊華 咸陽師范學院信息工程學院陜西咸陽

吳小娥寶雞文理學院計算機科學系陜西寶雞