數據結構課程實踐教學體系研究

楊曉波，陳邦澤

（1.西藏民族學院 信息工程學院，陜西 咸陽 712082；2.西藏民族學院 教育學院，陜西 咸陽 712082）

隨著高校的擴招，我國高等教育已經進入大眾化階段，而大眾化高等教育的一個顯著特點就是大力培養應用型人才，從而為社會的發展提供有力的人力資源支持。西藏民族學院是為西藏輸送人才的搖籃，應該為西藏經濟發展和社會進步培養更多的“靠得住、用得上、下得去、留得住”的應用型人才。為了實現應用型人才培養目標，應強化實踐性教學環節，實現理論教學和實踐教學并重。數據結構課程實踐教學改革的宏觀目標就是要構建以培養應用型人才為導向的數據結構課程實踐教學體系。

1 轉變實踐教學觀念

實踐教學對創新型人才的培養有著極其重要而又特殊的作用，因此，必須加強和改進實驗教學，利用實驗手段提高學生動手能力，培養學生的創造欲望。在教學模式上，突破“傳道、授業、解惑”的傳統觀念，將實驗教學從單一的驗證理論和培養學生動手能力上延伸到加強對學生思維能力和創新能力的培養上；在理論和實驗的關系問題上，切入一個恰當的平衡點，既重視實驗教學對理論的驗證功能，又重視實驗教學對理論的補充、深化和發展作用；在統一要求與個性發展的關系上，摒棄“預習—講解—實驗—報告”的傳統教學模式，因材施教，重視學生在教學活動中的主體作用，重視發揮學生的主動性和創新能力。

2 以能力培養為主線，精心設計實踐教學內容

針對數據結構課程抽象性強、難度大的特點，構建一個漸進式、層次化的實踐教學體系勢在必行［1］。第一層次，基礎性實驗。由于學生可以采用教材中現成的方法實現這類實驗，因此其計算思維并沒得到有效的鍛煉［2］。第二層次，各種數據結構的針對性實驗。其中，鏈表結構是重點，因為各有其特殊性。廣度遍歷是另一種常見的算法形式，也有其特殊性［3］。第三層次，實際應用實驗。第四層次，開放型實驗。適當增加具有綜合性、設計性、創新性的實驗［4］，給學生自主設計、自主選擇的空間，引導學生深化問題。

3 加強開放型實驗方法指導和管理

針對學有余力的學生開展拓展訓練，設立開放實驗項目，以項目式教學模式指導實踐環節中的綜合性課程設計［5－6］。建立網絡實驗室、網絡實驗討論區。教師可以通過網絡來指導學生做實驗。建立開放的實驗室，實驗時間、實驗室、實驗題目均對學生開放，不受實驗學時的制約。

4 優化實驗教學內容

基于面向對象方法，用類描述各種數據結構，運用面向對象方法實現各種算法。為將復雜的數據結構以直觀易懂的形式展現在屏幕上，應設計可視數據結構。可視數據結構就是在頂點類的基本屬性和操作的基礎上，增加可視屬性（如頂點大小，顏色，坐標值等），并提供可視化接口供程序調用。通過調用這些接口，用戶可以輔助窗口顯示數據結構［7］。

5 搭建上機實驗平臺

每個實驗都是針對某個主題精心安排的，因此每次做實驗都應該突出相應主題，但由于實驗程序都需要有輸入輸出等輔助功能，而實現這些輔助功能的程序可能相當復雜，導致學生花費太多時間而影響真正想做的實驗。顯然提供必要的實驗輔助代碼可以有效解決這些問題。設計數據結構課程上機實驗系統為用戶提供必要的輔助功能設計，以讓學生更好地集中精力實現實驗的主題部分。

6 改革實驗教學方法

拋棄過去刻板、程序化的教學方式和注入式封閉型教學方法，推行啟發式、開放型教學方法，鼓勵學生自學、自己設計實驗項目，并獨立地或以團隊的形式實施實驗過程，展開相互討論。充分利用現代教育技術，將多媒體教學手段引入實驗教學。一個軟件工作者應具備科學的工作方法和良好的工作作風，以及軟件開發所需要的系統工程思想，使學生從實驗課開始到項目設計、課程設計等每個實踐環節得到應有的工程訓練。為了提高實踐教學效果，我們建議在課程設計環節給學生布置較為完整真實的開發項目，例如醫院門診系統、小區物業管理系統等。項目最好采取團隊開發形式，以利于鍛煉學生系統思維能力和協作溝通能力［8］。

7 開發可視化的計算機輔助教學系統CAI

數據結構及其算法的教學難點在于它們的抽象性和動態性［9］。可設計面向多層次用戶的CAI教學系統，系統不僅包含各個知識點的靜態文本演示，還對典型算法進行動態交互式模擬跟蹤，將抽象的數據結構和算法實現動態同步可視化。動態同步可視化設置自動與手動2種方案。自動狀態采用Authorware和Flash動畫，按預定的程序連續進行算法的單步執行，并配合語音講解，適合于較低層次用戶了解算法的執行過程。手動狀態則由用戶建立數據模型，系統根據用戶輸入進行數據結構和算法同步動態演示，用戶可控制算法的執行進度，可仔細研究算法的細節，適合于較高層次用戶研究算法。利用CAI的動態演示來改進實驗教學的方式，在教學過程中實現每個教學環節的互動和關聯，使學生能更加直觀地了解實驗教學的相關內容，加強學生在實驗課程中的綜合性、應用性訓練，以提高實驗教學效果。

8 開通教師博客

教師在撰寫“博客”文章的時候對文章的內容進行篩選和處理，與一般網頁提供的信息不同的是，教師精心撰寫或選取的文章都是知識的“結晶”，而“博客”內容與實際教學有很密切的聯系，信息獲取簡單，學生可直接從“教師博客”獲取資源。“博客”文章的內容不但是教師在學校教學中的精華，而且添加了更為豐富的情感素材，包含了教師對課程的深入理解，有些內容還有可能是在有限的課堂時間中無法與學生進行溝通和交流的［10］。

9 建構合理的綜合評價體系

改革實驗考核方法，將實驗單獨考核，允許多種形式的考查和考試，重平時成績，重動手能力，重聯想思維，重創新意識。所以把實踐作為考試的一個要求，目標非常明確，就是要構建學生程序設計的思想意識，促進學生實際操作能力［11］。

考核分為4個方面：平時作業、實驗和實驗報告、期中考試和期末考試，分別占10%、20%、20%和50%。構建一個基于知識點查詢的教考分離系統［12］。

10 結束語

經過實踐，采用上述數據結構課程實踐教學體系，在實際教學中取得了較好的效果，對學生解決實際問題的能力、綜合程序開發的能力及實際動手能力都有所提高，對學生的綜合評價也更公平、公正、全面。當然有許多方面還有待于在實踐中不斷探討改進。

（References）

［1］黃桂敏，周婭.“數據結構”實踐教學模式的探討［J］.廣西廣播電視大學學報，2007（9）：41－42.

［2］陳越，何欽銘，馮雁.數據結構綜合性課程設計教學探索與實踐［J］.計算機教育，2008（4）：54－55.

［3］胡學鋼，張晶，周紅鵑，等.數據結構實踐教學體系設計 ［J］.吉林大學學報：信息科學版，2005（8）：138－141.

［4］熊文元，譚永宏，包本剛.地方高校實驗教學應用型人才培養的改革與探索［J］.實驗技術與管理，2012，29（9）：120－122.

［5］揭安全，李云清，楊慶紅，等.項目教學模式指導的“數據結構與算法”教學改革［J］.計算機教育，2008（22）：21－23，40.

［6］Jie Anquan，Gan Dengwen，Yang Qinghong，et al.Research and Practice of the PBL Model for Data Structure Curriculum［C］／／Proceedings of 20094th International Conference on computer Science＆Education.廈門：廈門大學出版社，2009：1512－1515.

［7］蘇瑩，吳偉民.數據結構可視化類庫的設計與實現［J］.計算機技術與發展，2006（5）：61－64.

［8］王曉敏，崔巍，宋燕林.應用軟件開發能力課程體系研究［J］.實驗技術與管理，2009，26（11）：107－109.

［9］嚴蔚敏，吳偉民，米寧.數據結構題集：C語言版［M］.北京：清華大學出版社，2007.

［10］盧雪燕，萬勵.談教師博客與《數據結構》課程的教學改革［J］.高教論壇，2008（3）：37－50.

［11］王力侯，燕玲.計算機專業《數據結構》考核方案設計與實踐［J］.中國成人教育，2007（12）：161－162.

［12］楊穎，李曉麗，韓瑩，等.基于知識點查詢的數據結構教考分離系統［J］.信息安全與技術，2012（6）：70－78.