獨立學院“數(shù)據(jù)結構”課程教學方法的探索

摘要：本文分析了獨立學院的學生特點和數(shù)據(jù)結構的課程特點，針對實際教學中存在的問題，提出了一個適應于獨立學院學生的以學生學習興趣為導向的教學方法體系，使得大部分學生的學習由被動接受轉變?yōu)橹鲃訉W習，極大地改善了教學效果。

關鍵詞：獨立學院；數(shù)據(jù)結構；教學方法；學習興趣

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2013）06（b）-0000-00

Searching of Teaching Method of Data Structure at Independent Institute

LIU Li-yan， FU Rong， ZHANG Cheng

（City Institute， Dalian University of Technology， School of Computer Engineering， Dalian， Liaoning， 116600）

Abstract： This paper analyzes the characteristics of students and data structure subject at independent institute. According to existing problems in the actual teaching， this paper presents a system of teaching methods which is suitable for independent institute students and oriented by the students' learning interest， and the more students are from passive accept into active learning， improving the teaching effect.

Keywords： independent institute； data structure； teaching methods； learning interest

數(shù)據(jù)結構是計算機程序設計的重要理論技術基礎，它不僅是計算機學科的核心課程，而且已成為其他理工專業(yè)的熱門選修課。它的教學要求是：使得學生學會分析研究計算機加工的數(shù)據(jù)結構的特性，以便為應用涉及的數(shù)據(jù)選擇適當?shù)倪壿嫿Y構、存儲結構及其相應的算法，并初步掌握算法的時間分析和空間分析的技術[1]。另一方面，數(shù)據(jù)結構課程的學習過程也是復雜程序設計的訓練過程，要求學生編寫的程序結構清楚且正確易讀。但在數(shù)據(jù)結構課程的教學過程中，有一個問題一直困擾著教師和學生——“教師感覺難教，學生感覺難學”。針對這個問題，本文提出一個適應于獨立學院數(shù)據(jù)結構課程的比較有效的教學方法，改善了教學效果。

一、獨立學院學生的特點

獨立學院的教學目標是以學生為中心，培養(yǎng)應用型人才，所有的教學活動都圍繞著這個目標進行。獨立學院的學生有自己的的個性特點，而且千差萬別，所以需要根據(jù)實際情況探索滿足教學需求的教學方法。獨立學院屬于三本院校，學生有自己的特點[2]：第一，他們是大學生，思想比較成熟，常常會考慮自己的專業(yè)與將來的工作之間的聯(lián)系，也會為將來的就業(yè)做一些計劃和準備；第二，他們的邏輯思維能力不是很強，在數(shù)理邏輯知識方面基礎比較薄弱；第三，他們厭倦學習枯燥的理論知識，喜歡學習比較實用且很容易掌握的知識，學習的主觀能動性不是很強；第四，他們?nèi)狈σ欢ǖ淖钥啬芰Γ幸恍〔糠滞瑢W沉迷于網(wǎng)絡游戲中；第五，他們對實踐活動比較感興趣，擅長社交。

二、教學過程中存在的問題及其分析

經(jīng)過幾年的數(shù)據(jù)結構課程的教學實踐，發(fā)現(xiàn)無論在理論教學還是在實踐教學中都存在一些問題。一是在數(shù)據(jù)結構課程的學習過程中，大部分學生感到數(shù)據(jù)結構中涉及的概念多，枯燥，記不住；二是學生感到理解教材中的理論知識并不難，但是對于大多數(shù)算法都感到抽象難于理解，尤其是一遇到算法設計題就更感到無從下手，寫出的算法效率低下、結構不清晰；三是學生在上機實踐的過程中，更是困難重重，部分同學在使用編程語言實現(xiàn)教材中的基本算法時，往往在調試程序時就通不過，而對于獨立設計算法更是難上加難。以上存在的問題嚴重影響了學生的學習興趣。

（一）學生自身的原因

從學生自身角度分析，除了具有獨立學院學生自身的特點外，還有另外兩個方面的原因：一是前修課程掌握的不扎實。學生在學習數(shù)據(jù)結構課程之前必須較好地掌握高等數(shù)學、離散數(shù)學和C語言這三門課程。尤其C語言，由于學生剛學完第一門程序設計語言課，還沒有建立完整的程序設計思想，并且對語言本身的理解也不夠透徹。在數(shù)據(jù)結構中用得最頻繁的是指針、結構體和函數(shù)，而這些知識又是C語言中的學習難點，如果學生對這些知識理解的不透徹，就不能靈活運用，在上機編程時必然會困難重重。二是不能很好地理解數(shù)據(jù)結構本身的概念。由于數(shù)據(jù)結構中涉及的概念多、算法多，內(nèi)容抽象枯燥，加之學生C語言的基礎不扎實，因此相當一部分學生在數(shù)據(jù)結構學習過程中有恐懼心理，增大了學習的難度。

（二）教學方法的原因

從教學過程角度分析，主要原因是教學方法有待改進。在以往的教學中，大部分的課堂時間都是教師在講，學生在聽，教師只注重把所有知識點灌輸給學生，忽略了學生的學習興趣和學習積極性，不能充分發(fā)揮學生在課堂的主體作用，導致學生不能理論聯(lián)系實際，以致學生在解決實際問題時無從下手，不會分析問題，不會建立數(shù)學模型，不會設計算法。

教育心理學家認為：學習興趣是可以推動人們求知的一種內(nèi)在力量，以興趣為基礎學習的結果與僅僅以努力為基礎的學習的結果有質的不同[3，4]。本文根據(jù)獨立學院的培養(yǎng)目標和學生的個性特點，從學生的學習興趣出發(fā)對教學方法進行了深入的研究與探索，引導學生由被動接受轉變成主動學習，從而達到較好的教學效果。

三、基于學習興趣的教學方法的研究與探索

（一）精心準備首堂課的教學內(nèi)容，突出實用性，引發(fā)學習興趣

“良好的開始是成功的一半”，因此，教師必須精心準備首堂課的教學內(nèi)容，通過列舉恰當且貼近實際生活工作的例子來強調課程的實用性，引發(fā)學生學習數(shù)據(jù)結構課程的興趣。讓學生明白一個問題——“數(shù)據(jù)結構到底有什么用”。例如，打印機中的隊列應用，可以解決打印機速度慢于CPU 的問題，避免了數(shù)據(jù)丟失或打印次序混亂；智能ABC 漢字輸入法中常用字提前問題的實現(xiàn)，所涉及到的查找問題；工程問題涉及到有向圖等的應用[5]。學生對這些例子很感興趣，并且通過第一堂課的學習明確了數(shù)據(jù)結構課程的學習目標，更加渴望學習數(shù)據(jù)結構相應的知識。

（二）重視基本概念的建立，理清知識體系脈絡，合理組織教學內(nèi)容，提高學習興趣

數(shù)據(jù)結構中主要學習三種邏輯結構——線性結構、樹形結構和圖形結構。盡管數(shù)據(jù)結構的知識點比較多，但整體的知識主線比較清晰，每種數(shù)據(jù)結構都圍繞三個內(nèi)容進行討論——數(shù)據(jù)的邏輯結構、存儲結構和相關操作算法。學生在學習的過程中對知識的理解是片面的、零散的，不能將相關的知識串聯(lián)起來。這就要求教師在教學過程中要抓住知識主線，理清知識體系脈絡，及時復習前面的內(nèi)容，不斷總結，對教學內(nèi)容進行有機組合，突出重點、難點，使學生形成一個完整的知識體系，不斷地提高學習的學習興趣。

（三）合理使用多媒體，動態(tài)演示算法，使課堂教學變得生動有色，激發(fā)學習興趣

合理使用多媒體教學有利于學生對教學內(nèi)容理解的更透徹，更能發(fā)揮教師在課堂中的主導作用，使課堂教學變得更加生動有色。因此教師在設計教學內(nèi)容和教學過程時必須仔細斟酌，何時使用多媒體以及怎樣充分合理地使用多媒體都要經(jīng)過精心設計。為了讓學生在課堂上更容易地學習知識，對于難理解的算法在課件中制作了動態(tài)演示過程，如入棧、出棧、入隊列、出隊列、二叉樹的遍歷、Huffman樹的構建、平衡二叉排序樹的構建、圖的遍歷、快速排序、堆排序和散列表查找等等。通過動態(tài)演示，使枯燥難理解的算法變得生動易于理解，大大激發(fā)了學生的學習興趣，同時引導學生更加主動地學習和研究其它算法，達到了事半功倍的教學效果。

（四）通過解決實際問題，調動學習興趣

對于比較實用且貼近生活的例子學生總是很感興趣，因此，在學習每種數(shù)據(jù)結構時，不急于介紹它的相關概念，而是先通過恰當例子引入一個實際問題，提出問題讓學習思考如何解決，充分調用學生的學習積極性。在學完該數(shù)據(jù)結構的相關知識之后，返回來解決開始提出的問題。如學習隊列結構的時候，提出一個小型機場模擬仿真的問題，機場只有一條跑道供飛機起飛或著陸，在每一時間單元，可能跑道空閑，或者可能有飛機準備起飛或者可能有飛機準備著陸，問題包含兩個隊列，一個是空中等待著陸的飛機隊列，一個是地面等待起飛的飛機隊列，還有一些其它的條件和限制[6]。對于學生而言，解決這樣的實際問題既有興趣又有挑戰(zhàn)性。一方面學生很容易地掌握了理論知識，另一方面學生認識到數(shù)據(jù)結構確實很有用。

（五）分層次的實踐教學，激勵學習興趣

在數(shù)據(jù)結構的實踐教學中，學生的學習基礎大不相同，大部分同學的程序設計能力薄弱，對編寫程序缺乏自信心，因此對所有的學生不能做一樣的要求。針對這樣的問題，在數(shù)據(jù)結構的實踐教學中，采用分層次的實踐教學模式，將實踐內(nèi)容分為驗證性基礎實驗、綜合性實驗和課程設計三個層次[7]，如表1所述。在分層次的實踐教學中，不同基礎的學生都得到了鍛煉和提高，極大地激勵了學生的學習興趣，全面培養(yǎng)了學生綜合運用知識的能力、進行研究性學習的能力、創(chuàng)新能力以及團隊合作的能力。

（六）加強網(wǎng)絡平臺建設，增強學習興趣

通過建立數(shù)據(jù)結構課程網(wǎng)站，給所有學生提供一切可共享的教學資源，為學生創(chuàng)造一個良好的課外學習環(huán)境。首先，將各種教學資源以電子形式發(fā)布，包括教學課件、上機實驗題目、每章課后習題和思考題、歷年的考研真題和考研大綱等等，便于學生自學。其次，還可以提供網(wǎng)絡在線、離線答疑，及時地解決了學生在學習過程中遇到的困難，充分調動了學生的學習積極性。這些方式滿足了學生在課后自學的需求，增強了學生的學習興趣，同時也很好地輔助了教師的教學工作。

四、改善的教學效果

通過在實際的課程教學中采用本文所提出的教學方法，極大地提高了學生學習興趣，使得大部分學生由被動接受轉變?yōu)橹鲃訉W習，教學效果得到了明顯的改善。經(jīng)統(tǒng)計，2011學年（沒有采用本文提出的教學方法）數(shù)據(jù)結構課程的通過率為72%，主動學習的學生比例為50%，2012學年（采用本文提出的教學方法）數(shù)據(jù)結構課程的通過率為81%，主動學習的學生比例為70%。

五、努力提高教師自身的綜合素質

教學方法的研究與創(chuàng)新是永恒的課題，也是一項長期的教學任務。作為教師要不斷學習，不斷用新理論、新知識充實自己，努力提高自身的綜合素質。在教學過程中，重視新老教師的經(jīng)驗交流和方法創(chuàng)新，不斷改進教學方法和教學內(nèi)容，不斷探索教學規(guī)律，及時掌握學生特點，提升教學藝術，強化教學意識，提高教學質量，努力培養(yǎng)出優(yōu)秀的人才。

六、結語

在今后的教學工作中，將以這項課程教學改革成果為基礎，繼續(xù)開展教學方法的研究與探索，使得數(shù)據(jù)結構課程的教學質量提高到一個新的水平。

參考文獻：

[1] 嚴蔚敏，吳偉民. 數(shù)據(jù)結構（C 語言版）[M]. 北京：清華大學出版社，2008.

[2] 彭穎，周金鳳. 獨立學院“數(shù)據(jù)結構”課程教學的探討[J討087學城市學院計算機工程學院，遼寧省]. 教育與教學研究，2010（5）：120.

[3] 章凱. 興趣與學習：一個正在復興的研究領域[J討087學城市學院計算機工程學院，遼寧省]. 寧波大學學報：教育科學版，2000（1）：2.

[4] 張立，王偉嘉，石巖，張洪萍，崔浩. 基于學習興趣開展數(shù)據(jù)結構教學[J討087學城市學院計算機工程學院，遼寧省]. 計算機教育，2010（13）：95.

[5] 葛建梅.“數(shù)據(jù)結構”課程教學方法改革的思考[J]. 中國成人教育，2008（1）：147.

[6] 鮑春波.探索《數(shù)據(jù)結構》教學新途徑[J]. 學術問題研究，2005（1）：101-102.

[7] 孫愛東，楊秋妹，肖媚燕.多層次“數(shù)據(jù)結構”實踐教學模式探討[J]. 教學改革與研究，2009（12）：166-167.