獨立學院數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學模式的探索

摘 要 文章根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程理論性和實踐性強的特點，針對獨立學院學生普遍認為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)難學，從課堂教學模式、上機實踐內(nèi)容設(shè)置等幾個方面介紹了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學體系的實施過程及實施效果。不僅有利于培養(yǎng)學生學習興趣，而且有利于培養(yǎng)學生分析問題與解決問題的能力，為學生奠定了扎實的軟件開發(fā)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 教學模式 層次化教學

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在本科生教學中的地位

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計算機學科本科教學中的核心課程，課程知識豐富，內(nèi)容抽象，實踐性強，主要研究各種基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在存儲器中的映像和各種基本操作在相應的存儲映像上的實現(xiàn)。學習本課程旨在使學生增強分析計算機所加工數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特性，選擇合適的邏輯結(jié)構(gòu)、存儲結(jié)構(gòu)和相應的算法的能力，并初步掌握算法的時間效率分析和空間效率分析的技術(shù)，編寫出高效的程序。①

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為實踐性很強的計算機專業(yè)基礎(chǔ)課，在計算機科學教育中有著重要的地位和作用。美國IEEE和ACM的教學計劃均把算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類課程列為計算機以及信息技術(shù)相關(guān)學科專業(yè)的本科必修基礎(chǔ)課程。②

2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學體系的實施和效果

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容比較抽象，教學中長期存在一部分老師重理論輕實踐的現(xiàn)象，即使老師花費很多時間備課和授課，卻經(jīng)常出現(xiàn)學生只能大致明白算法思想，而無法真正實現(xiàn)算法的情況，學生逐漸對這門課程的學習失去了興趣和信心。

由于我院的授課對象是三本學生，如果只是枯燥地介紹各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及算法實現(xiàn)，學生很難理解并掌握相應知識點，最終只能勉強應付考試，而失去了學習該門課程的真正意義。為了實現(xiàn)課程的教學目標，使學生不但掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本理論知識點，更要掌握各種經(jīng)典算法，學會分析實際執(zhí)行的算法，培養(yǎng)學生創(chuàng)造性地應用各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，解決實際的應用問題的能力，以及探索和創(chuàng)新能力。針對我院學生的特點，在教學中采取層次化教學，既要培養(yǎng)多數(shù)應用型人才的實踐能力，又要培養(yǎng)少數(shù)研究型人才的科研能力。

2.1 強化實踐，注重培養(yǎng)能力

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一門理論性和實踐性都很強的課程，培養(yǎng)學生的實踐能力是教學的首要目的，理論知識的傳授是為提高實踐能力的，因此必須通過上機實驗來加強實踐能力。由于學生的學習主動性和學習能力各不相同，為了達到因材施教的目的，每個上機題目既要考慮學生總體的動手編程能力，又要考慮學生的個體差異，上機內(nèi)容采取層次化思想。上機題目中包括了基礎(chǔ)性、設(shè)計性和綜合性實驗，各種類型的上機題目之間存在著承接關(guān)系。經(jīng)實踐證明，采用由淺入深的上機實踐環(huán)節(jié)，既有全體學生都能順利完成的基礎(chǔ)驗證性題目，可以鞏固并深化理論內(nèi)容，實現(xiàn)教學要結(jié)合實際應用的特點，又考慮到學生專業(yè)特點和個性的設(shè)計綜合題，培養(yǎng)了學生獨立運用所學知識解決實際問題的能力，最大程度挖掘自身潛能。

2.2 注重引導學生思考，采用多樣化的理論教學

課堂教學應把學生放在一種根本的、重要的位置上，從根本上確立以學生為主體的地位，把學生看成是積極的、富有創(chuàng)造性的程序語言使用者，而不是被動的接受者。為了避免傳統(tǒng)的學生被動地接受書本知識的教學模式，在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的教學中，采用“問題”組織教學，包括問題設(shè)置、學生通過思考和討論提出解決方案、教師對學生的解決方案的評價并給出最佳解決方案。這樣可以把課程的知識點轉(zhuǎn)化為對某個問題的求解過程，使學生通過解決問題掌握知識。強調(diào)學生在學習和發(fā)展中的主體性和潛力的發(fā)揮，同時又不忽視教師的主導作用，通常采用小組協(xié)作式、個別化等教學形式或采用多種教學形式組合起來進行教學。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學的過程，實際上就是師生互相協(xié)作的一個過程。在課堂教學中充分發(fā)揮學生的主體性，讓學生主動積極地去學習。

在教學方式中，如果只通過傳統(tǒng)的黑板加粉筆的教學模式讓學生通過腦海中執(zhí)行靜態(tài)的程序代碼來了解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化，這種方式缺乏直觀性效果，難以充分展示算法的動態(tài)變化過程，學生難以想象數(shù)據(jù)之間的復雜關(guān)系。因此要充分利用多媒體教學課件動態(tài)地演示各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，把知識生動、形象、動態(tài)地呈現(xiàn)給學生。

2.3 加強前導課程復習

學習本課程前學生雖已學過C語言程序設(shè)計與離散數(shù)學，但僅僅是初步掌握，并不精通，不能熟練運用程序設(shè)計語言進行編程。很難將算法轉(zhuǎn)化成程序設(shè)計語言中的函數(shù)并編寫出調(diào)用該函數(shù)的主函數(shù)，有的同學甚至直接將算法放到機器上運行，這是擺在學生面前的難題。針對以上情況，在開始講授數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)前，都會將之前學習的C語言程序設(shè)計中的數(shù)組、指針、函數(shù)、結(jié)構(gòu)體和離散數(shù)學中的樹和圖相關(guān)知識進行復習，然后再開始學習數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。對于課程中的算法，除了講解之外，部分算法在課上都會寫出完整的源程序并運行，使學生理解算法和源程序之間的關(guān)系。

2.4 激勵個性化學習，改革考核方式

在教學內(nèi)容和實施上，適當考慮多樣性和靈活性，對于應用型人才著重培養(yǎng)學生通過典型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法實現(xiàn)的學習和訓練，逐步掌握根據(jù)實際問題分析數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，設(shè)計相應的運算和處理算法。對于研究型人才著重培養(yǎng)學生建立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法的思維方法，形成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和問題求解的知識體系，理解抽象的概念和復雜算法。對于能力較強的同學，可以選擇一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應用等高級主題予以介紹，例如紅黑樹、伸展樹、后綴樹等復雜結(jié)構(gòu)。學生在將來的科學研究和工程項目實踐中將廣泛接觸到這些實用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法技術(shù)。

為了體現(xiàn)上機實踐對該課程的重要性，我們在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程考核中采取重視上機實踐成績的考核方式，即平時成績30%（其中上機占20%）+期末考試成績70%的形式對學生學習成績予以評價。

3 結(jié)語

以“學”為中心的教學設(shè)計，設(shè)計起來容易，因為那只是做一些決策。難在具體地教學實施。只有在教學實施過程中才會檢驗出教師是否真的堅持以“學”為中心的教學。教學過程中，以學生為主體，教師為主導，讓學生體會到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一門與實踐緊密聯(lián)系且非常有趣的課程。通過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的學習提高了學生的邏輯思維能力和數(shù)據(jù)抽象能力，提高了設(shè)計高質(zhì)量程序的能力，為學生奠定了扎實的軟件開發(fā)基礎(chǔ)。

注釋

① 季曉慧，王群，管建和.“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學初探[J].中國地質(zhì)教育，2009（1）：149.

② 張銘，許卓群，楊冬青等.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的知識體系和教學實踐[J].計算機教育，2004（2）：89-91.