啟發式教學在《數據結構》課程中的應用

米文麗

（甘肅省隴東學院信息工程學院 甘肅慶陽 745000）

啟發式教學在《數據結構》課程中的應用

米文麗

（甘肅省隴東學院信息工程學院 甘肅慶陽 745000）

數據結構是計算機及其相關專業的核心課程之一，由于內容多、概念多、算法復雜、邏輯性強等特點，目前在課堂理論教學過程中學生學習興趣不高，普遍反映數據結構難學難懂，為了提高數據結構課程的教學效果，在教學過程中采用啟發式教學，激發學生內在的學習動力，鼓勵學生積極思維，自己尋找解答，把書本知識轉化具體知識，再進一步把具體知識轉化為能力，促進學生的全面發展。

數據結構；啟發式教學；教學實施

數據結構課程是計算機及其相關專業的必修專業基礎，主要討論現實世界中數據的各種邏輯結構、在計算機中的存儲結構以及各種算法的設計問題。教學目的是使學生掌握如何組織數據、如何存儲數據、如何處理數據的基本概念和軟件設計的基本方法，從而為進一步學習后續專業課程打下堅實的基礎。

數據結構課程具有內容多、概念多、算法復雜、邏輯性強等特點，目前在課堂理論教學過程中學生學習興趣不高，普遍反映數據結構課程抽象、難學，在學習和實際應用中問題比較多，學習過程中成就感不強，學完之后還是不知道如何應用。為提高數據結構課程教學質量，在教學過程中使用啟發式教學，并付諸實踐。

一、啟發式教學概述

所謂啟發式教學，就是教師根據教學目的、內容、學生的知識水平和知識規律，運用多種教學手段，采用啟發誘導辦法傳授知識、培養能力，使學生積極主動地學習，以促進身心發展。啟發式教學思想的特點是：強調學習者是學習的主體，教師要調動學習者的學習積極性,實現教師主導作用與學習者積極性相結合；強調激發學生內在的學習動力，實現內在動力與學習的責任感相結合；強調理論與實踐聯系，實現書本知識與直接經驗相結合。要求教師善于引導轉化，運用一定的手段和方法，啟發學生的思想，引導學生去思考問題，運用科學的思維方法，去分析問題、解決問題，鼓勵學生積極思維，自己尋找解答，把學生的書本知識轉化為學生的具體知識，再進一步把學生的具體知識轉化為學生的能力。

啟發式教學的特征：(1)客觀性：是指教學內容、方法的設計和實施符合學生的客觀實際。這個實際內容包括學生實際的需求、水平、特點等。教師備課“要了解學生”是客觀性的體現。(2)主動性：指在教學活動中，學生學習的自覺性、積極性、創造性得到了較好的發揮。它體現在學生對學習的意義有明確的認識，采取主動進取的態度，有克服困難的毅力，有較濃厚的學習興趣，掌握科學的學習方法，在學習中發揮獨創性。(3)互動性：指在教學過程中師生之間的相互配合和相互作用。一方面是針對學生問題、需要等所進行的雙向信息交流；另一方面是教師指點方法，引導學生思考和解決問題，而不是將問題的答案簡單地告訴給學生。教師的作用在于有針對性地點化、引導，啟發學生的積極性，教給學生學習與思維的方法。(4)發展性：是指在教學過程中，教師的教能有效地促進學習者的學，促進學習者的全面發展，使教學活動富有成效。啟發式教學各個特點之間各有側重，它們之間是互相依存和互相促進的。

二、啟發式教學實施

1.課前準備

(1)教學目標。掌握單鏈表的操作和模式匹配算法思想，練習在采用單鏈表存儲的線性序列中如何進行模式匹配。

(2)教學難點。在單鏈表中進行模式匹配時指針如何移動。

(3)實踐目的。使學生進一步掌握單鏈表的操作，熟悉模式匹配算法，實現用單鏈表存儲的線性序列的模式匹配。激發學生內在的求知欲望和學習熱情，調動學習的積極性，幫助學生完成知識的意義建構。

(4)內容分析。我校目前使用的教材是徐鳳生主編的《數據結構與算法》，該書語言通俗易懂，重點突出，算法豐富。在本課程之前，學生已經學習了《C語言程序設計》課程，具有一定的編程能力，并學習了數據結構課程中的單鏈表和串的模式匹配。本次的內容是單鏈表和模式匹配這兩部分的結合，目的是培養學生分析和解決問題的能力。

(5)對象分析。數據結構課程的學習對象為大一或大二的學生，他們在之前已經學過計算機程序設計語言課程(C語言)，因此有了一定的分析問題、解決問題和編寫程序的能力。

2.教學實施

(1)創設情境。教師：在《數據結構》課程第四章中學習了串的表示和實現以及串的模式匹配（子串的定位操作），串的存儲分為兩種類型：順序（定長順序存儲、堆分配存儲）和鏈式（塊鏈存儲），而串的模式匹配是在串的順序存儲結構上實現的。那么現在要求大家利用串的匹配思想，編寫程序實現：兩個整數序列A=a1,a2,a3,…,am和B=b1,b2,b3,…,bn已經存入兩個單鏈表中，設計一個算法，判斷序列B是否是序列A的子序列。教師利用《數據結構》網絡課程中的社區論壇發布題目要求。

學生：帶著給定的問題復習以前學過的知識，如單鏈表的操作，線性序列的存儲，模式匹配算法等。如何將單鏈表的操作和模式匹配操作結合起來，這就激發了學習者學習的興趣。學生在論壇中討論實現這個功能的算法中所要包含的一些操作以及如何實現，學生之間進行實時或非實時的交流，接受教師指導，形成實現功能的一個思想，然后利用C語言編寫程序。

(2)抽取啟發原型。這個題目的原型就是串的模式匹配。串的模式匹配即子串定位是一種重要的串運算。設s（主串）和t（子串）是給定的兩個串，在主串s中找到等于子串t的過程稱為模式匹配，如果在s中找到等于t的子串，則稱匹配成功，函數返回t在s中的首次出現的存儲位置(或序號)，否則匹配失敗，返回-1。t也稱為模式。在這個題中采用簡單的模式匹配算法，算法思想是：首先將s中的第一個字符與t中第一個字符進行比較，若不同，就將s中的第二個字符與t中第一個字符進行比較，...，直到s的某一個字符si和t1相同，再將它們之后的字符進行比較，若也相同，則如此繼續往下比較，當s的某一個字符si與t的字符tj不同時，則s返回到本趟開始字符的下一個字符，即si-j+2，t返回到t1，繼續開始下一趟的比較，重復上述過程。若t中的字符全部比完，則說明本趟匹配成功，否則，匹配失敗。

(3)總結討論。串的特點是有零個或多個字符組成的有限序列，即串中的每個元素是字符，而這個題目中給定的序列是整數，所以數據類型發生變化，另外串的模式匹配是在順序存儲的結構上實現的，而題目要求是單鏈表。因此，可以先將數據序列用單鏈表來存儲，再按照串的模式匹配來思考如何實現，然后對串的模式匹配算法進行改寫。

經過討論后得到解決上述問題的算法思想為：將兩個整數序列用單鏈表存儲，然后從兩鏈表的第一個結點開始，若對應數據相等，則后移指針；若對應數據不等，則A鏈表從上次開始比較結點的后繼開始，B鏈表仍從第一結點開始比較，直到B鏈表到尾表示匹配成功。A鏈表到尾B鏈表未到尾表示失敗。操作中應記住A鏈表每次的開始結點，以便下趟匹配時好從其后繼開始。

三、結束語

數據結構是一門實踐性很強的課程，通過啟發式教學，引導學生運用科學的思維方法思考問題，分析問題、解決問題，鼓勵學生積極思維，尋找解答，把書本知識轉化為具體知識，再進一步把具體知識轉化為能力，希望能夠對提高數據結構課程的教學質量有所幫助。

[1]徐鳳生.《數據結構與算法》(C語言版)[M].機械工業出版社,2012.

[2]嚴蔚敏,吳偉民.《數據結構與算法》(C語言版)[M].清華大學出版社,2010.

[3]鐘祖榮.啟發式教學的特征及實施要領[J].中國教育學刊,1996(4).

[4]劉光然.啟發式教學在《數據結構》課堂教學中的嘗試[J].職業教育研究,2010(5).

[5]趙爽,林永民.“數據結構”課程教學方法研究[J].福建電腦,2013(3).

[6]張彬連,徐洪智,覃遵躍.數據結構課程教學研究與改革.計算機教育,2013(4).

Application of heuristic teaching in "data structure" course

Mi Wen-li

(School of Information Engineering, Gansu Longdong University, Qingyang Gansu, 745000, China)

Data structure is one of the core courses of computer and related professional, due to the characteristics of the content, concepts, algorithm complexity, strong logic, the students’ learning interest is not high, generally reflect the data structure is difficult to understand, in order to improve the teaching effect of data structure course, the heuristic teaching method is used in the process of teaching, to stimulate students' intrinsic motivation to learn, to encourage students to active thinking, to find their own answers, to specific knowledge transformation, knowledge of books, to further take the knowledge into ability, promote the comprehensive development of students.

data structure; heuristic teaching; teaching practice

TP312

A

1000-9795（2014）05-0156-01

［責任編輯：劉麗杰］

2014-03-13

米文麗（1980-），女，講師，碩士，從事計算機軟件與理論方向的研究。