基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)研究

張?jiān)∪A

（寶雞文理學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院，陜西 寶雞721007）

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是計(jì)算機(jī)及其相關(guān)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，課程的內(nèi)容主要系統(tǒng)介紹了軟件設(shè)計(jì)中常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和算法，同時(shí)介紹了常用的查找和排序技術(shù)，并對(duì)各種結(jié)構(gòu)與技術(shù)進(jìn)行分析和比較。該課程是程序設(shè)計(jì)的后繼課程，是學(xué)生學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫原理、編譯原理等專業(yè)課程的前驅(qū)課程，該課程在培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維、算法分析與設(shè)計(jì)、系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)等基本能力方面起著非常重要的作用[1]。作為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、物聯(lián)網(wǎng)工程等專業(yè)的核心課程，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)改革對(duì)基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)起著舉足輕重的作用。

1 應(yīng)用型人才培養(yǎng)的必要性

應(yīng)用型人才培養(yǎng)的關(guān)鍵是明確用人單位的需求，針對(duì)需求進(jìn)行教育教學(xué)調(diào)整，做到教育教學(xué)質(zhì)量的真正提高。寶雞文理學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院軟件工程專業(yè)于2013年11月30日對(duì)參加2014屆畢業(yè)生就業(yè)洽談會(huì)的220余家企事業(yè)單位進(jìn)行了問卷調(diào)查。調(diào)查過程中，共發(fā)放220份問卷，收回193份有效問卷，占87.73%。分別從用人單位的人才需求狀況、用人市場(chǎng)對(duì)計(jì)算機(jī)類專業(yè)畢業(yè)生的評(píng)價(jià)等多方面進(jìn)行調(diào)查，圖1為用人單位對(duì)專業(yè)知識(shí)和專業(yè)技能的關(guān)注度的投票比例統(tǒng)計(jì)圖。

圖1 用人單位對(duì)專業(yè)知識(shí)和專業(yè)技能的關(guān)注度

從圖1可以看出，收到的193份有效問卷中，有145家單位（占75.13%）都很看重學(xué)生的專業(yè)應(yīng)用技能，希望學(xué)生到單位后迅速適應(yīng)工作環(huán)境，能夠具備獨(dú)自分析問題、解決問題的能力；有108家單位（占55.96%）注重學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，希望學(xué)生在單位能夠有巨大的專業(yè)發(fā)展?jié)摿ΑD2為調(diào)查問卷中關(guān)于單位所需人才類型的統(tǒng)計(jì)。

分別從問卷和圖2中可以得出，193家單位中：有21家（占10.88%）需要學(xué)術(shù)型人才，有166家（占86.01%）需要應(yīng)用型人才，有6家（占3.11%）需要綜合型、創(chuàng)新型等其他人才?？傮w看來，人才市場(chǎng)對(duì)應(yīng)用型人才的需要還是占絕大部分的。

2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)現(xiàn)狀

長(zhǎng)期以來，受到傳統(tǒng)課程教學(xué)模式的影響，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程從課時(shí)的分配、教材的選擇以及教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)等方面，基本都在沿用研究型的課程體系。所有的研究型課程都比較注重教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性和理論性，該教學(xué)方式并不完全適用于強(qiáng)調(diào)實(shí)踐能力的應(yīng)用型專業(yè)。經(jīng)過長(zhǎng)期以來、多方面的教學(xué)一線的調(diào)研和統(tǒng)計(jì)，結(jié)合目前各高校提出的應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)主要存在以下問題。

圖2 用人單位所需人才類型

2.1 課程理論知識(shí)抽象復(fù)雜，學(xué)生學(xué)習(xí)難度大[2]

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課，是計(jì)算機(jī)硬件、軟件技術(shù)和數(shù)學(xué)緊密結(jié)合的交叉科學(xué)，涉及的概念既有計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)方面又有數(shù)學(xué)方面的；課程中，強(qiáng)調(diào)問題的分析和抽象表達(dá)，分析現(xiàn)實(shí)問題的抽象數(shù)據(jù)類型，再選擇恰當(dāng)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)基本操作的算法，然后在計(jì)算機(jī)上解決問題，該課程要求理論與實(shí)踐相結(jié)合。但是學(xué)生由于缺乏實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，很難將棧、隊(duì)列、樹、圖等抽象概念應(yīng)用于具體問題的解決，使得理論和實(shí)際問題相互脫節(jié)導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)難度大。

2.2 教學(xué)過程中存在重理論、輕實(shí)踐的觀念

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容主要包括線性表、棧和隊(duì)列、串、數(shù)組和廣義表、樹、圖等基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)部分和排序、查找等基本技術(shù)部分，每種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)部分又包括順序存儲(chǔ)和鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)，基于不同的存儲(chǔ)又研究各算法的設(shè)計(jì)并進(jìn)行算法的分析。為了完成教學(xué)任務(wù)，在教學(xué)過程中，教師需要花費(fèi)大量時(shí)間在理論知識(shí)講授上，不得不減少了實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)，課時(shí)安排中，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程一般是64學(xué)時(shí)（理論）+16學(xué)時(shí)（實(shí)踐），直接影響到學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)，學(xué)生對(duì)課堂上講授的知識(shí)點(diǎn)難以消化，導(dǎo)致教學(xué)進(jìn)度的緩慢，形成惡性循環(huán)。

2.3 學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，動(dòng)手能力差

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這門課程學(xué)習(xí)過程中，很重要的一點(diǎn)就是需要學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)理解，對(duì)課程產(chǎn)生興趣，結(jié)合實(shí)際靈活應(yīng)用算法。但是長(zhǎng)久以來的教學(xué)模式和學(xué)習(xí)方式導(dǎo)致學(xué)習(xí)過程中學(xué)生缺乏舉一反三的能力和獨(dú)立思考的主動(dòng)性。學(xué)生對(duì)很多問題一知半解，不能深入的分析和理解，容易對(duì)課程的學(xué)習(xí)失去興趣。

上機(jī)實(shí)踐時(shí)，學(xué)生往往按照課本上的偽代碼實(shí)現(xiàn)程序，或者直接錄入源代碼，僅僅完成著翻譯和抄寫的工作。最終導(dǎo)致需要用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的原理解決實(shí)際問題時(shí)，學(xué)生往往無從下手，對(duì)算法設(shè)計(jì)更有畏難情緒，甚至不知所措，上機(jī)調(diào)試程序更加困難。

3 應(yīng)用型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革方案

所謂應(yīng)用型教學(xué)方法，應(yīng)該是以實(shí)際的項(xiàng)目應(yīng)用為驅(qū)動(dòng)，以解決實(shí)際應(yīng)用問題為目標(biāo)，通過應(yīng)用來學(xué)，在學(xué)中應(yīng)用，從而培養(yǎng)不但據(jù)有扎實(shí)的課程理論知識(shí)，更能夠靈活應(yīng)用的技術(shù)人才。筆者基于多年的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和研究，綜合考慮數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)現(xiàn)狀及計(jì)算機(jī)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的迫切性，提出了如下的教學(xué)改革方案。

3.1 明確教學(xué)目標(biāo)，理清知識(shí)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是以ADT（抽象數(shù)據(jù)類型）為基礎(chǔ)的課程體系，教學(xué)過程中，應(yīng)該以應(yīng)用需求為導(dǎo)向，兼顧基礎(chǔ)理論、抽象概念和應(yīng)用設(shè)計(jì)各環(huán)節(jié)，強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)元素的邏輯結(jié)構(gòu)——存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)——基本操作之間的有機(jī)聯(lián)系。

針對(duì)知識(shí)抽象復(fù)雜、教學(xué)內(nèi)容多的實(shí)際，要做到根據(jù)學(xué)生實(shí)際專業(yè)水平有效把握課程的基本原理和關(guān)鍵算法，針對(duì)于每個(gè)章節(jié)提煉出知識(shí)框架，并能夠設(shè)計(jì)出運(yùn)用重要知識(shí)點(diǎn)的、與生活聯(lián)系密切的應(yīng)用實(shí)例。如表1所示，例舉了線性表和圖的知識(shí)結(jié)構(gòu)。

表1 知識(shí)結(jié)構(gòu)整理舉例

學(xué)生通過知識(shí)點(diǎn)的梳理，增強(qiáng)了對(duì)理論知識(shí)點(diǎn)的理解；通過實(shí)例的引入，提高了他們分析問題、解決問題的能力，他們尤其享受到學(xué)以致用的成就感，大大增加了學(xué)習(xí)興趣。

3.2 針對(duì)學(xué)生實(shí)際，優(yōu)化教學(xué)方法[3]

3.2.1 注意多媒體技術(shù)和黑板板書的合理結(jié)合

多媒體教學(xué)信息量大、表現(xiàn)直觀，將一些概念、定義和程序動(dòng)態(tài)效果借助于多媒體演示，這樣既可以節(jié)省時(shí)間，又可以讓學(xué)生更加直觀的看到程序執(zhí)行過程和結(jié)果；有些原理、算法則需要學(xué)生跟隨教師一步步的思考、推導(dǎo)及互動(dòng)，這時(shí)候選用黑板則效果更佳。

并且可安排適當(dāng)課時(shí)，在課堂上借助于黑板進(jìn)行算法設(shè)計(jì)，借助于多媒體完成調(diào)試程序，通過一個(gè)完整的過程讓學(xué)生了解如何應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)？怎樣分析功能？如何發(fā)現(xiàn)問題？怎樣掌握調(diào)試方法？不但能夠加深知識(shí)點(diǎn)的理解，也可以避免剛開始獨(dú)立編程時(shí)學(xué)生無所適從的困境。

3.2.2 采用分組學(xué)習(xí)的形式

學(xué)生學(xué)習(xí)該課程時(shí)普遍暴露出不愛動(dòng)手實(shí)踐、不愿深入思考的問題，為了強(qiáng)化學(xué)生的主體地位，采用分組學(xué)習(xí)形式來促進(jìn)學(xué)生的思考、交流?？梢赃x擇一些有針對(duì)性的應(yīng)用課題，或者是教師的科研項(xiàng)目，或者參與程序設(shè)計(jì)大賽等，確保每位同學(xué)參與的興趣點(diǎn)，要求他們互相學(xué)習(xí)、共同討論。

教師對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)狀況的及時(shí)反饋和積極指導(dǎo)是激發(fā)他們自主學(xué)習(xí)的動(dòng)力。教師可以通過課程網(wǎng)站、Email、電話等各種方式加強(qiáng)和學(xué)習(xí)小組的交流，針對(duì)算法靈活多變的特點(diǎn)，盡可能肯定學(xué)生的設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)其閃光之處，給出中肯的意見和建議，保護(hù)學(xué)生的積極性和原創(chuàng)性。

3.2.3 注重報(bào)告講座的激勵(lì)作用

現(xiàn)實(shí)中，“功利性”存在部分學(xué)生的學(xué)習(xí)中是不可避免的。他們認(rèn)為一些編程工具有用，很感興趣，專業(yè)基礎(chǔ)課看不到其直觀作用，不能引起學(xué)生的興趣。針對(duì)這種普遍現(xiàn)象，每屆學(xué)生開課初，教師可以邀請(qǐng)著名企業(yè)的資深工程師為學(xué)生們作報(bào)告，分析數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用領(lǐng)域，探討該課程在實(shí)際工作中的作用，強(qiáng)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的學(xué)習(xí)在就業(yè)及個(gè)人發(fā)展中的重要作用。

3.3 構(gòu)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，強(qiáng)化實(shí)踐能力

實(shí)踐是應(yīng)用型人才培養(yǎng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。針對(duì)“由易到難”、“由簡(jiǎn)入深”的學(xué)習(xí)規(guī)律，結(jié)合教學(xué)目標(biāo)，依據(jù)教學(xué)內(nèi)容，設(shè)置實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置為驗(yàn)證性、綜合性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性等四大實(shí)驗(yàn)類型，構(gòu)建層層遞進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)踐教學(xué)體系

驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)主要是掌握基本的實(shí)踐技能，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解；通過綜合性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生獲取知識(shí)的能力，結(jié)合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中的多個(gè)知識(shí)點(diǎn)，將課程思想應(yīng)用到系統(tǒng)開發(fā)中；設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)主要是培養(yǎng)學(xué)生利用知識(shí)的能力，利用課程理論知識(shí)點(diǎn)去解決特定應(yīng)用問題，在學(xué)期末的課程設(shè)計(jì)中，由學(xué)生自主選擇教師提供的題目，自己定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、進(jìn)行算法分析和算法設(shè)計(jì)，最終提交能解決實(shí)際問題的程序；創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)主要是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，如何由舊知識(shí)建構(gòu)新知識(shí)?可以引導(dǎo)學(xué)生參加開放實(shí)驗(yàn)課程和校企合作項(xiàng)目。

3.4 充分利用資源，轉(zhuǎn)變考核方案

考試作為檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果的重要手段，《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程的考試長(zhǎng)期以來以閉卷筆試為主。 但是作為一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)，最終應(yīng)該是通過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解決實(shí)際問題，我們做了以下改革嘗試：

一方面，增加階段性考核。通過增加階段性考核來分散期末考試的壓力保證課程每個(gè)階段的教學(xué)都能達(dá)到良好效果，避免平時(shí)松散、靠前突擊的學(xué)習(xí)方式，進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)習(xí)過程的管理，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性。

另一方面，拓寬平時(shí)成績(jī)?cè)u(píng)分依據(jù)。 平時(shí)成績(jī)除過考勤、作業(yè)、小組內(nèi)部考核之外，還可以參考多方面，包括參加教師科研項(xiàng)目、開放實(shí)驗(yàn)室、校企合作項(xiàng)目等的項(xiàng)目導(dǎo)師評(píng)價(jià)；參與學(xué)科競(jìng)賽、與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法相關(guān)的各類競(jìng)賽獲獎(jiǎng)情況。

總之，一定要改正僅靠一張?jiān)嚲淼脑u(píng)價(jià)模式，在考核中加大實(shí)際應(yīng)用能力所占的比重。

4 結(jié)束語

計(jì)算機(jī)專業(yè)是IT行業(yè)重要組成部分，變化快、應(yīng)用性強(qiáng)、發(fā)展迅速。如何做到學(xué)以致用，使學(xué)生能夠較好適應(yīng)市場(chǎng)的需求，培養(yǎng)出高質(zhì)量的應(yīng)用型人才，是目前高等院校面臨的重要問題。作為專業(yè)基礎(chǔ)課，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)需要不斷改革，從而適應(yīng)信息時(shí)代的發(fā)展。實(shí)際上，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革的成功經(jīng)驗(yàn)，同樣適用于其相關(guān)課程，這對(duì)于應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案的實(shí)施具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

［1］耿國(guó)華.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)——用C語言描述[M].北京：高等教育出版社，2011.

［2］陳曉霞.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)中的案例巧用[J].計(jì)算機(jī)教育，2010（24）：61-62.

［3］孫惠杰,王明華.計(jì)算機(jī)應(yīng)用型人才培養(yǎng)研究[J].計(jì)算機(jī)教育，2011(13)：28-31.