地理信息科學專業的數據結構課程教學

肖媚燕

文章編號：1672-5913（2015）03-0087-03

中圖分類號：G642

摘要：針對地理信息科學專業的教學實際，分析專業特點并針對本專業的數據結構教學現狀和存在的問題，提出地理信息科學專業的數據結構教學進程、教學手段和實驗方法。

關鍵詞：數據結構；地理信息科學；教學進程；教學手段；實驗環節

1 背 景

數據結構作為高校計算機專業及部分非計算機專業的基礎課程，是計算機程序設計的重要理淪技術基礎，不僅是計算機學科的核心課，而日.成為其他理工專業的熱門選修課。

在眾多非計算機專業中，地理信息科學專業（以下簡稱地科專業）是近20年來新興的一門集地理學、計算機、遙感技術和地圖學于一體的綜合學科，計算機相關科目對地科專業來說非常重要。其中，數據結構就是一門必要的基礎課程，也是許多地科專業課程的前導課程。

目前高校地科專業數據結構課程的學習現狀已有相關調查，調查涉及29所高校。經過統計，數據結構課程在地科專業中的重要性已得到普遍認同，但學時數偏少；結合地科專業特點進行授課的僅占1/3，約2/3未結合；從調查結果可知地科專業學生學習數據結構課程的效果不太理想，程序語言基礎不好和課程本身比較抽象是最重要的兩個原因。

根據多年教授地科專業數據結構課程的教學經驗以及在教學過程中對教學方法和教學效果的不斷總結，筆者認為地科專業的數據結構教學存在若干問題。為解決教學問題，改進教學效果，筆者提出相應的教學觀點和措施，目的是使地科專業的學生吃透數據結構課程知識，為后序相關課程打下堅實基礎。

2 問題分析

目前地科專業學生學習數據結構科目存在一些問題，除了普遍存在的教學重點模糊、教學內容取舍不當、理論教學與實際操作相脫節、教學內容不能聯系實際等因素外，還有兩大因素。

（1）缺乏對前導課程的重視。編程和數學是學習數據結構的基礎，例如學習數據結構（C語言版）就必須先學習C語言程序設計和離散數學。目前大部分高校針對地科專業的編程基礎課程課時設置較少，也沒有設置離散數學的學習，這給數據結構課程的教學帶來更大的難度。

（2）數據結構教學與專業脫節，學生體會不到科目的重要性。目前大部分數據結構課程教學計劃比較單一，沒有針對地科專業的特點做出相應調整，而且地科專業的數據結構學時較少，在教學過程中也忽視了對地科專業特點的引導，這使得數據結構課程的教學出現以下問題：學習重點、難點模糊，忽視實踐應用，學生體會不到科目的重要性和必要性，學生缺乏學習的積極和主動性，嚴重影響教學效果。

根據以上分析，地科專業的數據結構教學方法應從教學進程、教學手段和實驗環節三大方面進行調整和改進。

3 教學進程

地科專業的教學進度控制必須綜合考慮以下幾方面的問題：①重視前導課程的復習；②針對專業特點調整學習的重點、難點；③合理安排學時。

4 教學手段

地科專業學生的邏輯思維能力和編程動手能力相對較弱，在學習數據結構課程的過程中容易感到枯燥乏味，不容易激發學習的興趣和積極性，教學效果大打折扣，因此我們結合地科專業的特點提出以下教學手段，使學生明確學習目的，提高學習興趣。

4.1 案例驅動

（1）實施方式：為調動學生的積極性，可以采取案例驅動的方式，提出與地科專業息息相關的案例，如三維地理信息系統的數據結構、圖層管理的數據結構等，由此引出問題并貫穿數據結構的整個教學過程；從地科專業對口行業中抽取各種案例，安排在數據結構各個章目中對應解決，讓學生帶著問題到書中找答案，由此調動學生的學習主動性和積極性。

（2）應用實例：在進行線性表內容的理論教學時，先向學生提出地理信息科學中的圖層管理工具是如何使用的，圖層管理的實質是什么，這樣的問題是如何用計算機解決的。通過地科專業的相關問題引導同學們思考，從而明確自己的學習目的。

4.2 分組討論

（1）實施方式：為增加課堂教學的趣味性，可以分組討論的方式解決現實問題，使學生通過數據結構的理論學習、查閱課外資料、同學間交流分享以及辯論等方式學習數據結構知識，增加趣味性，吸引學生融入到數據結構知識的學習中。

（2）應用實例：在同學們掌握了線性表的相關理論知識后，結合地科專業中圖層管理的知識，引導學生用線性表實現圖層管理，然后把理論結合實際的環節交給同學們分組討論，通過交流分享、分組辯論以及課下查閱資料的方式共同探討解決問題的方法，從而加深理論知識的理解。

4.3 互動考察

（1）實施方式：考慮到地科學生的邏輯思維能力相對計算機專業的學生來說較弱的問題，加強師生間的互動不僅有助于任課教師隨時考察學生的學習情況，更有助于督促學生不間斷不松懈地進行邏輯思維能力的強化訓練，提高數據結構課程的學習能力。與計算機專業的學生相比，地科學生需要花更多的時間進行師生的互動考察式學習，因此在教學進度設置上必須更松動一些，給互動考察預留出時間。互動形式可為課堂提問、課堂練習、課堂測驗、課堂討論、課后作業等，并將其中一部分成績作為平時成績，以達到對學生的約束作用。

（2）應用實例：在線性表8個學時的教學過程中，一共設置2次/學時的課堂提問、1次/學時的課堂練習、1次/2學時的課后作業和1次/4學時的課堂測驗，并將課堂討論貫穿在教學過程巾。其他章節以此類推，以頻繁的互動達到強化訓練的效果。

5 實驗環節

如前所述，地科專業的學生邏輯思維能力和編程動手能力較弱，因此必須更加重視實驗課程的開展，避免放羊式、練習式的實驗課程。日前學校已實現實驗課獨立開課的課程改革，對實驗課考核體系的完善具有非常重要的意義。

（3）課程要求：驗證性實驗作為基本目標要求每個同學必須掌握，具體的驗證要求可根據地科專業的特點適當增減；展開適量的綜合性、設計性實驗，在一定程度上實現理論學習中需解決的現實問題；由于學時縮減，數據結構課程設計沒有開設專門課程，因此在數據結構實驗環節教師應適當開展一些簡單的項目化課程設計，給予學生更廣闊的思路去鞏固和理解數據結構的理論知識。

（4）考核方式：實驗環節的開展必須注重實驗的考核，完善考核體系，所有實驗的完成情況必須以考核的方式呈現給任課教師，以此達到督促學生完成實驗的目的。目前已采用ACM評判系統作為學生的上機環境，提供學生實驗環節的各種統計、學生之間的競賽以及完成情況比較等功能，給學生一定的做題壓力，從而轉化為動手實踐的動力；期末考核也可以在ACM評判系統上進行，根據系統的評分和統計結果對學生的上機動手能力情況進行考察。

（5）應用實例：進行樹和二叉樹的實驗教學時，在掌握了樹和二叉樹理論知識的前提下，每個同學都要驗證性實現任課教師要求的經典算法。在實現書中的經典算法后，教師將其整合到現實問題中，并作為綜合性設計性實驗，由學生自主完成。

6 結語

針對地科專業的數據結構課程教學提出的教學進程、教學手段及實驗方法經過若十學期的考察和調整已趨于成熟，同時在考察過程中教師不斷地對學生的學習情況進行調查驗證，并根據調查情況持續改進，務求達到更好的教學效果。