數據結構教學改革思考

高崇志 李 進 謝冬青

（廣州大學計算機科學與教育軟件學院，廣東 廣州510006）

0 引言

《數據結構》是計算機本科專業的一門核心課程，討論如何在使用數據的時候有效地組織數據。該課程與《程序設計》、《算法設計》等本科課程有著重要的聯系，是本科計算機專業的一門核心課程，在國內有不同版本的教材可以選擇[1-6]。本文討論《數據結構》課程的教學內容安排、教學形式、實驗形式、考核形式、教學關鍵點等方面的相關問題，這些問題同時也在其它課程教學中存在。通過這些問題的討論，期望為數據結構課程的進一步改革與提高提供思路與借鑒。

1 教學思考

在下文中，對數據結構課程的相關內容分項進行闡述和探討。

1.1 教學內容安排

教師授課，應該對該門課的核心思想具有很深刻的認識。具體來說，應該對該門課的背景（在整個計算機學科中的位置與意義）、核心思想、典型技巧（如將典型數據結構模塊化、接口標準化等）、核心內容（表、堆棧、隊列等結構）具有深刻的認識。然后，再有所取舍地安排教學計劃。在不同層次的學校，應根據學生的水平不同而對教學知識點有所取舍。教學計劃最忌諱大而全地按照教材或考研大綱進行安排，這樣很容易造成10個知識點都有所涉獵，但每個知識點學生都只能理解50%。這樣還不如只深刻地教授3個核心的知識點，學生可以從這三個核心的知識點理解整個課程的關鍵與本質，同時可以由自我學習的途徑去掌握其它知識點。現在，許多高校的教學形式是針對同一門課程，多個教師對不同班級進行教學，同時，在期末進行統一的期末考試。這種統一的考核形式有利有弊，其利在于可以比較客觀地衡量不同教師的教學效果；但其弊在于各個教師傾向于按教學大綱撒大網式地教學，因為教師們害怕統一考試中有自己未講到的知識點而遭到學生抱怨。久而久之，教師們就會形成不是按教學內容的核心與重點，而是按教學大綱（而非大刀闊斧地有所取舍）死板地安排教學計劃，或者按統一期末考試可能的考點進行安排教學。而這樣的危害是非常大的。

1.2 教學形式

現狀強調多媒體形式教學（比如利用powerpoint），但某些內容不適合PPT。例如，某些算法或代碼，其思維的產生可能不是從前往后過程化的，比如可能是先寫后面一段，再寫前面一段；又比如一些情況下需先寫while循環內部的循環代碼，再添加上面的循環條件判斷語句。讓學生了解思維的正常產生過程極其重要。因此，如果教師能不依賴PPT，即使在沒有PPT的情況下也能依靠一頁提綱和一只粉筆講完整堂課，那么基本可以判斷這個教師對該門課理解地很透徹了。當然，PPT的好處在于描述清晰與完整，節省時間。所以如何利用PPT的長處，同時避免依賴PPT是教師值得思考的問題。

1.3 實驗形式

現有高校的數據結構實驗通常是教師發放給學生實驗指導書，然后學生按實驗指導書進行編程實驗，最后撰寫實驗報告并上交。教師最終根據學生的實驗報告給出實驗分數。這種實驗形式弊端非常大，其一易導致學生互相抄襲，教師不得不浪費大量精力去鑒別是否抄襲；其二易導致學生把大量寶貴時間花在撰寫死板的實驗報告上，而忽視了實驗本身的意義。筆者針對這些弊端，采取了一些相應對策。一是鼓勵學生當場提交（實驗指導書已提前發給學生），同時當場提交的學生需接受教師的提問。二是禁止學生在課堂上撰寫實驗報告。同時，若學生當場提交并回答教師提問的話，學生可以將實驗報告極簡要地撰寫。教師可以通過這個方法很好地了解學生的情況并避免實驗考核的形式化。

1.4 考核形式

上文提到，許多高校針對同一門課程，安排多個教師對不同班級進行教學，同時，在期末進行統一的期末考試。這種課程考核方式有利有弊。當然，筆者注意到，不由各個老師自由安排各自班級的考試，其目的還可能有防止個別教師因進行應付式的教學而輕率刪減教學內容的原因。但是，我們認為，為了防止個別教師的應付式教學，利用本專業的教授委員會進行聽課與評判，同時結合學生對教師的評價意見，是一個較好的方法。

對于考核的形式，現在很多高校強調考試的標準化（比如要求題型分布多樣，要求有選擇題、判斷題、簡答題、編程題等。同時要求各題型分值分布均勻）。筆者認為，這種所謂的考試題型標準化，其弊遠遠大于利。不同學科有各自不同的特點。比如數據結構，如果是書面考核，很容易由一道算法設計題知道學生的大致水平。如果是上機考核，諸如算法設計并編程的題就更容易測試出學生的真實水平了。從教學實踐上，學習考核對于學生學習什么內容、按什么方式學習、對學科知識理解到多少深度有著非常大的影響。比如，側重于記憶性概念的考核則會引導學生花大量時間去死背概念，而不會注意思考概念背后的本質。所以筆者在教學過程中，加大平時實驗在課程考核中的比重，讓當場完成并能回答教師問題的學生得到更高成績。

另外，談一下對教師的考核。從現狀看，考核壓力對教師的教學積極性影響很小。這是因為：督導和學生評價確實會突出一些教學方式優秀的教師，但并不絕對。因為確實存在因科目差異因素而導致評價與教師素質背離的現象（某些偏理論化和難度較大的科目，評分會普遍偏低；某些“觀賞性”較強、較少公式推導的科目則會偏高）。而現有高校的教學考評往往會集中在上課是否缺席遲到、評卷是否分數有誤這些易于把握，但和教師深層次的教學素質聯系不強的考核標準上。因此，探討有效的教師考評機制也是一個值得思考的問題。如前文所述，筆者認為讓本專業的教授委員會聽課并結合學生意見進行評價是一個效果不錯的方法。

1.5 教學關鍵點

筆者在數據結構課程的教學過程中，對某些教學關鍵點有一些體會，在此簡單列舉。

1）工具背景與設計思路。表、堆棧、隊列、樹、圖等基本數據結構實際上是人們經過實踐，抽象總結出來的常用數據模型工具。這些數據結構的出現背景與應用場景、設計思路與設計關鍵體現了數據結構課程的思維核心。

2）工具接口的標準化。這些工具，抽象成某個數據結構類型的描述后，其接口（或者稱ADT描述）應該是標準的。這就意味著接口描述（對應程序中的接口函數申明）不應隨內部實現的形式不同而出現差異。這不僅是ADT描述標準化的要求，也是程序模塊標準化的需求。但筆者注意到，在某些數據結構教材中，針對同一種數據結構，比如堆棧，順序實現的堆棧和鏈式實現的堆棧卻有著不同的函數申明。更具體地，用C語言描述，若順序堆棧的pop接口申明是ErrorCode pop(Stack&S,ElementType&e)，而鏈式堆棧的pop接口申明是ErrorCode pop(Stack*S,ElementType&e)，那么這是明顯不合適的。

3）解決問題的基本流程。在教學過程中，應該讓學生了解解決一個問題的完整流程是怎么樣的。教師可以遵循“問題—問題的數學描述—算法描述—關鍵指標具體化—程序”的流程給學生講解。關鍵是要讓學生了解整個解決問題的思維過程。

［1］嚴蔚敏,李冬梅,吳偉民.數據結構(C語言版)[M].人民郵電出版社,2011.

［2］李春葆.數據結構教程[M].清華大學出版社,2009.

［3］劉大有.數據結構[M].高等教育出版社,2010.

［4］唐發根.數據結構教程[M].北京航空航天大學出版社,2005.

［5］朱戰立.數據結構（C++語言描述）[M].西安電子科技大學出版社,2004.

［6］Data Structures Robert L.Kruse and Alexander J.Ryba.數據結構與程序設計：C++語言描述(影印版)[M].高等教育出版社,2001.