《數據結構與算法》實訓教學方案的改進與實踐

張一倩

（濟南職業學院，濟南 250000）

1 實訓教學方案改進的必要性

《數據結構與算法》作為高職軟件技術專業的職業基礎課，具有一定的理論性與實踐性，采用課堂教學與上機實訓1：1的課時分配模式。其中的實訓課程是學生對課堂所學知識的綜合運用，與課堂聽講、課后練習、自學總結相輔相成，構成一個完整的課程教學體系。要真正掌握數據結構的知識并能根據實際情況應用知識解決問題，只依靠課堂聽講、課后練習不夠，還需要完成與課堂教學同步的上機實驗，動手設計實施有效的測試，才能培養全面、靈活的算法設計思想和較高的編程能力，為今后從事軟件開發打下基礎。當今的行業、企業需要具有較強動手能力、能解決實際問題、有創造能力的新型技能型人才，這也是實訓教學的最終目的。

筆者在校任職期間，除了擔任《數據結構與算法》課程及實訓任課教師外，還多次指導了大學生數學建模競賽。在教學、比賽過程中深刻體會到，許多理工科大學生綜合運用所需知識，分析、解決問題的能力，與現代社會的要求還相距較遠。

很多同學能夠憑借對程序設計的興趣，自覺學習數據結構相關知識；但也有為數不少的學生在學習過程中未能建立絲毫的興趣。這一現狀，無疑與實訓內容設計有密切的關系。原有實訓教學過程單一，學生只需按照要求照抄教材上的例程，就可以看到實訓結果，可供學生發揮的空間小，不能充分激發學生的主動性與創造性。

分析上述問題，原因是缺乏對實訓教學的內容和過程進行深入研究和設計。通過梯次配置不同難度的任務，持續激發學生學習的積極性，從而獲得較好的實訓教學效果。

2 實訓教學方案改進的實施

針對原有實訓教學環節中存在的不足，對實訓的內容進行充實和提高。但如果僅提高實訓難度，學生很難在短時間內全部接受。因此還應梯次配置的任務，使學生保持學習的積極性，從而獲得最佳的實訓教學效果。

2.1 充實實訓內容

針對原有實訓內容單一，實訓過程缺乏創造性的缺點，對實訓內容進行了充實，所做的工作有：

首先，設計、探索、實施了“問題驅動”的實訓教學模式，將課程分為基本概念、線性結構、樹形結構、圖形結構、查找技術、排序技術六大模塊，針對每個模塊設計一個有趣的實際問題，從常識性思考出發，讓學生明白這些數據結構為什么存在，可以解決什么問題。實訓題目圍繞該實際問題展開。第二，圍繞主要知識點，設計了10個上機實驗題目，給出了實驗目標、源代碼、測試用例，讓學生在做中學，在學中做，從實際應用的角度更好的理解知識點。第三，采用“分階段設計、實施、調整”的研究方法。首先由課程負責人提出“課程各模塊知識點分布圖”，之后與軟件教研室主任、課程組成員討論、研究、確定具體方案；依據方案實施、修改、完善；課程負責人對項目各開發步驟的完成情況進行匯總，形成《數據結構與算法實訓任務書》。

2.2 梯次配置任務

如果僅一味增加實訓內容，提高實訓難度，在有限的實訓時間內，大多數同學將難以學習和接受，反而容易挫傷他們學習的自信心和積極性。因此必須對實訓內容進行合理的規劃，根據難度高低分解為不同的任務。通過梯次配置的任務，吸引學生在“任務挑戰-嘗試解決-編程實踐-取得進展”的循環中，不斷保持學習的積極性，從而獲得較好的實訓教學效果。

3 實訓教學實例

實例1 線性表的應用

3.1 基本任務

統計是我們在日常數據處理中經常碰到的問題，大到國家經濟指標的統計，小到家庭的日常收支的統計。對于這類問題，涉及的數據對象是線性表。順序表是線性表的順序存儲形式，其基本操作有插入、刪除、查找等。該實訓項目中，將實現順序表的插入和刪除算法。要求學生首先分析項目涉及到的順序表的初始化、插入、刪除、輸出等基本操作；并分析出各函數之間的調用關系：主函數main調用 Init_Seqlist、Insert_Seqlist、Delete_Seqlist、Display_Seqlist， 進 而利用C語言實現以上算法。

3.2 進階任務

某餐廳前臺客服人員接聽客戶訂餐電話后，需填寫訂餐記錄單，包括姓名、人數、用餐時間，要求分析客戶電話訂餐的各種情況，并編程模擬前臺客服人員對“客戶電話訂餐”的管理過程。該實訓項目中，要求學生首先應考慮的是，如何存儲客服接聽電話的紙質記錄單，以及選擇何種數據結構才更加貼近實際情況、更加方便程序控制。學生認識到這是一個小型管理系統后，應明確該系統的基本功能，并依據功能模塊設計系統菜單，進而利用基本任務中已實現的線性表的基本操作，實現整個訂餐系統的功能。

將實訓內容劃分為基本任務和進階任務，任務之間前后承接，難度遞增。通過梯次配置各個任務，不斷地吸引學生認真學習相關的命令，通過編程實踐解決問題。教師能夠很好的把握實訓進度。學生在前一個任務取得進展后，可以獲得學習的快樂，但隨即又面臨后續任務的挑戰。

經過上述各任務的實踐，學生可以由淺入深地逐步掌握線性表的基本操作，并在實踐中多次練習編程技巧。經過兩學時的實訓，大多數同學都能夠獨立設計算法并編程，掌握了線性表的基本使用方法。

實例2 二分查找算法的應用

解決實際問題中，查找與排序技術對程序的運行效率有明顯影響，是重要的數據處理功能。如何高效地對數據進行查找、排序，是各種軟件系統中的重要問題。本實訓項目要求完成以下功能：

任務1 輸入一個無序的查找序列，自選直接插入排序、選擇排序、快速排序算法其一，將該無序序列調整為一個有序序列；

任務2 為調整后的有序查找序列建立查找結構，查找結構可以選擇基于數組的順序存儲，也可以選擇基于單鏈表的鏈式存儲；

任務3 用二分查找算法，實現對某一給定值kx的查找；若查找成功，返回該元素在序列中的位置；若查找失敗，給出反饋信息；

任務4 給出二分查找算法的比較次數。

原有的“二分查找”實訓的內容較為單一，實現難度偏低。學生較短時間內完成實訓功能后，往往自以為已經完全掌握，很快失去了繼續學習的興趣。將原有項目擴充為四個任務，對學有余力的學生，可以在原有照搬教材算法的同時增加了“原始數據的整理”、“數據存儲結構的選擇”、“算法效率的分析”等步驟，在這一過程中，學生對相應知識的掌握和編程能力都得到了很大的提高。

在此次實訓過程中，通過補充的任務，極大地吸引了學生的注意力，始終保持了較高的積極性和學習熱情；學生通過編程實踐進一步加強了相關知識點的理論學習。

4 結束語

綜上所述，通過擴展實訓內容，可以將《數據結構與算法》課程實訓與C語言程序設計等課程相結合，通過知識點的聯系和對比，使學生能夠更好的將多門專業課程融會貫通。通過合理劃分和調整，將實訓內容分解為多個任務，梯次配置，使學生可以由淺入深地開展學習和實踐，學習的積極性和主動性得以充分的調動。