高校“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”實驗教學(xué)中亟待解決的主要問題

黎忠文 向兆山

【摘 要】本文分析了當(dāng)前影響高校“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”實驗教學(xué)效果的主要因素，提出“實驗定位問題”和“實驗教學(xué)方法的選擇問題”是“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”實驗課目前面臨的兩個亟待解決的重要問題。

【關(guān)鍵詞】數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);實驗課教學(xué)方法;實驗內(nèi)容

【中圖分類號】TP311.12-4 ?【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A ?【文章編號】1671-8437（2021）10-0003-02

1 ? 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計算機(jī)專業(yè)的核心課程

1968年D.E.Knuth第一次系統(tǒng)地研究并整理了當(dāng)時經(jīng)常使用的主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與相關(guān)算法，為“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的開設(shè)提供了豐富素材[1]。作為計算機(jī)學(xué)科的一個重要分支，“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的研究涉及構(gòu)筑計算機(jī)求解問題過程的兩大基石：刻畫實際問題中信息及其關(guān)系的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、描述問題解決方案的算法[2]。可以說該課程的教學(xué)效果與實驗課的開設(shè)方法息息相關(guān)，智豬博弈理論通過收益矩陣充分說明了“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”理論課和實驗課和諧并舉的重要性[3]。在國內(nèi)外大力提倡重視計算機(jī)本科生系統(tǒng)能力培養(yǎng)的今天，探討“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”這門核心課程的教學(xué)是非常有意義的。

2 ? 影響“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”實驗教學(xué)效果的主要因素

對計算機(jī)專業(yè)而言，“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”這門課程一般在大二開設(shè)。在實驗過程中，比較突出的現(xiàn)象是有相當(dāng)一部分學(xué)生跟不上學(xué)習(xí)進(jìn)度，進(jìn)而失去了學(xué)習(xí)興趣，實驗教學(xué)效果不理想。究其原因在于：

（1）學(xué)生獨立完成編程實驗有困難。“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程中排序問題算法以及基本的樹、圖等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是計算機(jī)科學(xué)的基本功。要深入理解和掌握這些結(jié)構(gòu)，需要了解“指針”的概念，然而“指針”正是一些學(xué)生學(xué)習(xí)高級程序設(shè)計語言的弱項。有些學(xué)校弱化“離散數(shù)學(xué)”這門課程的教學(xué)，也影響了學(xué)生對樹、圖和散列（hash）概念的理解。

（2）實驗項目的安排不科學(xué)。實驗任務(wù)的最大難點是：實驗任務(wù)往往不是簡單地要實現(xiàn)某一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而是要求解某些問題[4]。如用線性表實現(xiàn)多項式的乘法運算。故教師在安排實驗項目時，很難兼顧高級程序設(shè)計語言和本課程實驗的需要，往往導(dǎo)致實驗任務(wù)簡單化，達(dá)不到課程的要求。

3 ? “數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”實驗教學(xué)亟待解決的主要問題

影響“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”實驗教學(xué)效果的因素很多。筆者認(rèn)為國內(nèi)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”實驗教學(xué)要解決以下主要問題：

3.1 ?實驗定位問題：審視教學(xué)定位，合理組織實驗項目

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的實驗項目，特別是設(shè)計型實驗，內(nèi)容涉及的知識面廣，教師需要根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)方案的定位組織實驗教學(xué)。我國高校的分層次人才培養(yǎng)分為科學(xué)型、工程型和應(yīng)用型三類，各類高校也依次各有定位。“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的實驗類型可分為驗證型、設(shè)計型和綜合型等類型。不同類型的實驗如何組合與學(xué)校的定位息息相關(guān)，如“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”實驗教學(xué)改革為“將原先驗證型為主的實踐教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)變?yōu)轵炞C型為輔、設(shè)計型和綜合型為主的循序漸進(jìn)的教學(xué)方案”[5]。

3.2 ?實驗教學(xué)方法的選擇問題：根據(jù)學(xué)校定位和學(xué)生實際情況選擇合適的實驗教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力

學(xué)校不同的定位，實驗項目的設(shè)計不應(yīng)完全相同，應(yīng)用型人才的實踐教學(xué)不僅要實現(xiàn)對給定問題予以相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法設(shè)計，還要使學(xué)生理解、掌握設(shè)計的相關(guān)性能，包括時間性能和空間性能等，在此基礎(chǔ)上給出最合理的選擇，可以采用“案例+啟發(fā)式教學(xué)”。而工程型人才的實踐教學(xué)重在實際工程能力的培養(yǎng)，如團(tuán)隊協(xié)作、解決規(guī)模較大的實際應(yīng)用問題，可以采用“任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)”，也可以采用“案例+啟發(fā)式教學(xué)”和“任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)”相結(jié)合的方法。具體教學(xué)方法的選擇與學(xué)校定位、學(xué)生實際能力相關(guān)，不可死搬硬套。

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程在整個計算機(jī)專業(yè)課程體系中起到承上啟下的作用。實驗課開設(shè)的成功與否直接影響該課程的效果，對計算機(jī)專業(yè)學(xué)生軟件能力的培養(yǎng)至關(guān)重要。近年來，高校計算機(jī)專業(yè)課程教學(xué)重理論輕實驗的傳統(tǒng)觀點正在逐步改善，教學(xué)中除了實驗內(nèi)容和方法的選擇外，工具的使用也非常重要。和國外大學(xué)相比，我國高校在輔助實驗教學(xué)軟件方面還相當(dāng)薄弱，這在很大程度上阻礙了學(xué)生能力的培養(yǎng)，筆者后續(xù)將對此展開進(jìn)一步的研究和討論。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張乃孝.“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”教學(xué)與教材研究[J].中國大學(xué)教學(xué)，2013（2）.

[2]張銘，耿國華，陳衛(wèi)衛(wèi)，等.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程教學(xué)實施方案[J]中國大學(xué)教學(xué)，2011（3）.

[3]李登，陳志剛.基于智豬博弈的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程理論與實踐教學(xué)研究[J].湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)報，2012（4）.

[4]陳紅梅，肖清，王麗珍，等.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗課程教學(xué)方法探索[J].當(dāng)代教育理論與實踐，2015（4）.

[5]楊雄.基于微信平臺的《算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》輔助教學(xué)改革[J].成都師范學(xué)院學(xué)報，2019（1）.

【作者簡介】

黎忠文（1970～），女，漢族，博士研究生，教授。研究方向：物聯(lián)網(wǎng)高安全高可靠技術(shù)。

【通訊作者】

向兆山（1969～），男，漢族，學(xué)士本科，工程師。研究方向：信息化技術(shù)的應(yīng)用。