非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”互動(dòng)式教學(xué)探討

文章編號(hào)：1672-5913(2008)06-0061-02

摘要：本文針對(duì)于非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”教學(xué)過(guò)程中存在的主要問(wèn)題，闡述了如何在課堂教學(xué)激發(fā)學(xué)生的思考，發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性以及如何培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐興趣，提高實(shí)踐能力。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；互動(dòng)式；啟發(fā)式；多樣化

中圖分類(lèi)號(hào)：G642

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1引言

非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課和計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課相比，重要的差別之一就是授課時(shí)間和實(shí)驗(yàn)時(shí)間相對(duì)較少，學(xué)生程序設(shè)計(jì)方面的基礎(chǔ)薄弱。為了使非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生在這種有限的情況下掌握“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的基本內(nèi)容，采用互動(dòng)式的教學(xué)方法來(lái)提高學(xué)生的積極性顯得十分重要和必要。

2教學(xué)過(guò)程中遇到的問(wèn)題

2.1先行課的掌握不足

C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)是“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的前導(dǎo)課程之一。通常情況下學(xué)生在剛開(kāi)始學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程，對(duì)C語(yǔ)言中的數(shù)組、結(jié)構(gòu)體、指針這三種數(shù)據(jù)類(lèi)型的認(rèn)識(shí)和理解不深，甚至根本不理解，這成為了學(xué)生數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的主要絆腳石，直接影響教學(xué)進(jìn)度，使得教學(xué)時(shí)間大部分花費(fèi)在基本概念上。部分學(xué)生對(duì)函數(shù)、函數(shù)的參數(shù)、函數(shù)的返回值、函數(shù)調(diào)用的理解也不夠，對(duì)遞歸及遞歸過(guò)程更是難以理解，而這些內(nèi)容在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中使用頻率很高。因此，在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)初期，盡管老師費(fèi)盡唇舌，學(xué)生仍然模糊不清，致使教學(xué)效果不理想，學(xué)生甚至?xí)适?duì)該課程學(xué)習(xí)的興趣和信心。

2.2教材理論性太強(qiáng)

現(xiàn)有的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”教材無(wú)論是Ｃ語(yǔ)言版還是JAVA版的，都是以基于類(lèi)的思想對(duì)數(shù)據(jù)類(lèi)型進(jìn)行描述，這樣的描述形式對(duì)象數(shù)據(jù)類(lèi)型的定義簡(jiǎn)明清晰，有利于培養(yǎng)學(xué)生良好的編程習(xí)慣。但在開(kāi)設(shè)課程時(shí)，學(xué)生一般只學(xué)習(xí)過(guò)Ｃ語(yǔ)言，對(duì)于用類(lèi)進(jìn)行編程掌握得并不熟練，往往對(duì)教材上的描述感到很抽象，難以具體編程實(shí)現(xiàn)，甚至部分學(xué)生會(huì)直接將教材上類(lèi)C語(yǔ)言的描述當(dāng)成程序來(lái)理解。抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型是指一個(gè)數(shù)學(xué)模型以及定義在該模型上的一組操作，但在教學(xué)過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)于抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型的理解往往局限于前者，而忽略了后者。對(duì)于數(shù)據(jù)類(lèi)型的數(shù)學(xué)模型以及數(shù)學(xué)特征較容易理解，而對(duì)于數(shù)據(jù)模型的操作則容易理解成是一個(gè)獨(dú)立的部分，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因是面向?qū)ο笾R(shí)的欠缺。

2.3缺乏上機(jī)的興趣

學(xué)生不理解抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型的定義及相應(yīng)的存儲(chǔ)表示，難以實(shí)現(xiàn)算法與程序之間的轉(zhuǎn)換，更談不上將所學(xué)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的算法應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題上，從而降低了上機(jī)興趣和學(xué)習(xí)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的信心。

3啟發(fā)式教學(xué)的探討

3.1首先解決先行課的不足

教師可根據(jù)學(xué)生對(duì)C語(yǔ)言掌握的情況，有目的地講授一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)所涉及的C程序語(yǔ)言的疑難點(diǎn)，如動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)函數(shù)使用、靜態(tài)數(shù)組、指針等知識(shí)，培養(yǎng)他們建立程序設(shè)計(jì)的思想體系，逐步提高學(xué)生閱讀和理解算法的能力。在教學(xué)中以學(xué)生為主體，改變“填鴨式”的做法，設(shè)計(jì)“提問(wèn)—解決方法—再提問(wèn)”的方式讓學(xué)生參與，用問(wèn)題去激發(fā)學(xué)生思考，引導(dǎo)他們?nèi)绾谓鉀Q問(wèn)題。

3.2理論教學(xué)可以采用多樣化的方式

3.2.1盡量用生活中實(shí)例來(lái)講解基本概念

由于“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”理論性很強(qiáng)，直接從定義出發(fā)講解相關(guān)概念學(xué)生不易接受，在教學(xué)過(guò)程中，結(jié)合日常生活中的事例可大大激發(fā)學(xué)生的興趣，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生的求知欲。

例如學(xué)生對(duì)鏈表這種結(jié)構(gòu)體不太理解，可以直接以女生手上帶的手鏈為例進(jìn)行講解，手鏈解開(kāi)是一個(gè)帶有頭結(jié)點(diǎn)的鏈表，帶上后是一個(gè)環(huán)鏈。在講解棧和隊(duì)列這一章時(shí)，分別舉出日常生活中的事例。如棧的例子，在刷洗盤(pán)子時(shí)，依次把每個(gè)洗凈的盤(pán)子摞到洗好的盤(pán)子上面，相當(dāng)于進(jìn)棧；取用盤(pán)子時(shí)，又從上面一個(gè)接一個(gè)地向下拿，相當(dāng)于出棧。隊(duì)列的例子，以學(xué)生在食堂打飯為例，所排的隊(duì)就是一個(gè)隊(duì)列，剛來(lái)打飯的同學(xué)接到隊(duì)尾(即進(jìn)隊(duì))，站在隊(duì)首的人打完飯后離開(kāi)(即出隊(duì))，當(dāng)最后一人離隊(duì)后，則整個(gè)隊(duì)列為空。

通過(guò)引用實(shí)例既形象又直觀，進(jìn)而使學(xué)生更加明確結(jié)構(gòu)與算法的作用，提高學(xué)生運(yùn)用算法解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

3.2.2加強(qiáng)多媒體教學(xué)方式的使用

多媒體課件生動(dòng)、形象、圖文并茂、交互性強(qiáng)，非常適合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)。在教學(xué)中可以用幻燈片展現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)，用Flash動(dòng)畫(huà)演示算法的動(dòng)態(tài)執(zhí)行過(guò)程。這樣可以把學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理性認(rèn)識(shí)和感性認(rèn)識(shí)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。比如在講解二叉樹(shù)的遍歷和線索化的時(shí)候，可以通過(guò)幻燈片講解遍歷和線索化二叉樹(shù)的過(guò)程。由于遍歷的過(guò)程是一個(gè)遞歸的過(guò)程，許多學(xué)生開(kāi)始掌握起來(lái)有些困難。如果配以Flash制作的動(dòng)畫(huà)來(lái)模擬遍歷的全過(guò)程，可以取得良好的教學(xué)效果。

3.2.3創(chuàng)新思維的培養(yǎng)

可用問(wèn)題去激發(fā)學(xué)生去學(xué)習(xí)，引發(fā)學(xué)生興趣、誘發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)?！皵?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”教學(xué)中，特別是算法設(shè)計(jì)中，可以設(shè)計(jì)許多問(wèn)題。如在介紹了字典的順序檢索、二分法檢索、分塊檢索等算法后，可以引導(dǎo)學(xué)生分析這些檢索方法的共同特點(diǎn)：通過(guò)待查元素x與關(guān)鍵碼的“比較”來(lái)實(shí)現(xiàn)檢索，檢索的效率與比較次數(shù)相關(guān)，減少比較次數(shù)即降低平均查找長(zhǎng)度，從而提高檢索效率。就此提出設(shè)想：能否有一個(gè)函數(shù)H(x)來(lái)計(jì)算待查元素x的存儲(chǔ)地址？這樣，給定待查元素x，只需計(jì)算H(x)，即可查找到元素x，這是一種非常理想的檢索方法，檢索運(yùn)算平均查找長(zhǎng)度可能達(dá)到常數(shù)級(jí)。

不斷創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情景，將教材上的平面知識(shí)、技能點(diǎn)轉(zhuǎn)化成問(wèn)題的形式展現(xiàn)在學(xué)生面前，引發(fā)學(xué)生創(chuàng)新的興趣，增強(qiáng)學(xué)生思維的內(nèi)驅(qū)力。

3.3以學(xué)生為主體，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力

3.3.1實(shí)時(shí)了解學(xué)生的上機(jī)興趣

在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，在整個(gè)學(xué)期的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生的興趣表現(xiàn)出如下圖所示的態(tài)勢(shì)：

初期：學(xué)生編程語(yǔ)言工具基礎(chǔ)不夠扎實(shí)，對(duì)課程理解不夠，編程能力較差，從而實(shí)驗(yàn)興趣偏低。

中期：學(xué)生經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的學(xué)習(xí)和調(diào)整，對(duì)課程所要求的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)有所了解，能實(shí)現(xiàn)和調(diào)試一些算法，編程能力有所加強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)興趣得到很大提高。

后期：開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)以綜合性實(shí)驗(yàn)為主，實(shí)驗(yàn)難度加大，學(xué)生表現(xiàn)出綜合應(yīng)用能力較差，實(shí)驗(yàn)興趣又有所下滑。

3.3.2理論與實(shí)踐相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的興趣

在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生比較困擾的是理論不能和實(shí)踐相結(jié)合，不知道學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能做什么。所以在課程講述中，除了要求學(xué)生上機(jī)實(shí)現(xiàn)基本算法并完成一定數(shù)量的較大的典型的程序外，更應(yīng)給學(xué)生大量的實(shí)例，提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。例如：堆棧的應(yīng)用——編譯器中表達(dá)式的處理、火車(chē)調(diào)度問(wèn)題；隊(duì)列和堆棧的綜合應(yīng)用——實(shí)現(xiàn)停車(chē)場(chǎng)管理；二叉樹(shù)和樹(shù)的應(yīng)用——產(chǎn)品分類(lèi)過(guò)程、哈夫曼樹(shù)用于通信編碼、下棋問(wèn)題；圖的應(yīng)用——地圖著色、旅游最短路徑問(wèn)題等。這些程序的實(shí)現(xiàn)不僅有助于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的學(xué)習(xí)，更主要的是通過(guò)這些程序的實(shí)現(xiàn)大大提高了學(xué)生編程能力和解決實(shí)際問(wèn)題的實(shí)踐能力。

3.3.3注重對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析

實(shí)驗(yàn)結(jié)果包括學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)要求開(kāi)發(fā)的所有源程序、源程序的說(shuō)明文件(說(shuō)明上交程序所在的目錄及主程序文件名，如果需要安裝，要有安裝說(shuō)明等)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告(包括算法的主要思想、主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法的基本實(shí)現(xiàn)、調(diào)試過(guò)程、結(jié)論及心得)。對(duì)算法要注釋?zhuān)瑫?shū)寫(xiě)工整、繪圖規(guī)范，正確引用術(shù)語(yǔ)以及實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的總結(jié)。總結(jié)可以包括實(shí)驗(yàn)過(guò)程的收獲、遇到的問(wèn)題、解決問(wèn)題的思考過(guò)程、程序調(diào)試能力的思考、對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這門(mén)課程的思考、在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)課程的認(rèn)識(shí)等內(nèi)容。教師可以針對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告的情況，對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行剖析，提高學(xué)生的實(shí)踐能力。

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