“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”分層次實驗教學的探索與實踐

張玉華　周克蘭

文章編號：1672-5913(2009)02-0108-03

摘 要：本文提出了在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程實驗中實行分層次教學的觀點，詳細介紹了我院計算機科學專業(yè)中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗課程的分層教學實踐方法，對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗課程的改革進行了探索，本文對如何提高計算機實驗課程教學效果有一定的指導作用。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；實驗教學；分層次

中圖分類號：G642

文獻標識碼：B

1 引言

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計算機及相關(guān)專業(yè)的一門核心課程，主要研究信息的邏輯結(jié)構(gòu)及其基本操作在計算機中的表示和實現(xiàn)，該課程學習的效果不僅關(guān)系到后續(xù)課程的學習,而且直接關(guān)系到軟件設(shè)計水平的提高和專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)，在計算機學科教育中有非常重要的作用。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學又包括理論知識的學習和實踐教學。將所學理論知識加以融會貫通以解決實際問題，學以致用才是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的學習目的。因此，實驗教學與理論內(nèi)容教學一樣，是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。

本人從事數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學多年，通過對課程、學生及計算機學科的特點的長期探索，在本學院提出了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程分層次實驗教學的觀點，并在06級計科專業(yè)學生中進行了實踐?，F(xiàn)將此次實踐的基本方法進行總結(jié)。

2 實驗內(nèi)容分層次

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)理論知識是相對固定的，學習完數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，我們要求學生掌握線性表、棧、隊列、樹和圖等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的表示和實現(xiàn)方法，在實際應(yīng)用中學會自行選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及存儲結(jié)構(gòu)進行編程，另外，還能對計算機中的兩種常見運算：查找和排序的各個算法進行實現(xiàn)以及性能比較。

因此，我們按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)容將實驗題分成了線性表、棧、隊列、串、數(shù)組、二叉樹、圖、查找、排序等主題，同時根據(jù)循序漸進的原則，在每個主題之下，又按照難度不同分成了概念基礎(chǔ)實驗、應(yīng)用基礎(chǔ)實驗和應(yīng)用提高實驗三種類型。我們將概念基礎(chǔ)實驗設(shè)計為驗證性實驗，如某種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的表示和實現(xiàn)并將此種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)封裝為一個類，并要求所有的學生都必須實現(xiàn)；應(yīng)用基礎(chǔ)實驗，則是利用已實現(xiàn)的某種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的一個簡單應(yīng)用；應(yīng)用提高實驗，是利用已實現(xiàn)的某種或某幾種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的一個綜合應(yīng)用。后面兩種類型的實驗又分設(shè)若干實驗題，每個實驗題都設(shè)有難度系數(shù)。

我們要求每個學生必須完成概念基礎(chǔ)實驗和一道應(yīng)用基礎(chǔ)實驗題，選做一道提高實驗題，所選應(yīng)用基礎(chǔ)實驗題和提高實驗題的難度將作為成績評定的一個依據(jù)。表1中列出了“棧的實現(xiàn)和應(yīng)用”主題中設(shè)置的各個題目。

實驗內(nèi)容的分層使得學生可以根據(jù)自己的興趣、編程能力等實際情況，有選擇地進行程序的設(shè)計和實踐，對于學有余力的同學，也可以盡早接觸較大的應(yīng)用實踐題目，得到更多的鍛煉。

3 實驗文檔多層次

3.1 實驗報告、作業(yè)單、實驗記錄一體化

實驗報告是由學院統(tǒng)一印制的具有統(tǒng)一格式的實驗文檔，在實驗報告中規(guī)定了每個主題的實驗?zāi)康暮鸵?，給出了不同層次的各個題目的詳細描述，同時要求學生根據(jù)各自所選題目填寫作業(yè)單和實驗記錄表，并填寫所選題目中難度最高的應(yīng)用實驗題的分析、設(shè)計和實現(xiàn)過程。實驗報告的布局如表2所示：

作業(yè)單和實驗記錄表是實驗報告中包含的兩個重要的表格。

作業(yè)單中列出了該學生在此主題下選做的題目、教師確認后的簽字欄、教師批改源程序后對該題完成情況的意見。作業(yè)單格式參見表3。

實驗記錄表中記錄了在整個實驗過程中所遇到的編譯問題、調(diào)試問題、程序的邏輯錯誤以及解決方法，如僅將此問題避開，則記錄避開問題的方法。另外表中還需記錄程序運行時所用的測試樣例。教師在批閱時給出評閱意見。實驗記錄表格式見表4。

3.2 源程序

學生將將所完成題目的所有源程序進行壓縮后提交到學院的網(wǎng)絡(luò)教學平臺上，由教師和助教核對是否與作業(yè)單一致，直接在網(wǎng)上進行批改和評分，源程序得分的計算方法參見后面的表5，評分程序直接內(nèi)嵌入教學網(wǎng)站。

3.3 實驗指導素材

我院計算機科學專業(yè)的教學計劃中，面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計C++作為先修課程已于前一學期開設(shè)，因此，在學習數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之前，學生已基本掌握了程序設(shè)計語言中的基本概念和上機實踐的基本方法。但是，僅通過一個學期的程序設(shè)計語言學習，學生對大型程序的設(shè)計、組織和實施編程等步驟并不熟悉，對解決實際問題的行之有效的具體指導也不多。因此，為學生提供上手能用的實驗操作指導手冊，提供一些范例程序，手把手指導學生進入較大型程序的設(shè)計階段，加強學生的C++標準類庫知識的傳授，加強學生的實踐操作技能指導尤其重要。

我們對每一個主題選取一個應(yīng)用基礎(chǔ)實驗題，將其答案公布在教學網(wǎng)站，供同學下載；選取每一主題中難度較大的題目，給出基本求解思路以及重要的算法，所需用到的標準類庫函數(shù)、從何處獲取更多可參照的資料等內(nèi)容供同學參考。我們把這些資料都公布在教學網(wǎng)站上，學生可以根據(jù)需要進行下載。

另外，我們還根據(jù)學生在實踐中遇到的問題加以總結(jié)、整理，在教學網(wǎng)站上定期公布“編程寶典”，這些實用的但又熟悉的知識的溫故，使同學們的編程能力得到的提高，也使得后續(xù)的實踐更容易完成。

4 實驗考核分層次

在我們設(shè)計的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程考核方案下，實驗成績在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程總成績中的比例為30%；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗成績?yōu)槿舾纱沃黝}實驗題的成績以及期末實驗考核成績平均分；每次主題實驗成績的主要計算方法為：

本次實驗總分=源程序成績*0.75+實驗記錄分*0.15+實驗報告分*0.1

源程序成績=基礎(chǔ)實驗得分*0.45+應(yīng)用基礎(chǔ)實驗*0.4+應(yīng)用提高實驗*0.15

表5為某同學某一主題的源程序成績評定表，此表在教師批改源程序時在網(wǎng)頁上填寫；表6為該同學該主題實驗的最終成績表，此表在教師批改紙質(zhì)實驗報告時填寫。

5 結(jié)束語

我們對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗課的內(nèi)容、實驗文檔、實驗成績評定等各個環(huán)節(jié)都進行了分層次的改革實踐，加強了實驗中的文檔管理。經(jīng)過一個學期的實踐，學生基本養(yǎng)成了及時認真做好實驗記錄的習慣，養(yǎng)成了嚴謹踏實的編程習慣，上機實踐變得更有條理，減少了出錯概率。經(jīng)過實驗范例的學習和模仿，大多數(shù)學生在處理難度較大的應(yīng)用提高實驗時也已不再手足無措，基本能按照需求分析、概要設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)選擇、存儲結(jié)構(gòu)選擇、編寫算法、撰寫程序等基本編程步驟來解決問題；大多數(shù)學生在這種分層實驗的要求下，選擇了稍高一點難度的題目，提高了自己的編程能力，增強了自信心。

當然，我們在實踐中還是遇到了不少問題，有部分同學平時學習態(tài)度不端正，做作業(yè)敷衍了事；仍存在抄襲作業(yè)的現(xiàn)象。另外由于實驗成績評定比較復(fù)雜，雖然我們設(shè)計了一個專門的小程序來計算每位學生的成績，但還是增加了老師的工作量。因此，繼續(xù)探索實驗教學的基本規(guī)律和方法，是我們的一項長期的任務(wù)。

參考文獻：

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