“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)改革之我見

蔡　敏　鄭尚志　梁寶華

摘要：本文結(jié)合筆者在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)的一些體會(huì)，從教材選擇、課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、作業(yè)指導(dǎo)等方面對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革提出了一些意見和建議，希望得到專家與同行的指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；教學(xué)改革；教學(xué)手段

中圖分類號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1672-5913(2009)04-0050-02

1引言

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)專業(yè)課程體系中一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，ACM/IEEE CC-2004將它列為核心課程之首。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)前承高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)和離散數(shù)學(xué)，后接操作系統(tǒng)、編譯原理、數(shù)據(jù)庫(kù)原理等專業(yè)課程，為研制開發(fā)各種系統(tǒng)和應(yīng)用軟件奠定理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。因此數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)與計(jì)算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)計(jì)劃的成敗有著非常大的關(guān)系。然而在該課程的教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生普遍反映學(xué)習(xí)起來(lái)非常困難，教師也感覺教學(xué)效果不盡如人意。如何教好這門課程是擺在我們面前的一個(gè)研究課題。

筆者作為該課程的主講教師，深感責(zé)任之重大，所以一直密切關(guān)注該課程教改理念與經(jīng)驗(yàn)，以期借鑒過(guò)來(lái)最大限度提高教學(xué)效果。目前關(guān)于該課程教改方面文章很多，包含了教學(xué)各部分：有關(guān)于教材的，有關(guān)于課堂教學(xué)的，有關(guān)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的，有關(guān)于課程輔導(dǎo)的，有關(guān)于教學(xué)效果評(píng)價(jià)的等等。特別是課堂教學(xué)方面，提出了很多新的教學(xué)方法和教學(xué)手段。下面筆者結(jié)合自己在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)中的一些體會(huì)，談?wù)勛约簩?duì)目前教改的認(rèn)識(shí)。

2教材選擇

教材選擇是實(shí)施該課程教學(xué)的第一步。目前《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》教材有采用C語(yǔ)言描述的，也有采用C++或Java描述的。選擇什么語(yǔ)言描述，主要看學(xué)生都學(xué)過(guò)哪些編程語(yǔ)言。在很多院校里學(xué)生學(xué)習(xí)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》之前只學(xué)習(xí)過(guò)C語(yǔ)言，如果非要趕潮流，選擇面向?qū)ο笳Z(yǔ)言，無(wú)疑會(huì)加大學(xué)習(xí)的難度。有些學(xué)校使用自己編寫的教材，這是好事。但各學(xué)校師資水平參差不齊，并不適合推廣。編制的教材質(zhì)量到底怎么樣，應(yīng)組織同行專家進(jìn)行科學(xué)論證，如果草率拿學(xué)生做試驗(yàn)，是不負(fù)責(zé)任的行為。目前國(guó)內(nèi)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》教材數(shù)不勝數(shù)，但鮮有出清華嚴(yán)蔚敏、北大許卓群之在者。大多教材只是對(duì)內(nèi)容的順序作一些調(diào)整，刪去一些不講的內(nèi)容，再增加一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)新技術(shù)。筆者認(rèn)為，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)重在培養(yǎng)學(xué)生堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)理論知識(shí)、良好的抽象思維能力和良好的編程風(fēng)格，沒(méi)有必要非得接觸最前沿的技術(shù)，即使需要，只要基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)，自學(xué)這些新技術(shù)也不是什么困難的事。教師應(yīng)注重通過(guò)基本理論的教學(xué)，教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)的方法，而不應(yīng)企圖把所有內(nèi)容全部教給學(xué)生，這就是“授人以漁”的道理。將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和程序設(shè)計(jì)兩門課進(jìn)行融合，也是一條值得研究的思路。

3課堂教學(xué)

3.1充分利用第一次課

第一次課至關(guān)重要，教師應(yīng)通過(guò)第一節(jié)課對(duì)學(xué)生的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)有個(gè)大致了解，在培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)，還要給學(xué)生留下良好的第一印象，因?yàn)閷W(xué)生對(duì)教師的喜惡往往也影響著學(xué)生對(duì)該課程的喜惡。第一節(jié)課要盡量向?qū)W生解釋清楚為什么學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言后還要學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的重要性，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要研究?jī)?nèi)容是什么；告訴學(xué)生一開始學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)感覺有些困難是正常的，鼓勵(lì)他們努力克服困難；公開教師的聯(lián)系方式，告訴學(xué)生老師喜歡而不是討厭他們提問(wèn)題。接下來(lái)通過(guò)幾個(gè)例子，帶學(xué)生簡(jiǎn)要回顧一下C程序設(shè)計(jì)中的一些重要概念，如數(shù)組、結(jié)構(gòu)體、指針、函數(shù)和遞歸。這些內(nèi)容是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的重要基礎(chǔ)，但往往正是學(xué)生的薄弱之處。如果發(fā)現(xiàn)學(xué)生以上知識(shí)比較薄弱，以后在講解數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和訪問(wèn)方式時(shí)就要盡可能地詳細(xì)一點(diǎn)。最后要求學(xué)生利用課余時(shí)間重點(diǎn)復(fù)習(xí)這些內(nèi)容。

3.2課前準(zhǔn)備

在這門課程中，有一些概念比較抽象，而算法正確選擇的前提在于對(duì)基本概念的把握，因此概念的講解一定要清楚、準(zhǔn)確。這就要求教師必須認(rèn)真?zhèn)湔n，查閱大量的參考資料。教師只有先對(duì)每個(gè)概念、原理進(jìn)行深刻理解，然后才有可能用學(xué)生易于接受的方式、簡(jiǎn)潔明了的語(yǔ)言去講解，并有目的地分散難點(diǎn)、化難為易。除了查閱資料，我還下載了好幾個(gè)大學(xué)的教學(xué)視頻，通過(guò)觀看這些視頻，學(xué)習(xí)他們教學(xué)中的長(zhǎng)處，感覺頗有收獲。

3.3教學(xué)方法

教改先驅(qū)們提出了很多好的教學(xué)方法，具有重要的借鑒價(jià)值，如發(fā)現(xiàn)型教學(xué)法、啟發(fā)式教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)法、討論式教學(xué)法、案例教學(xué)法等等。但有些文章片面強(qiáng)調(diào)某一種教學(xué)方法，還有些文章認(rèn)為傳統(tǒng)的教學(xué)方法就是滿堂灌、填鴨式，給人感覺教改前就沒(méi)有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)講得好的教師，這都是有失偏頗的。比如案例教學(xué)法雖然效果好但比較費(fèi)時(shí)，由于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課時(shí)有限，因此并不適合經(jīng)常使用。美國(guó)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)也是以教師講授為主，而不是以課堂討論為主?！敖虒W(xué)有法，教無(wú)定法”，每種方法只適合應(yīng)用于某些特定的情形，教師應(yīng)該根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)對(duì)象的不同，靈活采取適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法。

3.4教學(xué)手段

許多老師利用多媒體課件等現(xiàn)代化教學(xué)手段極大提高了課程的教學(xué)效果。但我發(fā)現(xiàn)，有的老師過(guò)于依賴這些手段，一說(shuō)起黑板加粉筆的傳統(tǒng)教學(xué)手段就覺得必定呆板、沉悶、被動(dòng)，并加以排斥。盡管多媒體教學(xué)具有知識(shí)信息量大、內(nèi)容豐富生動(dòng)的特點(diǎn)，但不利于教師的即興發(fā)揮，而這恰是黑板加粉筆的長(zhǎng)處。此外數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中絕大部分算法長(zhǎng)度都超過(guò)一個(gè)頁(yè)面，在教學(xué)中需要反復(fù)切換，影響了知識(shí)的聯(lián)結(jié)。因此我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中應(yīng)該把現(xiàn)代化教學(xué)手段和傳統(tǒng)教學(xué)手段有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。例如在講二叉樹遞歸遍歷算法時(shí)，為了消除學(xué)生對(duì)遞歸算法的神秘感，可以先結(jié)合一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，將遞歸算法在黑板上層層展開，然后再使用計(jì)算機(jī)演示遞歸過(guò)程，這比直接演示更易于理解，因?yàn)楹芏鄬W(xué)生即使看著遞歸的執(zhí)行流程也難以理解為什么會(huì)這樣執(zhí)行。還有些老師在教學(xué)中過(guò)于追求形象化，我認(rèn)為沒(méi)有必要。對(duì)于本身并不復(fù)雜的算法，如果非要形象化，反而不利于培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力，進(jìn)而淪落為著名計(jì)算學(xué)科專家Dijkstra所批評(píng)的幼稚化。教師在制作CAI課件時(shí)應(yīng)謹(jǐn)記它只是起輔助作用，不應(yīng)該也不可能完全替代傳統(tǒng)教學(xué)手段。馮搏琴教授在文獻(xiàn)中詳細(xì)說(shuō)明了運(yùn)用多媒體課件授課的六元素和四大忌，具有極大的指導(dǎo)意義。

4實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是課堂教學(xué)的一種延伸，通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生不僅對(duì)所學(xué)知識(shí)加深了理解，更重要的是培養(yǎng)了學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。實(shí)驗(yàn)題目應(yīng)精心選擇，對(duì)于必做題，難度不能太大，要讓絕大多數(shù)學(xué)生通過(guò)自己的努力，或在指導(dǎo)教師稍許指點(diǎn)下就可以完成，如果難度太大，學(xué)生上機(jī)實(shí)踐的興趣必然急劇下降。對(duì)于編程能力較好的學(xué)生，可以鼓勵(lì)他們?nèi)L試難度稍大的選做題。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中用類C語(yǔ)言來(lái)描述算法，并且只描述出其主體部分，其它部分則不做重要介紹，甚至忽略掉，這對(duì)于剛剛接觸這門課的學(xué)生來(lái)說(shuō)，總有一種不知所措的感覺，所以我在前幾個(gè)算法講解中，盡量將其以程序形式給出，然后再與算法進(jìn)行對(duì)比，這樣上機(jī)時(shí)就不會(huì)有學(xué)生將算法照抄一遍，然后委屈地問(wèn)為什么不能運(yùn)行了。前幾次主要是驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，等學(xué)生適應(yīng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編程后，再做一些設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)較少，應(yīng)要求學(xué)生在課下做好準(zhǔn)備，上機(jī)時(shí)主要讓教師驗(yàn)收程序或問(wèn)一些自己解決不好的問(wèn)題，這一點(diǎn)大部分學(xué)生都可以做到。由于高校擴(kuò)招，每批上機(jī)學(xué)生數(shù)較多，還是有些學(xué)生的問(wèn)題不能得到及時(shí)解決，可通過(guò)電子郵件等方式給他們提供幫助。

5作業(yè)及講解

很多學(xué)生反映上課能聽懂，但一旦讓他們自己設(shè)計(jì)算法時(shí)就不知所措了。經(jīng)過(guò)了解，我覺得他們大多心里知道如何去解決問(wèn)題，但就是不知道如何用類C語(yǔ)言表達(dá)出來(lái)。我一開始布置的作業(yè)題一般都是對(duì)課本算法的變形，這個(gè)難度要小一些。比如在學(xué)完“將兩個(gè)非遞減的有序表合并成一個(gè)非遞減的有序表”后，我就讓他們?cè)O(shè)法修改課本算法，實(shí)現(xiàn)將兩個(gè)非遞減有序表合并成一個(gè)非遞增的有序表(順序?qū)崿F(xiàn)和鏈?zhǔn)綄?shí)現(xiàn))。對(duì)于難度大一些的習(xí)題，適當(dāng)給一些提示。講解作業(yè)時(shí)，應(yīng)盡量采取“現(xiàn)場(chǎng)編寫算法”的形式，將自己的思想表達(dá)成類C語(yǔ)言的每一個(gè)過(guò)程展現(xiàn)給學(xué)生，并讓學(xué)生參與其中。

6結(jié)束語(yǔ)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。對(duì)該課程的教學(xué)改革是一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的任務(wù)，不僅要從理論上進(jìn)行探討，還要從教材選擇、教學(xué)方法、教學(xué)手段、實(shí)驗(yàn)教學(xué)等多方面進(jìn)行研究，只有科學(xué)綜合考慮多種因素，才能使該課程教改走向成功之路。