“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程設(shè)計(jì)教學(xué)過程的研究與實(shí)踐

李英梅　夏偉寧　邢　愷

文章編號：1672-5913(2009)10-0068-02

摘要：本文通過分析“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的特點(diǎn)、課程設(shè)計(jì)的重要性及目標(biāo)，重點(diǎn)對“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程設(shè)計(jì)的教學(xué)過程進(jìn)行了探討和實(shí)踐研究。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；課程設(shè)計(jì)；教學(xué)過程

中圖分類號：G642

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

1引言

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的必修、主干課之一。它旨在使學(xué)生學(xué)會分析研究數(shù)據(jù)對象的特性，學(xué)會數(shù)據(jù)的組織方法，以便選擇合適的數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)和存儲結(jié)構(gòu)，以及相應(yīng)的運(yùn)算，把現(xiàn)實(shí)世界中的問題轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)內(nèi)部的表示和處理，這是一個良好的程序設(shè)計(jì)技能訓(xùn)練的過程。該課程在計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)的課程體系中處于承上啟下的中心位置，尤其對后續(xù)的軟件類課程的學(xué)習(xí)起著舉足輕重的作用。

課程設(shè)計(jì)作為一門獨(dú)立的課程，是課堂理論教學(xué)的延伸和補(bǔ)充?；灸繕?biāo)是應(yīng)能夠使理論與實(shí)踐相結(jié)合，鞏固、加深和融合所學(xué)的專業(yè)課程知識，更重要的是能培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力、分析和解問題的能力、開拓創(chuàng)新能力、文獻(xiàn)檢索能力、合作能力。

由筆者多年的教學(xué)實(shí)踐，認(rèn)為“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”這門課程的教學(xué)不是一蹴而就的，要循序漸進(jìn)。在第一輪的理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)之后，學(xué)生對很多問題不能融會貫通。尤其在遇到具體問題時，不知該如何運(yùn)用所學(xué)知識，提出解決方案。所以在第二階段加入“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程設(shè)計(jì)這門課程，不僅可以幫助學(xué)生充分理解、鞏固所學(xué)的基本概念、原理和方法，更重要的是能夠針對實(shí)際問題來選擇數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的存儲結(jié)構(gòu)并加以實(shí)現(xiàn)，從而最終解決問題。在此過程中，激發(fā)學(xué)生不斷創(chuàng)新，要敢想、敢做，鼓勵學(xué)生有自己的想法，也可以對現(xiàn)有算法加以改進(jìn)。可以看出，這一過程不是通過一學(xué)期的理論課程和實(shí)驗(yàn)課程就能完成的，所以在這之后進(jìn)行課程設(shè)計(jì)是十分必要的。

根據(jù)上述分析，筆者認(rèn)為“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程設(shè)計(jì)的基本目標(biāo)是：培養(yǎng)學(xué)生對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識的全面綜合訓(xùn)練，把書上學(xué)到的知識用于解決實(shí)際問題，培養(yǎng)今后軟件開發(fā)工作所需的動手實(shí)踐能力，包括問題分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、用戶界面的設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)時的基本技能和技巧，以及一整套軟件工作規(guī)范的訓(xùn)練和團(tuán)體協(xié)作精神的培養(yǎng)。本文主要對“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程設(shè)計(jì)的教學(xué)過程進(jìn)行探討和研究。

2 “數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程設(shè)計(jì)教學(xué)過程的研究

教學(xué)過程中包含了許多要素：教師、學(xué)生、教材、設(shè)備、媒體；教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段、教學(xué)測量、教學(xué)評價等等。如何使這些要素能夠做到有機(jī)配合、有序運(yùn)行，促使教學(xué)效果最優(yōu)化，只能運(yùn)用系統(tǒng)論的觀點(diǎn)和方法，對教學(xué)過程進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)，也就是我們所說的教學(xué)過程設(shè)計(jì)。“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程設(shè)計(jì)的完整教學(xué)過程應(yīng)包括教師、學(xué)生兩個方面。教師方面包括：教學(xué)內(nèi)容的選取、教材建設(shè)、教學(xué)方式、考評方法；學(xué)生方面包括：問題分析、邏輯設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇、詳細(xì)設(shè)計(jì)和編碼、上機(jī)調(diào)試、實(shí)習(xí)報告。筆者就以上所談教學(xué)過程當(dāng)中的主要幾點(diǎn)，談?wù)勛约旱囊恍w會。

2.1課程內(nèi)容的選取

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容選取主要為課程設(shè)計(jì)題目的選取和對學(xué)生的教學(xué)要求。

2.1.1選題

(1) 選題要新穎、實(shí)用,能夠充分調(diào)動學(xué)生的積極性。選題是實(shí)現(xiàn)課程設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)的關(guān)鍵。既能反映大綱要求,反映本學(xué)科的新技術(shù)發(fā)展,又能使學(xué)生運(yùn)用已學(xué)的理論知識解決實(shí)際問題。

(2) 選題要難度適中，絕大多數(shù)問題只要學(xué)生耐心閱讀鉆研就可以讀懂會做，具有可行性。

(3) 選題所覆蓋的知識點(diǎn)要廣，要給學(xué)生留出發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力的空間。

(4) 題目的規(guī)模應(yīng)充分大，并且努力使學(xué)生對規(guī)范性的軟件開發(fā)有初步體驗(yàn)，在一定程度上使得學(xué)生的工程化能力和團(tuán)隊(duì)合作能力得到鍛煉。

2.1.2對學(xué)生的教學(xué)要求

(1) 問題分析和任務(wù)定義：對問題的描述應(yīng)避開具體的算法和涉及的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它是對要完成的任務(wù)作出明確的說明。強(qiáng)調(diào)的是做什么，而不是怎么做。

(2) 邏輯設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇：為操作對象定義相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以過程化程序設(shè)計(jì)的思想方法為原則劃分各個模塊，定義數(shù)據(jù)的抽象數(shù)據(jù)類型。

(3) 詳細(xì)設(shè)計(jì)和編碼：算法的具體描述和代碼的書寫。

(4) 上機(jī)調(diào)試：源程序的輸入和代碼的調(diào)試

(5) 實(shí)習(xí)報告應(yīng)包括以下部分：

① 需求分析

以無歧義的陳述說明程序設(shè)計(jì)的任務(wù)，強(qiáng)調(diào)的是程序要做什么？明確規(guī)定：輸入的形式和輸出、值的范圍、輸出的形式、程序所能達(dá)到的功能、測試的數(shù)據(jù)包括正確的輸入和錯誤的輸入及其相應(yīng)的輸出結(jié)果。

② 概要設(shè)計(jì)

說明程序中用到的所有抽象數(shù)據(jù)類型的定義，主程序的流程以及各程序模塊之間的層次(調(diào)用)關(guān)系。

③ 詳細(xì)設(shè)計(jì)

實(shí)現(xiàn)概要設(shè)計(jì)中定義所有數(shù)據(jù)類型，對每個操作只需要寫出偽代碼算法(偽代碼算法達(dá)到的詳細(xì)程度建議為：按照偽代碼算法可以在計(jì)算機(jī)鍵盤直接輸入高級程序設(shè)計(jì)語言程序)，畫出函數(shù)的調(diào)用關(guān)系圖。

④ 調(diào)試分析

內(nèi)容包括調(diào)試過程中遇到的問題并且是如何解決的，以及對設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的回顧討論和分析算法復(fù)雜度(包括基本操作和主要算法的時空復(fù)雜度的分析)和改進(jìn)設(shè)想經(jīng)驗(yàn)和體會等。

⑤ 用戶使用說明

說明用戶如何使用你編寫的程序，詳細(xì)列出每一步的操作步驟。

⑥ 測試結(jié)果

列出測試結(jié)果，包括輸入的數(shù)據(jù)和相應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)。這里的測試數(shù)據(jù)應(yīng)該完整和嚴(yán)格，最好多于需求分析中所列。

⑦ 附錄

應(yīng)附上帶詳細(xì)注釋的源程序。

特別強(qiáng)調(diào)一下，目前實(shí)習(xí)報告這部分我們嘗試用學(xué)年論文(設(shè)計(jì))的形式來要求學(xué)生。這樣不僅涵蓋了實(shí)習(xí)報告的全部內(nèi)容，而且學(xué)生可以掌握撰寫學(xué)術(shù)論文的規(guī)范和方法，為今后的畢業(yè)論文以及科研論文的撰寫打下基礎(chǔ)。要求論文要有摘要、參考文獻(xiàn)、總結(jié)和心得體會等。實(shí)踐證明很有成效。

2.2教學(xué)方式的研究

教學(xué)方式的研究主要包括教學(xué)模式和教學(xué)手段的研究。

(1) 教學(xué)模式的研究?；趩栴}驅(qū)動的課程設(shè)計(jì)教學(xué)模式，值得我們借鑒。該模式是針對“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程設(shè)計(jì)的一般性和特殊性的分析，提出了適合于“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程設(shè)計(jì)的“以問題求解為核心”的教學(xué)模式。鼓勵學(xué)生選擇需要設(shè)計(jì)新型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的題目，而不僅僅是實(shí)現(xiàn)一個定義明確的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；鼓勵優(yōu)化方案的提出、分析和驗(yàn)證；鼓勵學(xué)生擴(kuò)展知識體系，并建立問題求解的修養(yǎng)；鼓勵創(chuàng)新意識和主動學(xué)習(xí)意識的培養(yǎng)。

(2) 教學(xué)手段采用啟發(fā)式教學(xué)思路，設(shè)計(jì)有多種解法的題目，可以給學(xué)生留出發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力的空間，鍛煉學(xué)生靈活運(yùn)用知識分析問題和解決問題的能力。

強(qiáng)調(diào)學(xué)生在課程設(shè)計(jì)中的主體地位，注重創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。創(chuàng)新能力是培養(yǎng)學(xué)生的根本目的，創(chuàng)新源于實(shí)踐。在課程設(shè)計(jì)的過程中，徹底改變過去由教師指定內(nèi)容，由學(xué)生按一定要求、一定形式進(jìn)行設(shè)計(jì)的模式。教師僅提出基本設(shè)計(jì)條件和設(shè)計(jì)成果要求，具體設(shè)計(jì)方案由學(xué)生自由選擇發(fā)揮他們的主動性，提高他們的實(shí)踐能力。

培養(yǎng)學(xué)生合作能力和群體意識，我們根據(jù)課程設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，把整個課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容進(jìn)行了系統(tǒng)安排。每道課程設(shè)計(jì)題目，根據(jù)其復(fù)雜程度，由2-3名同學(xué)組成一個設(shè)計(jì)小組共同完成。小組人員自行對系統(tǒng)模塊進(jìn)行劃分和任務(wù)安排，每人都有獨(dú)立需要完成的任務(wù)。教師在整個設(shè)計(jì)過程中，對每人進(jìn)行階段檢查。在設(shè)計(jì)過程中，小組成員通力合作，共同克服困難完成最后的整合工作，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神。

2.3考評方法

教師在在評價學(xué)生的設(shè)計(jì)時主要原則如下：

(1) 要嚴(yán)格控制90分以上的高分人數(shù)，鼓勵學(xué)生創(chuàng)新，而不僅僅是實(shí)現(xiàn)一個定義明確的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；鼓勵優(yōu)化方案的提出、分析和驗(yàn)證；鼓勵學(xué)生擴(kuò)展知識體系，只有這樣才能得高分。

(2) 若最后的成果(學(xué)年論文設(shè)計(jì))撰寫規(guī)范，內(nèi)容完整，應(yīng)予以加分。

(3) 若算法及實(shí)現(xiàn)正確，并且有一定的個人見解，成績應(yīng)為良好。

(4) 若在設(shè)計(jì)的算法和實(shí)現(xiàn)中有少量錯誤，成績應(yīng)為中等。

(5) 若設(shè)計(jì)錯誤不算太多，大部分算法及實(shí)現(xiàn)程序都能通過，應(yīng)給予及格。

(6) 若沒有完成設(shè)計(jì)給定的要求，則應(yīng)給予不及格處理。

3結(jié)束語

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程設(shè)計(jì)可以使學(xué)生鞏固數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的理論、方法和應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和研究的興趣，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識和鉆研能力，可以讓學(xué)生在較短的時間內(nèi)體驗(yàn)軟件開發(fā)的全過程，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神和開拓創(chuàng)新意識。但“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程設(shè)計(jì)教學(xué)研究還處在初級階段，經(jīng)驗(yàn)不足，在今后的教學(xué)實(shí)踐中還要不斷的探索研究。

參考文獻(xiàn)：

[1] 嚴(yán)蔚敏,吳偉民. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(C語言版)[M]. 北京:清華大學(xué)出版社,2006.

[2] 蘇仕華.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.

[3] 李治軍,廖明宏,張巖.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程設(shè)計(jì)教學(xué)模式的探討[J]. 計(jì)算機(jī)教育,2006(2).

[4] 華蓓,趙明. 對“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程設(shè)計(jì)教學(xué)的一些體會[J]. 廣西大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2006,32(21).

[5] 鐘育彬. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)的認(rèn)識與實(shí)踐[J]. 中山大學(xué)學(xué)報論叢,2007,27(7).

[6] 陳 越,何欽銘,馮雁.“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”綜合性課程設(shè)計(jì)教學(xué)探索與實(shí)踐[J]. 計(jì)算機(jī)教育,2008(8).

[7] 孫水明.《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)》芻議[J]. 科技資訊,2006(11).