如何改進(jìn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)效果

劉文強(qiáng) 顧澤元 楊蒙召 房春英

黑龍江科技學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院 哈爾濱 150027

如何改進(jìn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)效果

劉文強(qiáng) 顧澤元 楊蒙召 房春英

黑龍江科技學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院 哈爾濱 150027

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是計(jì)算機(jī)專業(yè)最重要的課程之一。如何改進(jìn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)效果，使得學(xué)生能夠更好地掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的相關(guān)知識(shí)，是所有任課教師所面臨的一個(gè)重要問題。從4個(gè)方面討論改進(jìn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)效果的重要措施，不僅可以切實(shí)提高教師的教學(xué)水平，而且能夠提高學(xué)生的實(shí)踐能力。通過這些措施，使學(xué)生從根本上學(xué)好本課程。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；教學(xué)效果；教學(xué)水平

10.3969/j.issn.1671-489X.2010.27.057

作者：劉文強(qiáng)，碩士研究生，講師，主要從事算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、蟻群算法的理論與應(yīng)用研究。

Author’s addressComputer and Information Engineering College, Heilongjiang Institute of Science and Technology, Harbin, China 150027

1 引言

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中的核心課程之一，在整個(gè)專業(yè)教學(xué)體系中占有重要地位，是計(jì)算機(jī)科學(xué)的算法理論基礎(chǔ)和軟件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的研究不僅涉及計(jì)算機(jī)硬件，而且和計(jì)算機(jī)軟件的研究有著密切的聯(lián)系，無論是編譯程序還是操作系統(tǒng)都涉及數(shù)據(jù)元素在存儲(chǔ)器上的分配問題。因此，學(xué)好數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)后續(xù)課程如編譯原理、操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)等課程的重要保證，同時(shí)也對(duì)培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力和程序設(shè)計(jì)與開發(fā)能力起著至關(guān)重要的作用。

由于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程知識(shí)體系復(fù)雜，涉及的內(nèi)容多，一些概念較抽象，理論性強(qiáng)實(shí)踐性更強(qiáng)，使得大部分學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程時(shí)感覺到困難重重，對(duì)于一些復(fù)雜的算法設(shè)計(jì)題更是無從下手。這同樣給任課教師提出一個(gè)問題，那就是如何改進(jìn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)效果，使得學(xué)生能夠更好地掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的相關(guān)知識(shí)呢？筆者在近幾年來的教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，改進(jìn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)效果可以從很多方面入手，下面就來介紹一下筆者在這方面的一些心得體會(huì)。

2 改進(jìn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)效果的幾項(xiàng)措施

2.1 針對(duì)不同層次的學(xué)生采用不同的教學(xué)方法

學(xué)生是教學(xué)中的主體，目前，隨著各大學(xué)的不斷擴(kuò)招，部分學(xué)習(xí)能力差的學(xué)生也能夠被錄取到大學(xué)，那么如何既不減少教學(xué)內(nèi)容，降低教學(xué)要求，又能保證教學(xué)質(zhì)量，讓水平不同的學(xué)生都能夠掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這門課程是當(dāng)前的一個(gè)重要問題，這就需要對(duì)不同層次的學(xué)生進(jìn)行因材施教，以得到最佳的教學(xué)效果。

針對(duì)不同層次的學(xué)生，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程應(yīng)該使用不同的教學(xué)大綱或教材，制定不同的教學(xué)內(nèi)容，采取不同的學(xué)時(shí)分配和不同的側(cè)重點(diǎn)。比如，不同層次的學(xué)生包含一本、二本、三本的學(xué)生，還包括同一層次不同專業(yè)的學(xué)生。無論是不同層次還是不同專業(yè)，都應(yīng)該應(yīng)用不同的教學(xué)大綱。對(duì)于一本的學(xué)生，理解能力、自學(xué)能力都比較強(qiáng)，學(xué)生基礎(chǔ)好，學(xué)習(xí)主動(dòng)性強(qiáng)，師資力量也相對(duì)較強(qiáng)，那么在授課內(nèi)容上應(yīng)該相對(duì)難一些，不應(yīng)局限在表面內(nèi)容上，應(yīng)主要側(cè)重于理論的深化和實(shí)際的應(yīng)用上，應(yīng)該多講解有難度的算法，如動(dòng)態(tài)規(guī)劃法等；在課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，把主要的知識(shí)點(diǎn)講全，給學(xué)生留下大量思考的余地，充分發(fā)揮學(xué)生的能動(dòng)性，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的一些算法進(jìn)行獨(dú)立的思考和驗(yàn)證，并引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中能夠應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的知識(shí)解決實(shí)際問題。對(duì)二本的學(xué)生就需要對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的知識(shí)點(diǎn)和所有算法的思路進(jìn)行詳細(xì)的講解和剖析，課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中應(yīng)注重理論的講解和驗(yàn)證。對(duì)三本的學(xué)生的要求相對(duì)要低一些，學(xué)生本身對(duì)程序設(shè)計(jì)掌握得不是很好，因此在上課過程中，為了使學(xué)生更好地掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的基本原理和基本概念，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該相對(duì)簡(jiǎn)單，而且有所舍取，分清主次，掌握重點(diǎn)，上課更要注重難點(diǎn)的選擇。

2.2 通過良好的語(yǔ)言藝術(shù)和生動(dòng)的例子激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

作為一名大學(xué)教師，良好的語(yǔ)言藝術(shù)是教師教學(xué)藝術(shù)的一個(gè)重要體現(xiàn)，運(yùn)用得當(dāng)將會(huì)大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，從而改進(jìn)教學(xué)效果。課堂上，舉出生動(dòng)的例子來說明問題，同樣可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，改進(jìn)教學(xué)效果。

實(shí)際上，講課可以看成是一門藝術(shù)，它也講究“說、學(xué)、逗、唱”。

所謂說，指的是課程內(nèi)容的講述、語(yǔ)言的組織、聲音的感染性等。

所謂學(xué)，一是除了組織和備好自己的課以外，還應(yīng)多聽別人的課，取長(zhǎng)補(bǔ)短，將別人之長(zhǎng)取來用之，通過別人之短發(fā)現(xiàn)自己之短以改之；二是加強(qiáng)相關(guān)課程學(xué)習(xí)，因?yàn)橥婚T課不是獨(dú)立的，幾門課應(yīng)作為一個(gè)課程群（如C語(yǔ)言、C＋＋、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法設(shè)計(jì)與分析等），只有廣泛的學(xué)習(xí)才能更好理解課程之間的關(guān)系，知識(shí)點(diǎn)才能展開，才能不是就課講課。

所謂逗，指的是課堂要活躍。只有具備了“逗”的藝術(shù)，才能使課講活，才能提高學(xué)生聽課質(zhì)量。但是逗絕對(duì)不能跑題，當(dāng)學(xué)生聽得沉悶時(shí)，可以給學(xué)生講一些有趣的編程問題，一些相關(guān)的有趣的前幾屆教學(xué)過程中發(fā)生的事情等。例如當(dāng)講到關(guān)鍵路徑問題時(shí)，一個(gè)學(xué)生趴下了，筆者會(huì)過去把他叫醒，并問：“你的最早睡覺時(shí)間和最遲睡覺時(shí)間是多少？”可能還會(huì)說：“你一天當(dāng)中除了睡覺還有哪些是關(guān)鍵活動(dòng)??？”這樣將課程知識(shí)與簡(jiǎn)單的生活常識(shí)聯(lián)系在一起，可以使學(xué)生感覺有趣，也可以加深學(xué)生的理解。

所謂唱，如果能將所要講授的知識(shí)重點(diǎn)編成歌讓學(xué)生唱的話，那就是高手。筆者在講紅黑樹時(shí)就引用北大張銘老師在講紅黑樹時(shí)放的“紅黑樹之歌”，還打出歌詞，的確起到活躍課堂氣氛的作用，至少有一部分精力不集中的學(xué)生馬上集中精力了。但這對(duì)學(xué)習(xí)課程本身沒有多大幫助，占課堂一兩分鐘足矣。

由于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程理論性很強(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，而調(diào)動(dòng)學(xué)生的求知欲。通過引用實(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)際問題的能力。

例如，在講授線性表的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)時(shí)，可以直接以女生脖子上帶的項(xiàng)鏈為例進(jìn)行講解。項(xiàng)鏈解開是一個(gè)帶有頭結(jié)點(diǎn)的單鏈表，戴上后是一個(gè)循環(huán)鏈表。還可以嘗試找?guī)讉€(gè)學(xué)生來演示線性表的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)。讓所有學(xué)生占成一列，每個(gè)學(xué)生看成是鏈表中的一個(gè)數(shù)據(jù)元素即鏈表中的一個(gè)結(jié)點(diǎn)，他的兩只手臂可以看成是他所對(duì)應(yīng)的結(jié)點(diǎn)的兩個(gè)指針域，左手是指向其前驅(qū)的指針域，即prior域；右手是指向其后繼的指針域，即next域。如果讓所有相鄰的學(xué)生都將他的右手放在他后面同學(xué)的肩膀上，這樣就形成一個(gè)單鏈表；如果同時(shí)把左手放在前一個(gè)同學(xué)的肩膀上，就形成雙向鏈表結(jié)構(gòu)。在給出這樣一個(gè)鏈表的例子之后，學(xué)生將大大加深對(duì)鏈表基本操作的理解。例如讓指定的學(xué)生從隊(duì)伍中離開，即鏈表刪除操作；向隊(duì)伍里加入一個(gè)學(xué)生，即在鏈表中插入新結(jié)點(diǎn)。原本鏈表的插入與刪除操作是學(xué)生很容易出錯(cuò)的地方，他們記不清結(jié)點(diǎn)鏈接和斷開的語(yǔ)句順序。但是，面對(duì)學(xué)生組成的鏈表，他們很容易理解新結(jié)點(diǎn)的插入過程和指定結(jié)點(diǎn)的刪除過程，這樣的教學(xué)形式既生動(dòng)，又記憶深刻，比直接給出操作語(yǔ)句要好得多。

再比如在講解棧和隊(duì)列這一章時(shí)，可以分別舉出日常生活中的事例。如棧的例子，在洗盤子時(shí)，依次把每個(gè)洗凈的盤子摞到洗好的盤子上面，就相當(dāng)于進(jìn)棧操作；取用盤子時(shí)，又從上面一個(gè)接一個(gè)地向下拿，相當(dāng)于出棧操作。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，剛來打飯的學(xué)生站在隊(duì)列的尾部（即進(jìn)隊(duì)），站在隊(duì)首的人打完飯后離開（即出隊(duì)），當(dāng)最后一人離隊(duì)后，則整個(gè)隊(duì)列為空。

2.3 理論與實(shí)踐相結(jié)合，提高學(xué)生的編程能力

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一門理論與實(shí)踐結(jié)合非常緊密的課程，理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)并不是完全孤立的兩個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，而是融會(huì)貫通的一個(gè)一體化的教學(xué)過程，理論教學(xué)固然重要，但通過實(shí)踐讓學(xué)生鞏固這些理論知識(shí)更為重要，這樣才能使學(xué)生真正學(xué)會(huì)相關(guān)知識(shí)。但現(xiàn)在大多數(shù)高校普遍存在的問題是在理論課堂上學(xué)生基本都能聽懂，也能做一些習(xí)題，應(yīng)付期末考試絕對(duì)沒問題，但一到上機(jī)實(shí)驗(yàn)就會(huì)不知所措，不知從何入手，那些編程語(yǔ)言沒學(xué)好的學(xué)生和對(duì)編程不感興趣的學(xué)生很容易失去信心，放棄學(xué)習(xí)，最后只能到處尋求幫助，甚至抄襲別人的實(shí)驗(yàn)。這些問題在教學(xué)中經(jīng)常遇到。

實(shí)際上，理論與實(shí)踐結(jié)合的關(guān)鍵是理論教學(xué)內(nèi)容和實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的銜接、糅合問題。首先，可以在講完一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)后給出一個(gè)或幾個(gè)與該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相關(guān)的問題，然后引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，立即自己動(dòng)手實(shí)踐，應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)在現(xiàn)有算法的基礎(chǔ)上來解決新問題，使學(xué)生現(xiàn)學(xué)現(xiàn)賣，學(xué)了馬上就用，一方面使學(xué)生能夠加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，另一方面也使學(xué)生學(xué)會(huì)靈活運(yùn)用知識(shí)。同時(shí)，學(xué)生自己通過變換算法解決了新問題，也會(huì)有一種成就感，這可以大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。其次，在理論課程的教學(xué)過程中，還可以把實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容分解，作為每節(jié)課的課后作業(yè)，讓學(xué)生提前準(zhǔn)備，然后再上機(jī)操作實(shí)現(xiàn)，回答相關(guān)的問題，會(huì)節(jié)約不少的時(shí)間，效果也要好很多。最后是課程設(shè)計(jì)，循序漸進(jìn)，難度不斷加大。這樣從課堂的小試牛刀到課程設(shè)計(jì)的大展拳腳，學(xué)生會(huì)在實(shí)踐中逐漸加深對(duì)理論的理解。

大學(xué)本科的學(xué)習(xí)實(shí)際上就是一個(gè)理論與實(shí)踐相結(jié)合的過程，首先是學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)和基本理論的掌握，接下來學(xué)生要在上機(jī)實(shí)踐中去驗(yàn)證這些基礎(chǔ)理論，然后在上機(jī)實(shí)踐的基礎(chǔ)上加深對(duì)理論知識(shí)的理解，最后再將理論應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐中。如此就完成一個(gè)教學(xué)周期，這同樣也就是應(yīng)用型人才培養(yǎng)的模式。

2.4 采用啟發(fā)式教學(xué)，提高學(xué)生的自學(xué)能力

目前大多數(shù)高校的計(jì)算機(jī)專業(yè)的培養(yǎng)方案中都在逐漸增加一些課程，讓學(xué)生有多種選擇，以培養(yǎng)知識(shí)面廣、適應(yīng)能力強(qiáng)的人才。這固然重要，但同時(shí)肯定會(huì)適當(dāng)壓縮一些課程的計(jì)劃學(xué)時(shí)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程也不例外。如何有效地利用有限的學(xué)時(shí)，又不影響教學(xué)效果呢？一個(gè)重要的方面，就是轉(zhuǎn)變教學(xué)組織方法，而啟發(fā)式教學(xué)特別適合于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這門課程的特點(diǎn)，因?yàn)楸菊n程除了給學(xué)生講述一些基本的結(jié)構(gòu)及其表示與實(shí)現(xiàn)以外，更重要的是提高學(xué)生分析問題的能力和學(xué)會(huì)應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來解決問題的能力。

啟發(fā)式教學(xué)，是教師不直接告訴學(xué)生新知識(shí)，而是為學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)提供事實(shí)、例證等，引導(dǎo)學(xué)生探索、發(fā)現(xiàn)、遷移、自悟，讓學(xué)生自己獲得新知識(shí)。啟發(fā)式教學(xué)可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，啟發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考，發(fā)展學(xué)生的邏輯思維能力，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問題的能力。

啟發(fā)式教學(xué)在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的教學(xué)中對(duì)學(xué)生邏輯思維的培養(yǎng)非常重要，教師可將許多知識(shí)點(diǎn)和算法與啟發(fā)式教學(xué)相結(jié)合，由淺到深地進(jìn)行引導(dǎo)和講授，并根據(jù)學(xué)生的反應(yīng)不斷調(diào)整，吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。啟發(fā)式教學(xué)在應(yīng)用時(shí)一定要靈活，不能限定死。啟發(fā)式教學(xué)運(yùn)用得當(dāng)可以增加學(xué)生對(duì)本門課程的興趣，但啟發(fā)不適當(dāng)?shù)脑?，有可能使學(xué)生產(chǎn)生畏難情緒，從而影響到本門課程的學(xué)習(xí)。只有教師對(duì)所授內(nèi)容非常熟練，與學(xué)生之間能良好互動(dòng)，效果才更好。因此，教師應(yīng)該在課下準(zhǔn)備適當(dāng)?shù)陌咐槍?duì)不同的學(xué)生進(jìn)行有效的引導(dǎo)，使學(xué)生在案例分析和解決的過程中完成對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握。

3 結(jié)束語(yǔ)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程在學(xué)科專業(yè)中的核心地位要求必須注重該課程的教學(xué)。文章從4個(gè)方面討論改進(jìn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)效果的措施，在課程的教學(xué)過程中，只有不斷地發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，才能切實(shí)提高教師的教學(xué)水平，進(jìn)而提高學(xué)生的實(shí)踐能力，使學(xué)生從根本上學(xué)好本課程。

[1]嚴(yán)蔚敏,吳偉民.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（C語(yǔ)言版）[M].北京:清華大學(xué)出版社,1997:3-4

[2]劉文強(qiáng),顧澤元.在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中的若干問題及其對(duì)策分析[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備,2009(3):89-91

[3]郭方玲,吉海珍.啟發(fā)式教學(xué)[M].青島:青島出版社,2006:16-17

How to Improve Teaching Effect of Data Structure Course

Liu Wenqiang, Gu Zeyuan, Yang Mengzhao,Fang Chunying

Data structure course is one of the most important courses in specialized subject of computer. How to improve the teaching effect of the course, and enable students to grasp the related knowledge of the data structure is a major problem, which all teachers are facing up to.This paper discusses important measures of enhancing teaching effect in data structure course from four aspects. Not only can effectively improve the teaching level of teachers, but also can improve the practical ability of students. Only through these ways can students grasp this course well.

data structure; teaching effect; teaching level

G642

B

1671-489X(2010)27-0057-03