數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)策略研究

高 翔，武 新

(洛陽(yáng)理工學(xué)院 計(jì)算機(jī)與信息工程系，河南 洛陽(yáng)471003)

0 引言

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一門研究非數(shù)值計(jì)算的程序設(shè)計(jì)問(wèn)題中計(jì)算機(jī)的操作對(duì)象和操作算法的學(xué)科，課程具有較強(qiáng)的邏輯性、抽象性和實(shí)踐性。通過(guò)學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的基本概念和技術(shù)，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的操作算法。掌握線性表、棧和隊(duì)列、串、廣義表、樹和二叉樹、圖等典型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及相關(guān)算法，以及排序、查找等重要技術(shù)。課程的學(xué)習(xí)目的是：提高學(xué)生的算法設(shè)計(jì)能力，使學(xué)生能夠?qū)τ诮o定問(wèn)題選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)高質(zhì)量算法，能夠編寫解決復(fù)雜問(wèn)題的程序。培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維和抽象思維能力，為系統(tǒng)開發(fā)與設(shè)計(jì)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

受到高校擴(kuò)招及多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)普及等多方面因素的變化與影響，傳統(tǒng)的教學(xué)選材、教學(xué)手段、教學(xué)方法等已經(jīng)不能滿足新時(shí)期下學(xué)生素質(zhì)教育的需求，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)改革也被越來(lái)越多人所重視。

1 教學(xué)理念與教學(xué)大綱

1.1 教學(xué)理念的變革

伴隨著高校擴(kuò)招與民辦高校的興起，高考錄取比例已經(jīng)達(dá)到60%以上。隨之而來(lái)的就是大學(xué)生學(xué)習(xí)素質(zhì)的兩級(jí)分化。面對(duì)大學(xué)教育的人才培養(yǎng)目標(biāo)由單純的服務(wù)型人才向服務(wù)型與創(chuàng)新型人才雙向培養(yǎng)的轉(zhuǎn)變，高校教師也需要改變傳統(tǒng)的教學(xué)理念，建立系統(tǒng)講授與探索研究相結(jié)合的分層教學(xué)模式，在教學(xué)過(guò)程中注重討論式教學(xué)，個(gè)性化培養(yǎng)。

傳統(tǒng)的教學(xué)理念中，教師在課堂中起到的只是“教授知識(shí)”的作用。然而，教師在教學(xué)工作中還應(yīng)當(dāng)起到的是圍繞教學(xué)大綱進(jìn)行組織和引導(dǎo)的作用，明確教學(xué)的目的是解決什么問(wèn)題，通過(guò)什么途徑達(dá)到這個(gè)目的。要徹底打破“教師怎么教學(xué)生怎么學(xué)”的思維模式，樹立“學(xué)生需要什么方式教師選用什么方式”的服務(wù)意識(shí)，根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況分層次教學(xué)。在授課之前首先從學(xué)生的實(shí)際情況出發(fā)建立“階梯式、分層次”的教學(xué)模型。

1.2 教學(xué)大綱的變革

國(guó)外在20世紀(jì)90年代已經(jīng)將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教材改為用C++和Java描述，這主要是適應(yīng)軟件技術(shù)發(fā)展的需要，而現(xiàn)在國(guó)內(nèi)大多數(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程仍然停留在C語(yǔ)言描述，這反映了兩種不同的開發(fā)模式。2000年左右清華大學(xué)已經(jīng)開始嘗試與國(guó)際接軌，改為使用面向?qū)ο蟮姆椒ê虲++來(lái)描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這種變革讓習(xí)慣了過(guò)程性開發(fā)序言設(shè)計(jì)的學(xué)生有很多不適，但他們掌握后發(fā)現(xiàn)給后續(xù)的學(xué)習(xí)帶來(lái)極大的幫助。在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的教學(xué)大綱制定過(guò)程中，除了從改變教材的選用外還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)比重，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，實(shí)踐環(huán)節(jié)對(duì)教學(xué)質(zhì)量的影響很大。抓好實(shí)踐環(huán)節(jié)，將培養(yǎng)學(xué)生良好的編程設(shè)計(jì)習(xí)慣，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，為將來(lái)進(jìn)行軟件開發(fā)和科學(xué)研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。而一般學(xué)校的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)中僅僅安排12個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)踐環(huán)節(jié)，有的甚至壓縮在8個(gè)學(xué)時(shí)內(nèi)，一些教師由于課時(shí)量限制只讓學(xué)生做一些簡(jiǎn)單的編程練習(xí)了事，這樣遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以完成學(xué)生的正常實(shí)習(xí)，令學(xué)生的學(xué)習(xí)效果大打折扣，完全不能體現(xiàn)到學(xué)生實(shí)習(xí)的重要性。所以，在教學(xué)大綱的修訂中，需要將實(shí)踐教學(xué)的學(xué)時(shí)按照授課需要進(jìn)行擴(kuò)充和增加。

2 教學(xué)手段

2.1 雙語(yǔ)教學(xué)的引入

從本科專業(yè)基礎(chǔ)課入手，開展雙語(yǔ)教學(xué)，對(duì)于培養(yǎng)國(guó)際化的專業(yè)人才，是十分必要的。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容豐富，分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的思路和方法新穎，創(chuàng)新點(diǎn)多，技巧性強(qiáng)。在該課程體系和內(nèi)容創(chuàng)新方面，大多數(shù)中文教材是根據(jù)英文教材翻譯編寫的。選用原版教材，開展雙語(yǔ)教學(xué)，使學(xué)生直接接觸創(chuàng)新思想的源頭，使教學(xué)和實(shí)踐逐步與國(guó)際接軌具有重要意義。同時(shí)，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)發(fā)展迅速，國(guó)際化程度很高，大多數(shù)專業(yè)技術(shù)文獻(xiàn)都是用英語(yǔ)表達(dá)的，英語(yǔ)在專業(yè)交流與提高中起著主導(dǎo)作用，引入雙語(yǔ)教學(xué)可以提高學(xué)生的外文文獻(xiàn)閱讀能力，真正做到與國(guó)際接軌。當(dāng)然，鑒于學(xué)生的英文能力各不相同，在初期進(jìn)行雙語(yǔ)教學(xué)時(shí)不可“一刀切”，要充分了解學(xué)生的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，有條件的學(xué)校可以采用多班級(jí)教學(xué)的模式，針對(duì)不同層次的學(xué)生劃分不同的班級(jí)上課，也可以采用循序漸進(jìn)的方法，在教學(xué)過(guò)程中逐步深化雙語(yǔ)教學(xué)的力度。

2.2 學(xué)習(xí)思路的調(diào)整

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)應(yīng)當(dāng)有一定的學(xué)習(xí)思路，根據(jù)不同的知識(shí)模塊選擇不同的學(xué)習(xí)思路。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程包含兩方面知識(shí)的學(xué)習(xí)，即數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，其中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)從邏輯上來(lái)分包括線性結(jié)構(gòu)、層次結(jié)構(gòu)和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，每一種邏輯結(jié)構(gòu)又可選擇兩種不同的存儲(chǔ)形式，即順序存儲(chǔ)和鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)，算法包括查找與排序，根據(jù)不同的知識(shí)模塊應(yīng)當(dāng)選擇不同的學(xué)習(xí)思路。

2.2.1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)

線性結(jié)構(gòu)、層次結(jié)構(gòu)和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)在教材中占有很大的份量，是本課程學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，學(xué)習(xí)這一部分知識(shí)的思路是：首先要了解每一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的邏輯描述；第二，掌握每一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)形式，其中包括順序存儲(chǔ)與鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)兩種形式的結(jié)構(gòu)描述；最后學(xué)習(xí)掌握每一種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)上的操作算法(初始化、插入、刪除、查找、取元素、遍歷等)。其中，線性結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)尤為重要，因?yàn)樗瞧渌Y(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，因此一定要把線性結(jié)構(gòu)的相關(guān)知識(shí)掌握好，為后面的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。

2.2.2 算法的學(xué)習(xí)

算法是計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)的操作步驟的描述，算法的好壞直接影響到計(jì)算機(jī)的執(zhí)行效率，尤其是查找與排序算法，是實(shí)踐中使用頻率非常高的兩類算法，因而對(duì)這兩類算法進(jìn)行分析和研究是非常有必要的。學(xué)習(xí)這一部分知識(shí)的思路是：首先，要領(lǐng)會(huì)每一種算法的算法思想；第二，要熟悉掌握每一種算法的算法實(shí)現(xiàn)(選用一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言)；第三，要掌握每一種算法的算法評(píng)價(jià)。

2.3 教學(xué)方式的變革

伴隨著多媒體技術(shù)的飛速發(fā)展，利用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)已經(jīng)成為教學(xué)改革的必然趨勢(shì)。多媒體教學(xué)方式的引入可以更為形象地展示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的抽象含義，將一些枯燥的概念轉(zhuǎn)換成形象的演示，這種直觀的教學(xué)方式可以令課堂教學(xué)達(dá)到事半功倍的效果。互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及讓更多的人開始關(guān)注這個(gè)廣闊的資源空間，教育部在2003—2007年教育信息化行動(dòng)計(jì)劃內(nèi)啟動(dòng)了精品課程建設(shè)項(xiàng)目。在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)改革中嘗試建立精品課程網(wǎng)站，將教師的教學(xué)課件、教學(xué)視頻以及實(shí)驗(yàn)資料等上網(wǎng)，將課堂搬到45分鐘之外更便于師生之間的交流。

3 結(jié)論

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心課程，是計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的重要理論基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程要堅(jiān)持理論與實(shí)踐并重，在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中要注意創(chuàng)新。教師在教學(xué)過(guò)程中，不但要注重教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新，更要注重方法與思路地改革，以求更好的服務(wù)于學(xué)生。

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