《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)改革與探索

摘要：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為計算機(jī)及相關(guān)專業(yè)的核心課程，其教學(xué)質(zhì)量直接影響學(xué)生對后續(xù)操作系統(tǒng)、軟件工程等課程的學(xué)習(xí)。本文從該課程的教學(xué)現(xiàn)狀出發(fā)，剖析了當(dāng)前存在的一些問題，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實踐教學(xué)等方面對教學(xué)改革進(jìn)行了一些探索。

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

中圖分類號：TP311.12-4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9599 （2012） 21-0000-02

1 前言

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)及相關(guān)專業(yè)的核心課程，研究了程序設(shè)計中常用的各種數(shù)據(jù)對象的特點及關(guān)系，旨在培養(yǎng)學(xué)生如何分析數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)、選擇存儲結(jié)構(gòu)、設(shè)計相應(yīng)算法的能力，同時在時間和空間上分析算法的效率，進(jìn)行提高程序設(shè)計的效率。該課程的學(xué)習(xí)能為后續(xù)的操作系統(tǒng)、軟件工程等課程提供必要的理論依據(jù)，因此，學(xué)好這門課程對于深入理解計算機(jī)原理，以及繼續(xù)學(xué)習(xí)其他課程是非常重要的。但在本課程的學(xué)習(xí)過程中，因其內(nèi)容知識性強(qiáng)、抽象，深奧，總會被認(rèn)為與實踐相脫節(jié)，不好理解，學(xué)習(xí)起來比較困難。本文從教學(xué)實踐出發(fā)，剖析了教學(xué)中存在的一些問題，并針對這些問題進(jìn)行了理論、實踐和考核等方面的改革探索。

2 教學(xué)中存在的問題

2.1 對先修課程掌握不夠，學(xué)習(xí)積極性不高。由于學(xué)習(xí)目的、興趣等方面的差異，學(xué)生在學(xué)習(xí)程序設(shè)計的時候就會導(dǎo)致掌握情況參差不齊。同時，由于C語言本身靈活多變，剛剛學(xué)完程序設(shè)計的學(xué)生并不一定能很好的運用結(jié)構(gòu)體和指針等內(nèi)容，而數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中恰恰需要運用到這些知識點。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)本來應(yīng)該是將已有經(jīng)驗運用到程序設(shè)計過程中，但在學(xué)習(xí)的過程中往往是為了編程而去編程，甚至是為了應(yīng)付老師而編程，學(xué)生缺少機(jī)會獨立思考如何去進(jìn)行數(shù)據(jù)的有效組織以及操作，難免會學(xué)習(xí)積極性不高，另外，也會有部分同學(xué)認(rèn)為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)比較枯燥、乏味、沒有實用性。

2.2 教學(xué)內(nèi)容有些抽象。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程涉及到離散數(shù)學(xué)、算法復(fù)雜性等知識，不但有很強(qiáng)的理論性，還具有一定的抽象性，同時還涉及到大量的算法。因此，對學(xué)生來說，基本概念和基本操作的實現(xiàn)都能聽的懂，但自己動手解決具體問題是就會覺得舉步維艱。另外，很多教材采用了偽代碼的方法來講解相關(guān)算法，這就給剛開始接觸程序設(shè)計的學(xué)生帶來了困擾，因此學(xué)習(xí)起來難免有些抽象、空泛。

2.3 教學(xué)模式、方法單一。教學(xué)過程中采用傳統(tǒng)的黑板粉筆的方式，缺乏直觀效果，不能很好的展示算法的動態(tài)變化過程，學(xué)生無法理解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間的邏輯關(guān)系和存儲關(guān)系。即使引入了多媒體輔助教學(xué)，很多也只是利用了簡單的翻頁功能，學(xué)生還是不能很好的掌握相關(guān)知識點。

2.4 實踐教學(xué)環(huán)節(jié)不足。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一門理論性和實踐性都很強(qiáng)的課程，應(yīng)該是將在程序設(shè)計中總結(jié)得到的數(shù)據(jù)組織和操作的經(jīng)驗運用到實際中的過程。在目前的教學(xué)過程往往重理論輕實踐，僅僅只是要求掌握幾種基本類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和基本操作，在實踐課時間安排上難免不足或者內(nèi)容安排上無法覆蓋相應(yīng)知識點。同時課程設(shè)計的內(nèi)容也不夠全面、新穎，無法關(guān)聯(lián)計算機(jī)技術(shù)的諸多內(nèi)容和發(fā)展方向，因此在培養(yǎng)學(xué)生程序設(shè)計能力、創(chuàng)新能力上不可避免存在不足。

3 教學(xué)改革方案探索

3.1 理論教學(xué)方案探索。在教材的選取上，避免了部分教材采用偽代碼的方法來講解相關(guān)算法、內(nèi)容過于空泛等問題。選取了實例較多，且采用C語言描述具體算法的相關(guān)教材，每一部分內(nèi)容都是一個完整的實例，學(xué)生在上機(jī)的時候就可以將理論的東西轉(zhuǎn)化為實實在在的結(jié)果，便于對實際問題的分析理解。在講授數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時，涉及到C語言的結(jié)構(gòu)體、指針、動態(tài)分配內(nèi)存等相關(guān)內(nèi)容時，適當(dāng)?shù)募右詮?fù)習(xí)，這樣更利于學(xué)生對相應(yīng)知識點的理解。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要講解線性表、堆棧、隊列、二叉樹、圖、排序等問題。在授課過程中，盡可能理論聯(lián)系實踐，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，從實例出發(fā)，采用案例教學(xué)法，側(cè)重講解實際常用、日常聯(lián)系較緊密的內(nèi)容。如線性表部分，可以將C語言課設(shè)的內(nèi)容拿出來重新進(jìn)行設(shè)計，對比結(jié)構(gòu)體數(shù)組和鏈表兩種實現(xiàn)方式，分析不同的方式在具體操作、時間復(fù)雜度、空間復(fù)雜度方面的差異。在介紹圖的時候，可以讓學(xué)生考慮如何設(shè)計一個小型的公交咨詢系統(tǒng)，實現(xiàn)換乘時間最短、路程最短等。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，很多概念相互關(guān)聯(lián)，可以聯(lián)系起來進(jìn)行介紹。如在講解線性表這一章時，從算法本身來比較順序、鏈?zhǔn)絻煞N方式的優(yōu)缺點，順序結(jié)構(gòu)在插入、刪除操作時需要移動大量的數(shù)據(jù)，操作繁瑣，而這兩種操作正好發(fā)揮鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的特點，孰優(yōu)孰劣？在講到排序的時候，可以對學(xué)生信息管理系統(tǒng)進(jìn)行完善，選用直接插入排序、直接選擇排序、冒泡排序等三種方式實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的排序，同時可以分析不同算法在時間復(fù)雜度和穩(wěn)定性方面的差異。進(jìn)一步提高學(xué)生獨立分析的能力，掌握如何根據(jù)實際情況來選用不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和具體算法的方法，將所學(xué)知識融會貫通。在教學(xué)的過程中，改變傳統(tǒng)的黑板粉筆的教學(xué)模式，采用講授和多媒體教學(xué)相結(jié)合的方式，充分利用多媒體教學(xué)課件、算法動態(tài)演示等教學(xué)手段，以生動、形象、全方位、立體的方式把知識傳遞給學(xué)生。

3.2 實踐教學(xué)方案探索。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是實踐性很強(qiáng)的課程，旨在培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)抽象能力、邏輯思維能力和較高的程序設(shè)計能力，以及在實踐過程中提高分析問題、解決問題的能力。實踐教學(xué)主要包括上機(jī)和課程設(shè)計兩個部分。在上機(jī)的過程中采用因材施教的方式，將上機(jī)題目分成必做題和選作題兩種類型，其中必做題是幫助學(xué)生理解教材中要求的各種基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其實現(xiàn)方式。而選作題是結(jié)合實際應(yīng)用的提高部分、或者是一些經(jīng)典算法，比如堆棧部分就可以讓學(xué)生來實現(xiàn)漢諾塔、順序表達(dá)式求解；隊列部分就可以讓學(xué)生來模擬操作系統(tǒng)中的進(jìn)程管理；圖這部分，在完成了存儲結(jié)構(gòu)后，就可以考慮如何在公交咨詢系統(tǒng)中實現(xiàn)最短時間或最短路徑。課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生熟練運用理論知識，編寫程序解決實際問題的強(qiáng)有力手段。在實現(xiàn)具體問題時，根據(jù)數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)、操作需求，選取合理的存儲結(jié)構(gòu)進(jìn)行存儲，然后設(shè)計相關(guān)算法來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的操作。為了適應(yīng)專業(yè)發(fā)展潮流，選定了部分具有綜合性、設(shè)計性的課程設(shè)計題目，包括游戲類、信息管理類等，然后讓學(xué)生根據(jù)個人興趣、愛好選擇題目。積極調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，使學(xué)生能主動地去探索和解決問題，同時要求學(xué)生相互協(xié)作，從不同的角度來分析問題，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

3.3 考核方式探索。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程以往的考核過分強(qiáng)調(diào)期末考試，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中難免本末倒置?，F(xiàn)在的考核采用過程考核（40%）+期末考試（60%）的方式，過程考核主要包括平時的考勤、作業(yè)、上機(jī)、測驗等項目。在過程考核中加大了作業(yè)、上機(jī)比重，通過加強(qiáng)過程管理力度，把工作落實到平時的每一節(jié)課。通過強(qiáng)化過程考核，可以促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，將最后的考試壓力分散到平時的學(xué)習(xí)中，同時也有利于教師及時了解自己的教學(xué)效果。為了加強(qiáng)學(xué)生的動手實踐能力，加強(qiáng)了實踐過程的考核，要求學(xué)生按時完成上機(jī)內(nèi)容，書寫上機(jī)報告，并在上機(jī)報告中對結(jié)果、出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析總結(jié)。

4 總結(jié)

本文研究和分析了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)過程中當(dāng)前存在的一些問題，結(jié)合學(xué)科建設(shè)特點和多位授課教師經(jīng)驗，在理論和實踐教學(xué)等方面提出了一些具體的改革措施。經(jīng)過近幾年的實踐，《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)改革已經(jīng)初見成效，學(xué)生的學(xué)習(xí)效率有了提升，在程序設(shè)計能力上有了不同程度的提高。但是，教學(xué)改革是一個長期的過程，在今后的教學(xué)中還需要不斷總結(jié)，進(jìn)一步改進(jìn)教學(xué)方法、質(zhì)量，真正讓學(xué)生學(xué)有所成，為軟件開發(fā)奠定堅實的基礎(chǔ)。

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