數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程實踐教學(xué)體系研究

楊曉波，陳邦澤

（1.西藏民族學(xué)院 信息工程學(xué)院，陜西 咸陽 712082；2.西藏民族學(xué)院 教育學(xué)院，陜西 咸陽 712082）

隨著高校的擴(kuò)招，我國高等教育已經(jīng)進(jìn)入大眾化階段，而大眾化高等教育的一個顯著特點就是大力培養(yǎng)應(yīng)用型人才，從而為社會的發(fā)展提供有力的人力資源支持。西藏民族學(xué)院是為西藏輸送人才的搖籃，應(yīng)該為西藏經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會進(jìn)步培養(yǎng)更多的“靠得住、用得上、下得去、留得住”的應(yīng)用型人才。為了實現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，應(yīng)強化實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，實現(xiàn)理論教學(xué)和實踐教學(xué)并重。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程實踐教學(xué)改革的宏觀目標(biāo)就是要構(gòu)建以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為導(dǎo)向的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程實踐教學(xué)體系。

1 轉(zhuǎn)變實踐教學(xué)觀念

實踐教學(xué)對創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)有著極其重要而又特殊的作用，因此，必須加強和改進(jìn)實驗教學(xué)，利用實驗手段提高學(xué)生動手能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造欲望。在教學(xué)模式上，突破“傳道、授業(yè)、解惑”的傳統(tǒng)觀念，將實驗教學(xué)從單一的驗證理論和培養(yǎng)學(xué)生動手能力上延伸到加強對學(xué)生思維能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)上；在理論和實驗的關(guān)系問題上，切入一個恰當(dāng)?shù)钠胶恻c，既重視實驗教學(xué)對理論的驗證功能，又重視實驗教學(xué)對理論的補充、深化和發(fā)展作用；在統(tǒng)一要求與個性發(fā)展的關(guān)系上，摒棄“預(yù)習(xí)—講解—實驗—報告”的傳統(tǒng)教學(xué)模式，因材施教，重視學(xué)生在教學(xué)活動中的主體作用，重視發(fā)揮學(xué)生的主動性和創(chuàng)新能力。

2 以能力培養(yǎng)為主線，精心設(shè)計實踐教學(xué)內(nèi)容

針對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程抽象性強、難度大的特點，構(gòu)建一個漸進(jìn)式、層次化的實踐教學(xué)體系勢在必行［1］。第一層次，基礎(chǔ)性實驗。由于學(xué)生可以采用教材中現(xiàn)成的方法實現(xiàn)這類實驗，因此其計算思維并沒得到有效的鍛煉［2］。第二層次，各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的針對性實驗。其中，鏈表結(jié)構(gòu)是重點，因為各有其特殊性。廣度遍歷是另一種常見的算法形式，也有其特殊性［3］。第三層次，實際應(yīng)用實驗。第四層次，開放型實驗。適當(dāng)增加具有綜合性、設(shè)計性、創(chuàng)新性的實驗［4］，給學(xué)生自主設(shè)計、自主選擇的空間，引導(dǎo)學(xué)生深化問題。

3 加強開放型實驗方法指導(dǎo)和管理

針對學(xué)有余力的學(xué)生開展拓展訓(xùn)練，設(shè)立開放實驗項目，以項目式教學(xué)模式指導(dǎo)實踐環(huán)節(jié)中的綜合性課程設(shè)計［5－6］。建立網(wǎng)絡(luò)實驗室、網(wǎng)絡(luò)實驗討論區(qū)。教師可以通過網(wǎng)絡(luò)來指導(dǎo)學(xué)生做實驗。建立開放的實驗室，實驗時間、實驗室、實驗題目均對學(xué)生開放，不受實驗學(xué)時的制約。

4 優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容

基于面向?qū)ο蠓椒?，用類描述各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，運用面向?qū)ο蠓椒▽崿F(xiàn)各種算法。為將復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以直觀易懂的形式展現(xiàn)在屏幕上，應(yīng)設(shè)計可視數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)?？梢晹?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是在頂點類的基本屬性和操作的基礎(chǔ)上，增加可視屬性（如頂點大小，顏色，坐標(biāo)值等），并提供可視化接口供程序調(diào)用。通過調(diào)用這些接口，用戶可以輔助窗口顯示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)［7］。

5 搭建上機(jī)實驗平臺

每個實驗都是針對某個主題精心安排的，因此每次做實驗都應(yīng)該突出相應(yīng)主題，但由于實驗程序都需要有輸入輸出等輔助功能，而實現(xiàn)這些輔助功能的程序可能相當(dāng)復(fù)雜，導(dǎo)致學(xué)生花費太多時間而影響真正想做的實驗。顯然提供必要的實驗輔助代碼可以有效解決這些問題。設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程上機(jī)實驗系統(tǒng)為用戶提供必要的輔助功能設(shè)計，以讓學(xué)生更好地集中精力實現(xiàn)實驗的主題部分。

6 改革實驗教學(xué)方法

拋棄過去刻板、程序化的教學(xué)方式和注入式封閉型教學(xué)方法，推行啟發(fā)式、開放型教學(xué)方法，鼓勵學(xué)生自學(xué)、自己設(shè)計實驗項目，并獨立地或以團(tuán)隊的形式實施實驗過程，展開相互討論。充分利用現(xiàn)代教育技術(shù)，將多媒體教學(xué)手段引入實驗教學(xué)。一個軟件工作者應(yīng)具備科學(xué)的工作方法和良好的工作作風(fēng)，以及軟件開發(fā)所需要的系統(tǒng)工程思想，使學(xué)生從實驗課開始到項目設(shè)計、課程設(shè)計等每個實踐環(huán)節(jié)得到應(yīng)有的工程訓(xùn)練。為了提高實踐教學(xué)效果，我們建議在課程設(shè)計環(huán)節(jié)給學(xué)生布置較為完整真實的開發(fā)項目，例如醫(yī)院門診系統(tǒng)、小區(qū)物業(yè)管理系統(tǒng)等。項目最好采取團(tuán)隊開發(fā)形式，以利于鍛煉學(xué)生系統(tǒng)思維能力和協(xié)作溝通能力［8］。

7 開發(fā)可視化的計算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)CAI

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其算法的教學(xué)難點在于它們的抽象性和動態(tài)性［9］?？稍O(shè)計面向多層次用戶的CAI教學(xué)系統(tǒng)，系統(tǒng)不僅包含各個知識點的靜態(tài)文本演示，還對典型算法進(jìn)行動態(tài)交互式模擬跟蹤，將抽象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法實現(xiàn)動態(tài)同步可視化。動態(tài)同步可視化設(shè)置自動與手動2種方案。自動狀態(tài)采用Authorware和Flash動畫，按預(yù)定的程序連續(xù)進(jìn)行算法的單步執(zhí)行，并配合語音講解，適合于較低層次用戶了解算法的執(zhí)行過程。手動狀態(tài)則由用戶建立數(shù)據(jù)模型，系統(tǒng)根據(jù)用戶輸入進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法同步動態(tài)演示，用戶可控制算法的執(zhí)行進(jìn)度，可仔細(xì)研究算法的細(xì)節(jié)，適合于較高層次用戶研究算法。利用CAI的動態(tài)演示來改進(jìn)實驗教學(xué)的方式，在教學(xué)過程中實現(xiàn)每個教學(xué)環(huán)節(jié)的互動和關(guān)聯(lián)，使學(xué)生能更加直觀地了解實驗教學(xué)的相關(guān)內(nèi)容，加強學(xué)生在實驗課程中的綜合性、應(yīng)用性訓(xùn)練，以提高實驗教學(xué)效果。

8 開通教師博客

教師在撰寫“博客”文章的時候?qū)ξ恼碌膬?nèi)容進(jìn)行篩選和處理，與一般網(wǎng)頁提供的信息不同的是，教師精心撰寫或選取的文章都是知識的“結(jié)晶”，而“博客”內(nèi)容與實際教學(xué)有很密切的聯(lián)系，信息獲取簡單，學(xué)生可直接從“教師博客”獲取資源。“博客”文章的內(nèi)容不但是教師在學(xué)校教學(xué)中的精華，而且添加了更為豐富的情感素材，包含了教師對課程的深入理解，有些內(nèi)容還有可能是在有限的課堂時間中無法與學(xué)生進(jìn)行溝通和交流的［10］。

9 建構(gòu)合理的綜合評價體系

改革實驗考核方法，將實驗單獨考核，允許多種形式的考查和考試，重平時成績，重動手能力，重聯(lián)想思維，重創(chuàng)新意識。所以把實踐作為考試的一個要求，目標(biāo)非常明確，就是要構(gòu)建學(xué)生程序設(shè)計的思想意識，促進(jìn)學(xué)生實際操作能力［11］。

考核分為4個方面：平時作業(yè)、實驗和實驗報告、期中考試和期末考試，分別占10%、20%、20%和50%。構(gòu)建一個基于知識點查詢的教考分離系統(tǒng)［12］。

10 結(jié)束語

經(jīng)過實踐，采用上述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程實踐教學(xué)體系，在實際教學(xué)中取得了較好的效果，對學(xué)生解決實際問題的能力、綜合程序開發(fā)的能力及實際動手能力都有所提高，對學(xué)生的綜合評價也更公平、公正、全面。當(dāng)然有許多方面還有待于在實踐中不斷探討改進(jìn)。

（References）

［1］黃桂敏，周婭.“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”實踐教學(xué)模式的探討［J］.廣西廣播電視大學(xué)學(xué)報，2007（9）：41－42.

［2］陳越，何欽銘，馮雁.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)綜合性課程設(shè)計教學(xué)探索與實踐［J］.計算機(jī)教育，2008（4）：54－55.

［3］胡學(xué)鋼，張晶，周紅鵑，等.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實踐教學(xué)體系設(shè)計 ［J］.吉林大學(xué)學(xué)報：信息科學(xué)版，2005（8）：138－141.

［4］熊文元，譚永宏，包本剛.地方高校實驗教學(xué)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的改革與探索［J］.實驗技術(shù)與管理，2012，29（9）：120－122.

［5］揭安全，李云清，楊慶紅，等.項目教學(xué)模式指導(dǎo)的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法”教學(xué)改革［J］.計算機(jī)教育，2008（22）：21－23，40.

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［7］蘇瑩，吳偉民.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可視化類庫的設(shè)計與實現(xiàn)［J］.計算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2006（5）：61－64.

［8］王曉敏，崔巍，宋燕林.應(yīng)用軟件開發(fā)能力課程體系研究［J］.實驗技術(shù)與管理，2009，26（11）：107－109.

［9］嚴(yán)蔚敏，吳偉民，米寧.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)題集：C語言版［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2007.

［10］盧雪燕，萬勵.談教師博客與《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程的教學(xué)改革［J］.高教論壇，2008（3）：37－50.

［11］王力侯，燕玲.計算機(jī)專業(yè)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》考核方案設(shè)計與實踐［J］.中國成人教育，2007（12）：161－162.

［12］楊穎，李曉麗，韓瑩，等.基于知識點查詢的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教考分離系統(tǒng)［J］.信息安全與技術(shù)，2012（6）：70－78.