獨立學(xué)院“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)方法的探索

摘要：本文分析了獨立學(xué)院的學(xué)生特點和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的課程特點，針對實際教學(xué)中存在的問題，提出了一個適應(yīng)于獨立學(xué)院學(xué)生的以學(xué)生學(xué)習(xí)興趣為導(dǎo)向的教學(xué)方法體系，使得大部分學(xué)生的學(xué)習(xí)由被動接受轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，極大地改善了教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：獨立學(xué)院；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；教學(xué)方法；學(xué)習(xí)興趣

中圖分類號：G4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1673-9795（2013）06（b）-0000-00

Searching of Teaching Method of Data Structure at Independent Institute

LIU Li-yan， FU Rong， ZHANG Cheng

（City Institute， Dalian University of Technology， School of Computer Engineering， Dalian， Liaoning， 116600）

Abstract： This paper analyzes the characteristics of students and data structure subject at independent institute. According to existing problems in the actual teaching， this paper presents a system of teaching methods which is suitable for independent institute students and oriented by the students' learning interest， and the more students are from passive accept into active learning， improving the teaching effect.

Keywords： independent institute； data structure； teaching methods； learning interest

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計算機程序設(shè)計的重要理論技術(shù)基礎(chǔ)，它不僅是計算機學(xué)科的核心課程，而且已成為其他理工專業(yè)的熱門選修課。它的教學(xué)要求是：使得學(xué)生學(xué)會分析研究計算機加工的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特性，以便為應(yīng)用涉及的數(shù)據(jù)選擇適當(dāng)?shù)倪壿嫿Y(jié)構(gòu)、存儲結(jié)構(gòu)及其相應(yīng)的算法，并初步掌握算法的時間分析和空間分析的技術(shù)[1]。另一方面，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的學(xué)習(xí)過程也是復(fù)雜程序設(shè)計的訓(xùn)練過程，要求學(xué)生編寫的程序結(jié)構(gòu)清楚且正確易讀。但在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)過程中，有一個問題一直困擾著教師和學(xué)生——“教師感覺難教，學(xué)生感覺難學(xué)”。針對這個問題，本文提出一個適應(yīng)于獨立學(xué)院數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的比較有效的教學(xué)方法，改善了教學(xué)效果。

一、獨立學(xué)院學(xué)生的特點

獨立學(xué)院的教學(xué)目標(biāo)是以學(xué)生為中心，培養(yǎng)應(yīng)用型人才，所有的教學(xué)活動都圍繞著這個目標(biāo)進(jìn)行。獨立學(xué)院的學(xué)生有自己的的個性特點，而且千差萬別，所以需要根據(jù)實際情況探索滿足教學(xué)需求的教學(xué)方法。獨立學(xué)院屬于三本院校，學(xué)生有自己的特點[2]：第一，他們是大學(xué)生，思想比較成熟，常常會考慮自己的專業(yè)與將來的工作之間的聯(lián)系，也會為將來的就業(yè)做一些計劃和準(zhǔn)備；第二，他們的邏輯思維能力不是很強，在數(shù)理邏輯知識方面基礎(chǔ)比較薄弱；第三，他們厭倦學(xué)習(xí)枯燥的理論知識，喜歡學(xué)習(xí)比較實用且很容易掌握的知識，學(xué)習(xí)的主觀能動性不是很強；第四，他們?nèi)狈σ欢ǖ淖钥啬芰Γ幸恍〔糠滞瑢W(xué)沉迷于網(wǎng)絡(luò)游戲中；第五，他們對實踐活動比較感興趣，擅長社交。

二、教學(xué)過程中存在的問題及其分析

經(jīng)過幾年的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)實踐，發(fā)現(xiàn)無論在理論教學(xué)還是在實踐教學(xué)中都存在一些問題。一是在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的學(xué)習(xí)過程中，大部分學(xué)生感到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中涉及的概念多，枯燥，記不住；二是學(xué)生感到理解教材中的理論知識并不難，但是對于大多數(shù)算法都感到抽象難于理解，尤其是一遇到算法設(shè)計題就更感到無從下手，寫出的算法效率低下、結(jié)構(gòu)不清晰；三是學(xué)生在上機實踐的過程中，更是困難重重，部分同學(xué)在使用編程語言實現(xiàn)教材中的基本算法時，往往在調(diào)試程序時就通不過，而對于獨立設(shè)計算法更是難上加難。以上存在的問題嚴(yán)重影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（一）學(xué)生自身的原因

從學(xué)生自身角度分析，除了具有獨立學(xué)院學(xué)生自身的特點外，還有另外兩個方面的原因：一是前修課程掌握的不扎實。學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程之前必須較好地掌握高等數(shù)學(xué)、離散數(shù)學(xué)和C語言這三門課程。尤其C語言，由于學(xué)生剛學(xué)完第一門程序設(shè)計語言課，還沒有建立完整的程序設(shè)計思想，并且對語言本身的理解也不夠透徹。在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中用得最頻繁的是指針、結(jié)構(gòu)體和函數(shù)，而這些知識又是C語言中的學(xué)習(xí)難點，如果學(xué)生對這些知識理解的不透徹，就不能靈活運用，在上機編程時必然會困難重重。二是不能很好地理解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)本身的概念。由于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中涉及的概念多、算法多，內(nèi)容抽象枯燥，加之學(xué)生C語言的基礎(chǔ)不扎實，因此相當(dāng)一部分學(xué)生在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)過程中有恐懼心理，增大了學(xué)習(xí)的難度。

（二）教學(xué)方法的原因

從教學(xué)過程角度分析，主要原因是教學(xué)方法有待改進(jìn)。在以往的教學(xué)中，大部分的課堂時間都是教師在講，學(xué)生在聽，教師只注重把所有知識點灌輸給學(xué)生，忽略了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性，不能充分發(fā)揮學(xué)生在課堂的主體作用，導(dǎo)致學(xué)生不能理論聯(lián)系實際，以致學(xué)生在解決實際問題時無從下手，不會分析問題，不會建立數(shù)學(xué)模型，不會設(shè)計算法。

教育心理學(xué)家認(rèn)為：學(xué)習(xí)興趣是可以推動人們求知的一種內(nèi)在力量，以興趣為基礎(chǔ)學(xué)習(xí)的結(jié)果與僅僅以努力為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)的結(jié)果有質(zhì)的不同[3，4]。本文根據(jù)獨立學(xué)院的培養(yǎng)目標(biāo)和學(xué)生的個性特點，從學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣出發(fā)對教學(xué)方法進(jìn)行了深入的研究與探索，引導(dǎo)學(xué)生由被動接受轉(zhuǎn)變成主動學(xué)習(xí)，從而達(dá)到較好的教學(xué)效果。

三、基于學(xué)習(xí)興趣的教學(xué)方法的研究與探索

（一）精心準(zhǔn)備首堂課的教學(xué)內(nèi)容，突出實用性，引發(fā)學(xué)習(xí)興趣

“良好的開始是成功的一半”，因此，教師必須精心準(zhǔn)備首堂課的教學(xué)內(nèi)容，通過列舉恰當(dāng)且貼近實際生活工作的例子來強調(diào)課程的實用性，引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的興趣。讓學(xué)生明白一個問題——“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)到底有什么用”。例如，打印機中的隊列應(yīng)用，可以解決打印機速度慢于CPU 的問題，避免了數(shù)據(jù)丟失或打印次序混亂；智能ABC 漢字輸入法中常用字提前問題的實現(xiàn)，所涉及到的查找問題；工程問題涉及到有向圖等的應(yīng)用[5]。學(xué)生對這些例子很感興趣，并且通過第一堂課的學(xué)習(xí)明確了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)，更加渴望學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相應(yīng)的知識。

（二）重視基本概念的建立，理清知識體系脈絡(luò)，合理組織教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)習(xí)興趣

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中主要學(xué)習(xí)三種邏輯結(jié)構(gòu)——線性結(jié)構(gòu)、樹形結(jié)構(gòu)和圖形結(jié)構(gòu)。盡管數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的知識點比較多，但整體的知識主線比較清晰，每種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都圍繞三個內(nèi)容進(jìn)行討論——數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)、存儲結(jié)構(gòu)和相關(guān)操作算法。學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中對知識的理解是片面的、零散的，不能將相關(guān)的知識串聯(lián)起來。這就要求教師在教學(xué)過程中要抓住知識主線，理清知識體系脈絡(luò)，及時復(fù)習(xí)前面的內(nèi)容，不斷總結(jié)，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行有機組合，突出重點、難點，使學(xué)生形成一個完整的知識體系，不斷地提高學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)興趣。

（三）合理使用多媒體，動態(tài)演示算法，使課堂教學(xué)變得生動有色，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

合理使用多媒體教學(xué)有利于學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容理解的更透徹，更能發(fā)揮教師在課堂中的主導(dǎo)作用，使課堂教學(xué)變得更加生動有色。因此教師在設(shè)計教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)過程時必須仔細(xì)斟酌，何時使用多媒體以及怎樣充分合理地使用多媒體都要經(jīng)過精心設(shè)計。為了讓學(xué)生在課堂上更容易地學(xué)習(xí)知識，對于難理解的算法在課件中制作了動態(tài)演示過程，如入棧、出棧、入隊列、出隊列、二叉樹的遍歷、Huffman樹的構(gòu)建、平衡二叉排序樹的構(gòu)建、圖的遍歷、快速排序、堆排序和散列表查找等等。通過動態(tài)演示，使枯燥難理解的算法變得生動易于理解，大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時引導(dǎo)學(xué)生更加主動地學(xué)習(xí)和研究其它算法，達(dá)到了事半功倍的教學(xué)效果。

（四）通過解決實際問題，調(diào)動學(xué)習(xí)興趣

對于比較實用且貼近生活的例子學(xué)生總是很感興趣，因此，在學(xué)習(xí)每種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時，不急于介紹它的相關(guān)概念，而是先通過恰當(dāng)例子引入一個實際問題，提出問題讓學(xué)習(xí)思考如何解決，充分調(diào)用學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。在學(xué)完該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的相關(guān)知識之后，返回來解決開始提出的問題。如學(xué)習(xí)隊列結(jié)構(gòu)的時候，提出一個小型機場模擬仿真的問題，機場只有一條跑道供飛機起飛或著陸，在每一時間單元，可能跑道空閑，或者可能有飛機準(zhǔn)備起飛或者可能有飛機準(zhǔn)備著陸，問題包含兩個隊列，一個是空中等待著陸的飛機隊列，一個是地面等待起飛的飛機隊列，還有一些其它的條件和限制[6]。對于學(xué)生而言，解決這樣的實際問題既有興趣又有挑戰(zhàn)性。一方面學(xué)生很容易地掌握了理論知識，另一方面學(xué)生認(rèn)識到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)確實很有用。

（五）分層次的實踐教學(xué)，激勵學(xué)習(xí)興趣

在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實踐教學(xué)中，學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)大不相同，大部分同學(xué)的程序設(shè)計能力薄弱，對編寫程序缺乏自信心，因此對所有的學(xué)生不能做一樣的要求。針對這樣的問題，在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實踐教學(xué)中，采用分層次的實踐教學(xué)模式，將實踐內(nèi)容分為驗證性基礎(chǔ)實驗、綜合性實驗和課程設(shè)計三個層次[7]，如表1所述。在分層次的實踐教學(xué)中，不同基礎(chǔ)的學(xué)生都得到了鍛煉和提高，極大地激勵了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，全面培養(yǎng)了學(xué)生綜合運用知識的能力、進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)的能力、創(chuàng)新能力以及團(tuán)隊合作的能力。

（六）加強網(wǎng)絡(luò)平臺建設(shè)，增強學(xué)習(xí)興趣

通過建立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程網(wǎng)站，給所有學(xué)生提供一切可共享的教學(xué)資源，為學(xué)生創(chuàng)造一個良好的課外學(xué)習(xí)環(huán)境。首先，將各種教學(xué)資源以電子形式發(fā)布，包括教學(xué)課件、上機實驗題目、每章課后習(xí)題和思考題、歷年的考研真題和考研大綱等等，便于學(xué)生自學(xué)。其次，還可以提供網(wǎng)絡(luò)在線、離線答疑，及時地解決了學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到的困難，充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。這些方式滿足了學(xué)生在課后自學(xué)的需求，增強了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時也很好地輔助了教師的教學(xué)工作。

四、改善的教學(xué)效果

通過在實際的課程教學(xué)中采用本文所提出的教學(xué)方法，極大地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，使得大部分學(xué)生由被動接受轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，教學(xué)效果得到了明顯的改善。經(jīng)統(tǒng)計，2011學(xué)年（沒有采用本文提出的教學(xué)方法）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的通過率為72%，主動學(xué)習(xí)的學(xué)生比例為50%，2012學(xué)年（采用本文提出的教學(xué)方法）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的通過率為81%，主動學(xué)習(xí)的學(xué)生比例為70%。

五、努力提高教師自身的綜合素質(zhì)

教學(xué)方法的研究與創(chuàng)新是永恒的課題，也是一項長期的教學(xué)任務(wù)。作為教師要不斷學(xué)習(xí)，不斷用新理論、新知識充實自己，努力提高自身的綜合素質(zhì)。在教學(xué)過程中，重視新老教師的經(jīng)驗交流和方法創(chuàng)新，不斷改進(jìn)教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容，不斷探索教學(xué)規(guī)律，及時掌握學(xué)生特點，提升教學(xué)藝術(shù)，強化教學(xué)意識，提高教學(xué)質(zhì)量，努力培養(yǎng)出優(yōu)秀的人才。

六、結(jié)語

在今后的教學(xué)工作中，將以這項課程教學(xué)改革成果為基礎(chǔ)，繼續(xù)開展教學(xué)方法的研究與探索，使得數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)質(zhì)量提高到一個新的水平。

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