“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)改革思考與探討

高賢強(qiáng)?化希耀

摘要：“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”在計(jì)算機(jī)學(xué)科中是一門綜合性強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是介于數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)硬件和計(jì)算機(jī)軟件三者之間的一門核心課程。從教學(xué)過程中存在的各種問題出發(fā)，思考和探討了深化教學(xué)改革的方法、途徑，為進(jìn)一步提高課程教學(xué)質(zhì)量提供借鑒。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；核心課程；探討；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）11-0110-02

課程是高校人才培養(yǎng)的關(guān)鍵，課程教學(xué)質(zhì)量是直接影響人才培養(yǎng)質(zhì)量的核心要素。[1]“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程是計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)類課程的基礎(chǔ)，是設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)編譯程序、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及其他系統(tǒng)程序和大型應(yīng)用程序的重要基礎(chǔ)，也是計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心課程。它所包含的內(nèi)容與提供的方法，無論對學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的其他專業(yè)課程，還是對教師今后理論研究、軟件開發(fā)和技術(shù)管理都發(fā)揮著重要的作用。[2]因此，教好這門課程是擺在教學(xué)工作者面前的一個(gè)課題，是教學(xué)工作者面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)，也是教學(xué)人員一直探索的目標(biāo)和努力的方向，同時(shí)對促進(jìn)學(xué)科建設(shè)和計(jì)算機(jī)專業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，會(huì)帶來積極的影響和一定的現(xiàn)實(shí)意義。

一、課程教學(xué)目標(biāo)和要求

本課程的教學(xué)目標(biāo)為：通過對本課程的教學(xué)，使學(xué)生學(xué)會(huì)分析各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特性，以便為涉及的數(shù)據(jù)選擇適當(dāng)?shù)倪壿嫿Y(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的算法，具備各類算法的時(shí)間分析和空間分析的能力；培養(yǎng)學(xué)生具備一定的數(shù)據(jù)抽象能力，能將抽象的邏輯思維轉(zhuǎn)化為具體的實(shí)踐，為后繼學(xué)習(xí)面向?qū)ο笳Z言（Java、C++）打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

學(xué)生通過學(xué)習(xí)該課程后主要應(yīng)掌握以下內(nèi)容：第一，掌握面向過程的一般程序設(shè)計(jì)的基本原理和方法；第二，理解各種抽象數(shù)據(jù)類型的原理、性質(zhì)，能正確處理抽象數(shù)據(jù)類型的基本算法；第三，理解各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，能根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)熟練進(jìn)行運(yùn)算和處理；第四，針對不同數(shù)據(jù)對象的特性，能夠選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)的算法，解決實(shí)際的問題。

二、教學(xué)過程

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)過程中存在的問題表現(xiàn)在四個(gè)方面。

1.課程安排不合理

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程在塔里木大學(xué)（以下簡稱“我校”）針對計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科生第5學(xué)期開設(shè)，64學(xué)時(shí)，其中理論學(xué)時(shí)46，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)18。在學(xué)期安排上，筆者認(rèn)為本課程作為一門基礎(chǔ)類核心課程，宜早開設(shè)，以使學(xué)生能盡早應(yīng)用本課程學(xué)習(xí)的核心算法，使學(xué)生具有更多的時(shí)間從事較大型科研項(xiàng)目的研究和設(shè)計(jì)。在課時(shí)安排上，64學(xué)時(shí)的安排對漢族本、?？茖W(xué)生來說是可以的，但對民族本、專科學(xué)生來說，學(xué)時(shí)偏少，畢竟民族學(xué)生的基礎(chǔ)知識較漢族學(xué)生差一些。更重要的是大部分教師授課采用的是普通話授課，少數(shù)民族學(xué)生存在語言障礙，更加劇了本課程學(xué)習(xí)的難度。課程設(shè)計(jì)方面，安排在16周后，根據(jù)學(xué)校校歷安排，17周學(xué)院應(yīng)組織專業(yè)課程期末考試，19周是學(xué)校教務(wù)處組織的期末統(tǒng)一考試時(shí)間。這就意味著，學(xué)生課程設(shè)計(jì)的同時(shí)，要備考學(xué)院、學(xué)校課程的期末考試和英語四六級考試。這種情況下，學(xué)生課程設(shè)計(jì)往往達(dá)不到要求。

2.部分學(xué)生認(rèn)識不足

在教學(xué)過程中，盡管各授課教師都會(huì)強(qiáng)調(diào)本課程的地位以及重要性，但一方面學(xué)生認(rèn)為該課程是一門理論性較強(qiáng)的課程，學(xué)習(xí)興趣不足，感到枯燥、乏味；另一方面由于學(xué)生本身的程序設(shè)計(jì)能力不足，在學(xué)習(xí)前導(dǎo)課程如“C語言程序設(shè)計(jì)”、“Java 程序設(shè)計(jì)”課程掌握不好或沒能熟練掌握，導(dǎo)致學(xué)習(xí)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程較為困難。最終，如果教師授課過程中僅僅滿足于講解知識點(diǎn)，而不注重培養(yǎng)學(xué)生利用理論知識解決實(shí)際問題的能力，學(xué)生的學(xué)習(xí)行為只能是被動(dòng)行為，為了考試而學(xué)習(xí)。最后導(dǎo)致大部分學(xué)生死記硬背課堂講解的知識點(diǎn)，把一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程變成了一門內(nèi)容枯燥、乏味，需要記憶大量知識點(diǎn)，與實(shí)踐完全脫鉤的課程。[3]

3.教學(xué)效果不理想

在本課程的教學(xué)過程中，長期以來，形成以教師為主體，學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的傳統(tǒng)教學(xué)模式。教師很少考慮學(xué)生的實(shí)際需要，教學(xué)過程嚴(yán)格按照教學(xué)日歷、教學(xué)大綱實(shí)施，學(xué)生則被動(dòng)地接受知識。對于“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”這樣一門概念、算法繁多，需要較強(qiáng)邏輯思維能力和實(shí)踐動(dòng)手能力的課程采取這種模式，很難取得良好的教學(xué)效果。課程中部分算法的演示利用傳統(tǒng)的粉筆加黑板的教學(xué)方式，缺乏直觀效果，難以充分展示算法的動(dòng)態(tài)變化過程，學(xué)生難以掌握數(shù)據(jù)之間的復(fù)雜關(guān)系。[4，5]近年來，本課程的教學(xué)隨著計(jì)算機(jī)的普及和時(shí)代的進(jìn)步，已經(jīng)在教學(xué)過程中采用多媒體教學(xué)，但是大部分教師使用訂閱教材附送的課件，沒有加上自己的思路和創(chuàng)意，仍然不能很好地解決問題。且多媒體授課信息量大，學(xué)生聽課強(qiáng)度大，理解困難，這都造成教學(xué)效果不佳。

4.理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)脫節(jié)

本課程教學(xué)內(nèi)容抽象、瑣碎、龐雜，涉及很多概念和技術(shù)。[6]這些內(nèi)容在實(shí)際應(yīng)用中又都很重要，而現(xiàn)行的教學(xué)計(jì)劃實(shí)踐課時(shí)普遍不足，實(shí)驗(yàn)課安排的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目很難覆蓋課程的所有知識點(diǎn)。以我校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)為例，我校實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)為18學(xué)時(shí)，這些學(xué)時(shí)在安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容只能立足基本知識。而即使這樣，由于一次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為兩節(jié)課（90分鐘），學(xué)生由于程序設(shè)計(jì)能力不足和算法理解不深，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)很完成，結(jié)果造成實(shí)驗(yàn)教學(xué)達(dá)不到要求。對于少數(shù)民族學(xué)生來說，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)則更簡單和更趨向于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)之后根本不知道解決了什么問題，造成理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)均沒有起到應(yīng)該起的作用。

三、教學(xué)改革思考和探討

1.課程安排科學(xué)化

課程安排應(yīng)著眼于專業(yè)人才培養(yǎng)方案，更加科學(xué)和合理化。制訂人才培養(yǎng)方案時(shí)應(yīng)做好充分調(diào)研，選取調(diào)研對象具有針對性，應(yīng)選取該門課程的授課教師和該專業(yè)學(xué)生。以筆者多年的一線授課經(jīng)驗(yàn)和與該課程教師多次溝通與交流來看，課程安排最好安排在第3或第4學(xué)期；學(xué)時(shí)上，漢族學(xué)生64 學(xué)時(shí)，少數(shù)民族學(xué)生70學(xué)時(shí)為宜。課程設(shè)計(jì)安排在期末由于要顧及各類考試，學(xué)生不能專心，設(shè)計(jì)達(dá)不到要求，則可以根據(jù)學(xué)院專業(yè)課程情況和學(xué)生實(shí)際情況由任課教師再行安排。

2.培養(yǎng)學(xué)生的興趣

興趣是最好的老師，只有學(xué)生對本課程產(chǎn)生了興趣，才能夠變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，取得事半功倍的教學(xué)效果。[7]在教學(xué)的過程中，應(yīng)經(jīng)常告誡學(xué)生本課程學(xué)好可以參加程序設(shè)計(jì)方面的比賽（“藍(lán)橋杯”全國軟件大賽、全國信息技術(shù)應(yīng)用水平大賽、“中國軟件杯”大學(xué)生軟件設(shè)計(jì)大賽），并以歷屆學(xué)生參加比賽的成績鼓勵(lì)學(xué)生。授課過程中教師應(yīng)理論與實(shí)踐相結(jié)合，不要講枯燥乏味的理論，使學(xué)生對該課程產(chǎn)生恐懼心理。而應(yīng)該從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，通過對實(shí)際問題的分析，明確數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的重要性與實(shí)用性。理論課程也應(yīng)把相關(guān)程序運(yùn)行一遍，讓學(xué)生有直觀的印象，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)可以在實(shí)踐環(huán)節(jié)安排學(xué)生利用本課程所學(xué)的知識，開發(fā)一些感興趣的小程序，比如利用教材第三章“棧和隊(duì)列”中棧的先進(jìn)后出原理和遞歸的含義來開發(fā)設(shè)計(jì)迷宮求解和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的程序；還可以建立討論組，結(jié)合本課程的知識解決一些實(shí)際問題，通過實(shí)踐進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。[3]

3.豐富教學(xué)手段

在教學(xué)過程中嘗試以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)的教學(xué)模式。堅(jiān)持采用案例式與研討式教學(xué)相結(jié)合，授課教師課下仔細(xì)準(zhǔn)備案例，以案例作為切入點(diǎn)，組織學(xué)生對案例展開討論，在討論的過程中引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，提出問題。教師參與學(xué)生的討論，最后在課堂中集中回答學(xué)生困惑的問題，以使學(xué)生學(xué)懂知識，學(xué)會(huì)內(nèi)容。通過這種方式既增加了師生之間的互動(dòng)，也使學(xué)生主動(dòng)地學(xué)習(xí)課程內(nèi)容，調(diào)動(dòng)了學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性；同時(shí)學(xué)生分析問題、解決問題的能力也能得到逐步提高。[8]教學(xué)過程中，適當(dāng)利用多媒體手段和flash動(dòng)畫技術(shù)，將講授內(nèi)容變得生動(dòng)和具體，不但彌補(bǔ)了理論的抽象性，而且節(jié)約了時(shí)間，增加了知識點(diǎn)信息量的傳遞。

事實(shí)上，豐富教學(xué)手段并不是呆板使用多種教學(xué)方法，而是根據(jù)學(xué)生實(shí)際情況，根據(jù)具體授課內(nèi)容，靈活地多與學(xué)生交流、溝通，任何授課教師都必須要根據(jù)自身長處，結(jié)合學(xué)生學(xué)習(xí)情況，采取適合學(xué)生理解、掌握的教學(xué)方法。在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，把學(xué)生教會(huì)、教好的方法就是好的教學(xué)手法、教學(xué)手段。

4.加大實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力是教學(xué)的目的之一。因此，實(shí)踐教學(xué)是本課程教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。通過實(shí)踐教學(xué)，使學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識對實(shí)踐任務(wù)進(jìn)行分析、抽象、形成解決問題的思路，使問題最終在計(jì)算機(jī)上得以實(shí)現(xiàn)。[8]在這個(gè)過程中，學(xué)生不僅對所學(xué)知識加深了理解，更重要的是培養(yǎng)了學(xué)生觀察問題、分析問題、解決問題的能力，對充分發(fā)揮學(xué)生的主觀創(chuàng)造能力起著重要的作用，因此，實(shí)踐教學(xué)的深化改革與教學(xué)模式創(chuàng)新迫在眉睫。

四、結(jié)束語

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)改革是一項(xiàng)長遠(yuǎn)的工作，需要不斷思考和探索，在此過程中要關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)情況、學(xué)習(xí)興趣度、學(xué)生的建議和意見，做到明確教學(xué)目的，改進(jìn)教學(xué)方法，更新教學(xué)觀念，提高教學(xué)質(zhì)量。2013年，學(xué)院審批立項(xiàng)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”核心課程建設(shè)，通過學(xué)院重視以及課程組關(guān)于深化本課程教學(xué)改革的若干思考和探討，相信本課程教學(xué)改革會(huì)取得更大的進(jìn)步，教學(xué)質(zhì)量將得到進(jìn)一步的提高。

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（責(zé)任編輯：王意琴）