基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)研究

張?jiān)∪A

（寶雞文理學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院，陜西 寶雞721007）

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是計(jì)算機(jī)及其相關(guān)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，課程的內(nèi)容主要系統(tǒng)介紹了軟件設(shè)計(jì)中常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)的存儲結(jié)構(gòu)和算法，同時介紹了常用的查找和排序技術(shù)，并對各種結(jié)構(gòu)與技術(shù)進(jìn)行分析和比較。該課程是程序設(shè)計(jì)的后繼課程，是學(xué)生學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫原理、編譯原理等專業(yè)課程的前驅(qū)課程，該課程在培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維、算法分析與設(shè)計(jì)、系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)等基本能力方面起著非常重要的作用[1]。作為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、物聯(lián)網(wǎng)工程等專業(yè)的核心課程，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)改革對基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)起著舉足輕重的作用。

1 應(yīng)用型人才培養(yǎng)的必要性

應(yīng)用型人才培養(yǎng)的關(guān)鍵是明確用人單位的需求，針對需求進(jìn)行教育教學(xué)調(diào)整，做到教育教學(xué)質(zhì)量的真正提高。寶雞文理學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院軟件工程專業(yè)于2013年11月30日對參加2014屆畢業(yè)生就業(yè)洽談會的220余家企事業(yè)單位進(jìn)行了問卷調(diào)查。調(diào)查過程中，共發(fā)放220份問卷，收回193份有效問卷，占87.73%。分別從用人單位的人才需求狀況、用人市場對計(jì)算機(jī)類專業(yè)畢業(yè)生的評價等多方面進(jìn)行調(diào)查，圖1為用人單位對專業(yè)知識和專業(yè)技能的關(guān)注度的投票比例統(tǒng)計(jì)圖。

圖1 用人單位對專業(yè)知識和專業(yè)技能的關(guān)注度

從圖1可以看出，收到的193份有效問卷中，有145家單位（占75.13%）都很看重學(xué)生的專業(yè)應(yīng)用技能，希望學(xué)生到單位后迅速適應(yīng)工作環(huán)境，能夠具備獨(dú)自分析問題、解決問題的能力；有108家單位（占55.96%）注重學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識，希望學(xué)生在單位能夠有巨大的專業(yè)發(fā)展?jié)摿?。圖2為調(diào)查問卷中關(guān)于單位所需人才類型的統(tǒng)計(jì)。

分別從問卷和圖2中可以得出，193家單位中：有21家（占10.88%）需要學(xué)術(shù)型人才，有166家（占86.01%）需要應(yīng)用型人才，有6家（占3.11%）需要綜合型、創(chuàng)新型等其他人才?？傮w看來，人才市場對應(yīng)用型人才的需要還是占絕大部分的。

2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)現(xiàn)狀

長期以來，受到傳統(tǒng)課程教學(xué)模式的影響，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程從課時的分配、教材的選擇以及教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)等方面，基本都在沿用研究型的課程體系。所有的研究型課程都比較注重教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性和理論性，該教學(xué)方式并不完全適用于強(qiáng)調(diào)實(shí)踐能力的應(yīng)用型專業(yè)。經(jīng)過長期以來、多方面的教學(xué)一線的調(diào)研和統(tǒng)計(jì)，結(jié)合目前各高校提出的應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)主要存在以下問題。

圖2 用人單位所需人才類型

2.1 課程理論知識抽象復(fù)雜，學(xué)生學(xué)習(xí)難度大[2]

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課，是計(jì)算機(jī)硬件、軟件技術(shù)和數(shù)學(xué)緊密結(jié)合的交叉科學(xué)，涉及的概念既有計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)方面又有數(shù)學(xué)方面的；課程中，強(qiáng)調(diào)問題的分析和抽象表達(dá)，分析現(xiàn)實(shí)問題的抽象數(shù)據(jù)類型，再選擇恰當(dāng)存儲結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)基本操作的算法，然后在計(jì)算機(jī)上解決問題，該課程要求理論與實(shí)踐相結(jié)合。但是學(xué)生由于缺乏實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，很難將棧、隊(duì)列、樹、圖等抽象概念應(yīng)用于具體問題的解決，使得理論和實(shí)際問題相互脫節(jié)導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)難度大。

2.2 教學(xué)過程中存在重理論、輕實(shí)踐的觀念

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容主要包括線性表、棧和隊(duì)列、串、數(shù)組和廣義表、樹、圖等基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)部分和排序、查找等基本技術(shù)部分，每種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)部分又包括順序存儲和鏈?zhǔn)酱鎯Γ诓煌拇鎯τ盅芯扛魉惴ǖ脑O(shè)計(jì)并進(jìn)行算法的分析。為了完成教學(xué)任務(wù)，在教學(xué)過程中，教師需要花費(fèi)大量時間在理論知識講授上，不得不減少了實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時，課時安排中，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程一般是64學(xué)時（理論）+16學(xué)時（實(shí)踐），直接影響到學(xué)生動手能力的培養(yǎng)，學(xué)生對課堂上講授的知識點(diǎn)難以消化，導(dǎo)致教學(xué)進(jìn)度的緩慢，形成惡性循環(huán)。

2.3 學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)的主動性，動手能力差

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這門課程學(xué)習(xí)過程中，很重要的一點(diǎn)就是需要學(xué)生主動學(xué)習(xí)理解，對課程產(chǎn)生興趣，結(jié)合實(shí)際靈活應(yīng)用算法。但是長久以來的教學(xué)模式和學(xué)習(xí)方式導(dǎo)致學(xué)習(xí)過程中學(xué)生缺乏舉一反三的能力和獨(dú)立思考的主動性。學(xué)生對很多問題一知半解，不能深入的分析和理解，容易對課程的學(xué)習(xí)失去興趣。

上機(jī)實(shí)踐時，學(xué)生往往按照課本上的偽代碼實(shí)現(xiàn)程序，或者直接錄入源代碼，僅僅完成著翻譯和抄寫的工作。最終導(dǎo)致需要用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的原理解決實(shí)際問題時，學(xué)生往往無從下手，對算法設(shè)計(jì)更有畏難情緒，甚至不知所措，上機(jī)調(diào)試程序更加困難。

3 應(yīng)用型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革方案

所謂應(yīng)用型教學(xué)方法，應(yīng)該是以實(shí)際的項(xiàng)目應(yīng)用為驅(qū)動，以解決實(shí)際應(yīng)用問題為目標(biāo)，通過應(yīng)用來學(xué)，在學(xué)中應(yīng)用，從而培養(yǎng)不但據(jù)有扎實(shí)的課程理論知識，更能夠靈活應(yīng)用的技術(shù)人才。筆者基于多年的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和研究，綜合考慮數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)現(xiàn)狀及計(jì)算機(jī)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的迫切性，提出了如下的教學(xué)改革方案。

3.1 明確教學(xué)目標(biāo)，理清知識結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是以ADT（抽象數(shù)據(jù)類型）為基礎(chǔ)的課程體系，教學(xué)過程中，應(yīng)該以應(yīng)用需求為導(dǎo)向，兼顧基礎(chǔ)理論、抽象概念和應(yīng)用設(shè)計(jì)各環(huán)節(jié)，強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)元素的邏輯結(jié)構(gòu)——存儲結(jié)構(gòu)——基本操作之間的有機(jī)聯(lián)系。

針對知識抽象復(fù)雜、教學(xué)內(nèi)容多的實(shí)際，要做到根據(jù)學(xué)生實(shí)際專業(yè)水平有效把握課程的基本原理和關(guān)鍵算法，針對于每個章節(jié)提煉出知識框架，并能夠設(shè)計(jì)出運(yùn)用重要知識點(diǎn)的、與生活聯(lián)系密切的應(yīng)用實(shí)例。如表1所示，例舉了線性表和圖的知識結(jié)構(gòu)。

表1 知識結(jié)構(gòu)整理舉例

學(xué)生通過知識點(diǎn)的梳理，增強(qiáng)了對理論知識點(diǎn)的理解；通過實(shí)例的引入，提高了他們分析問題、解決問題的能力，他們尤其享受到學(xué)以致用的成就感，大大增加了學(xué)習(xí)興趣。

3.2 針對學(xué)生實(shí)際，優(yōu)化教學(xué)方法[3]

3.2.1 注意多媒體技術(shù)和黑板板書的合理結(jié)合

多媒體教學(xué)信息量大、表現(xiàn)直觀，將一些概念、定義和程序動態(tài)效果借助于多媒體演示，這樣既可以節(jié)省時間，又可以讓學(xué)生更加直觀的看到程序執(zhí)行過程和結(jié)果；有些原理、算法則需要學(xué)生跟隨教師一步步的思考、推導(dǎo)及互動，這時候選用黑板則效果更佳。

并且可安排適當(dāng)課時，在課堂上借助于黑板進(jìn)行算法設(shè)計(jì)，借助于多媒體完成調(diào)試程序，通過一個完整的過程讓學(xué)生了解如何應(yīng)用知識點(diǎn)？怎樣分析功能？如何發(fā)現(xiàn)問題？怎樣掌握調(diào)試方法？不但能夠加深知識點(diǎn)的理解，也可以避免剛開始獨(dú)立編程時學(xué)生無所適從的困境。

3.2.2 采用分組學(xué)習(xí)的形式

學(xué)生學(xué)習(xí)該課程時普遍暴露出不愛動手實(shí)踐、不愿深入思考的問題，為了強(qiáng)化學(xué)生的主體地位，采用分組學(xué)習(xí)形式來促進(jìn)學(xué)生的思考、交流?？梢赃x擇一些有針對性的應(yīng)用課題，或者是教師的科研項(xiàng)目，或者參與程序設(shè)計(jì)大賽等，確保每位同學(xué)參與的興趣點(diǎn)，要求他們互相學(xué)習(xí)、共同討論。

教師對學(xué)生學(xué)習(xí)狀況的及時反饋和積極指導(dǎo)是激發(fā)他們自主學(xué)習(xí)的動力。教師可以通過課程網(wǎng)站、Email、電話等各種方式加強(qiáng)和學(xué)習(xí)小組的交流，針對算法靈活多變的特點(diǎn)，盡可能肯定學(xué)生的設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)其閃光之處，給出中肯的意見和建議，保護(hù)學(xué)生的積極性和原創(chuàng)性。

3.2.3 注重報告講座的激勵作用

現(xiàn)實(shí)中，“功利性”存在部分學(xué)生的學(xué)習(xí)中是不可避免的。他們認(rèn)為一些編程工具有用，很感興趣，專業(yè)基礎(chǔ)課看不到其直觀作用，不能引起學(xué)生的興趣。針對這種普遍現(xiàn)象，每屆學(xué)生開課初，教師可以邀請著名企業(yè)的資深工程師為學(xué)生們作報告，分析數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用領(lǐng)域，探討該課程在實(shí)際工作中的作用，強(qiáng)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的學(xué)習(xí)在就業(yè)及個人發(fā)展中的重要作用。

3.3 構(gòu)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，強(qiáng)化實(shí)踐能力

實(shí)踐是應(yīng)用型人才培養(yǎng)的一個重要環(huán)節(jié)。針對“由易到難”、“由簡入深”的學(xué)習(xí)規(guī)律，結(jié)合教學(xué)目標(biāo)，依據(jù)教學(xué)內(nèi)容，設(shè)置實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置為驗(yàn)證性、綜合性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性等四大實(shí)驗(yàn)類型，構(gòu)建層層遞進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)踐教學(xué)體系

驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)主要是掌握基本的實(shí)踐技能，加深學(xué)生對知識點(diǎn)的理解；通過綜合性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生獲取知識的能力，結(jié)合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中的多個知識點(diǎn)，將課程思想應(yīng)用到系統(tǒng)開發(fā)中；設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)主要是培養(yǎng)學(xué)生利用知識的能力，利用課程理論知識點(diǎn)去解決特定應(yīng)用問題，在學(xué)期末的課程設(shè)計(jì)中，由學(xué)生自主選擇教師提供的題目，自己定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、進(jìn)行算法分析和算法設(shè)計(jì)，最終提交能解決實(shí)際問題的程序；創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)主要是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，如何由舊知識建構(gòu)新知識?可以引導(dǎo)學(xué)生參加開放實(shí)驗(yàn)課程和校企合作項(xiàng)目。

3.4 充分利用資源，轉(zhuǎn)變考核方案

考試作為檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果的重要手段，《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程的考試長期以來以閉卷筆試為主。 但是作為一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)，最終應(yīng)該是通過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解決實(shí)際問題，我們做了以下改革嘗試：

一方面，增加階段性考核。通過增加階段性考核來分散期末考試的壓力保證課程每個階段的教學(xué)都能達(dá)到良好效果，避免平時松散、靠前突擊的學(xué)習(xí)方式，進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)習(xí)過程的管理，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性。

另一方面，拓寬平時成績評分依據(jù)。 平時成績除過考勤、作業(yè)、小組內(nèi)部考核之外，還可以參考多方面，包括參加教師科研項(xiàng)目、開放實(shí)驗(yàn)室、校企合作項(xiàng)目等的項(xiàng)目導(dǎo)師評價；參與學(xué)科競賽、與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法相關(guān)的各類競賽獲獎情況。

總之，一定要改正僅靠一張?jiān)嚲淼脑u價模式，在考核中加大實(shí)際應(yīng)用能力所占的比重。

4 結(jié)束語

計(jì)算機(jī)專業(yè)是IT行業(yè)重要組成部分，變化快、應(yīng)用性強(qiáng)、發(fā)展迅速。如何做到學(xué)以致用，使學(xué)生能夠較好適應(yīng)市場的需求，培養(yǎng)出高質(zhì)量的應(yīng)用型人才，是目前高等院校面臨的重要問題。作為專業(yè)基礎(chǔ)課，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)需要不斷改革，從而適應(yīng)信息時代的發(fā)展。實(shí)際上，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革的成功經(jīng)驗(yàn)，同樣適用于其相關(guān)課程，這對于應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案的實(shí)施具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

［1］耿國華.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)——用C語言描述[M].北京：高等教育出版社，2011.

［2］陳曉霞.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)中的案例巧用[J].計(jì)算機(jī)教育，2010（24）：61-62.

［3］孫惠杰,王明華.計(jì)算機(jī)應(yīng)用型人才培養(yǎng)研究[J].計(jì)算機(jī)教育，2011(13)：28-31.