“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)探討

王占鳳程 靖方 周

（1 巢湖學(xué)院，安徽 巢湖 238000）

（2 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，安徽 合肥 230039）

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)探討

王占鳳1程 靖2方 周1

（1 巢湖學(xué)院，安徽 巢湖 238000）

（2 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，安徽 合肥 230039）

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是關(guān)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)組織方式、數(shù)據(jù)關(guān)系等方面的計(jì)算機(jī)專業(yè)核心課程，文章從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)角度探討教學(xué)中所存在的問題，并對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)內(nèi)容和方法進(jìn)行歸納，提出解決思路。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法

1 引言

當(dāng)今計(jì)算機(jī)所研究的對(duì)象已經(jīng)從單一的數(shù)值，向字符、圖像、表格、視頻等具有特定邏輯關(guān)系的非數(shù)值型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變。這一情況直接改變了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)研究對(duì)象，即研究對(duì)象將從單一的數(shù)值型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成復(fù)雜的非數(shù)值型數(shù)據(jù)。由于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)中普遍存在研究對(duì)象的抽象化、復(fù)雜化理論知識(shí)，使得學(xué)生入門難，思維建立難。為此，如何提升“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”教學(xué)質(zhì)量，引導(dǎo)學(xué)生熟練完成各種算法構(gòu)建和程序?qū)崿F(xiàn)是課程教師的主要任務(wù)。本文結(jié)合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)情況進(jìn)行了探討。

2 教學(xué)中存在的問題

在計(jì)算機(jī)專業(yè)眾多課程中，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一直處于核心地位，但其抽象的知識(shí)結(jié)構(gòu)，復(fù)雜的前驅(qū)課程，使得數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)成為課程設(shè)置中既難教又難學(xué)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程。目前該課程在教學(xué)中主要存在以下問題：

2.1 抽象復(fù)雜的課程內(nèi)容

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的抽象性主要體現(xiàn)在抽象的數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)；抽象的算法與可執(zhí)行程序的轉(zhuǎn)換；抽象的偽代碼描述算法思想等方面[1]。同時(shí)，抽象的理論知識(shí)還要求任課教師在有限的課時(shí)內(nèi)完成教學(xué)任務(wù)，客觀上從教和學(xué)兩方面均增加了難度。

2.2 難以入門的課程實(shí)驗(yàn)

多數(shù)高校培養(yǎng)方案是先設(shè)置程序設(shè)計(jì)前驅(qū)課程[2]，普遍采用面向過程的C語言。而當(dāng)今社會(huì)應(yīng)用多為面向?qū)ο蟮恼Z言，這種設(shè)置方案與社會(huì)需求的偏差導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生疑慮和抵觸情緒，使得原本抽象的學(xué)習(xí)內(nèi)容和課程實(shí)驗(yàn)，在教學(xué)初期就進(jìn)一步增加了難度，學(xué)生難以入門。

2.3 難以理解的課程設(shè)計(jì)

高校數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)大綱中都明確學(xué)生在掌握理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，利用程序設(shè)計(jì)語言解決基本的實(shí)際問題，以實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的形式上機(jī)實(shí)現(xiàn)小型設(shè)計(jì)實(shí)例。既能加深學(xué)生理解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)理論知識(shí)，又能促進(jìn)學(xué)生熟練運(yùn)用程序設(shè)計(jì)語言。而實(shí)際的教學(xué)難點(diǎn)是多數(shù)學(xué)生在未建立計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)思維的情況下便進(jìn)入“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的學(xué)習(xí)。尤其在實(shí)驗(yàn)課中尤為明顯，導(dǎo)致學(xué)生很容易失去信心。

2.4 單調(diào)乏味的教學(xué)模式

目前，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程主要是以理論教學(xué)為主，實(shí)驗(yàn)課程為輔的傳統(tǒng)教學(xué)模式。一方面，理論課主要講授各種邏輯結(jié)構(gòu)的算法分析與設(shè)計(jì)，較少采用案例教學(xué)、啟發(fā)式教學(xué)和任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)法，缺乏互動(dòng)式教學(xué)模式。很難建立起學(xué)生對(duì)理論知識(shí)學(xué)習(xí)的興趣。另一方面，實(shí)驗(yàn)課程主要實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)知識(shí)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，缺乏與實(shí)際問題相聯(lián)系，即使在實(shí)驗(yàn)之后，學(xué)生會(huì)仍然迷茫學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的意義之所在。

2.5 畏懼排斥的學(xué)習(xí)情緒

抽象的理論知識(shí)和復(fù)雜的編程實(shí)驗(yàn)導(dǎo)致多數(shù)學(xué)生產(chǎn)生一定的畏懼排斥情緒，如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，建立主動(dòng)學(xué)習(xí)的氛圍，成為該課程教學(xué)的主要目標(biāo)。根據(jù)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生的畏懼排斥心理主要源于前驅(qū)課程的薄弱，沒有掌握良好的編程能力和抽象數(shù)據(jù)分析能力，以至于加大了教師消除學(xué)生畏難情緒的難度，嚴(yán)重影響“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的學(xué)習(xí)效果。

2.6 課程考核的局限性

多數(shù)高校數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程考核僅局限于期末的閉卷理論考試，忽略了考察學(xué)生的實(shí)踐能力。盡管算法分析設(shè)計(jì)題在試卷中占有較大比重，也僅限于考察學(xué)生的算法思維能力，能否調(diào)試運(yùn)行也都無法定性討論。特別是，這種考核方式也誤導(dǎo)了學(xué)生的學(xué)習(xí)重心，重理論知識(shí)，輕編程實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，無法全面、準(zhǔn)確衡量學(xué)生的知識(shí)水平。

上述問題的形成既有學(xué)生自身學(xué)習(xí)的內(nèi)在原因，也有課程教學(xué)、引導(dǎo)的外因。本文將從教學(xué)實(shí)踐中研究“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的教學(xué)方法和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，探討新的教學(xué)思路。

3 教學(xué)過程中需要探討的問題

3.1 教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)內(nèi)容難點(diǎn)多、關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，如何在有限的課時(shí)內(nèi)對(duì)課程合理編排，并提升教學(xué)效果，為此，必須對(duì)教學(xué)內(nèi)容精心細(xì)化，學(xué)練結(jié)合。

3.1.1 重在基礎(chǔ)，突出重難點(diǎn)

根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程特點(diǎn)，授課教師應(yīng)重在基礎(chǔ)，突出重難點(diǎn)。從實(shí)際教學(xué)情況出發(fā)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容做合理提煉，能使學(xué)生緊扣重點(diǎn)，觸類旁通。本課程的教學(xué)內(nèi)容主要分布在以下模塊,如表1所示，其中給出對(duì)應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的算法分析和設(shè)計(jì)。

表1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)常用算法教學(xué)知識(shí)點(diǎn)的分布

3.1.2 多元化的語言描述

目前，多數(shù)社會(huì)應(yīng)用軟件開發(fā)使用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言，而高校教學(xué)為引導(dǎo)學(xué)生打牢專業(yè)基礎(chǔ)，多采用面向過程式設(shè)計(jì)語言。為拓寬學(xué)生視野，增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，在教學(xué)過程適當(dāng)使用對(duì)象式語言編譯算法。但必須向?qū)W生明確,建立算法思維是主要目標(biāo)，語言種類只是方法。

3.1.3 因材施教

高校專業(yè)課程對(duì)教學(xué)方法具有導(dǎo)向作用，完善的教學(xué)大綱和培養(yǎng)方案，應(yīng)根據(jù)關(guān)聯(lián)課程開設(shè)情況和學(xué)生前期課程掌握情況為基準(zhǔn)，在教學(xué)過程中應(yīng)增加示范教學(xué)。授課過程適當(dāng)采用動(dòng)態(tài)調(diào)整的教學(xué)思路，進(jìn)行因材施教，將使學(xué)生對(duì)抽象的算法進(jìn)行更深刻的認(rèn)識(shí)，從而達(dá)到更好的教學(xué)效果。

3.2 實(shí)踐環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一門理論和實(shí)踐并重的綜合性課程[3]，只有加強(qiáng)實(shí)踐編程教學(xué)，才能加深對(duì)抽象理論的理解。因此，實(shí)踐教學(xué)成為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的必要環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)方案合理的安排，有利于學(xué)生的理解和掌握。同時(shí)，還應(yīng)根據(jù)不同的學(xué)生素質(zhì)和不同的培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)不同的實(shí)驗(yàn)方案，才能達(dá)到理想教學(xué)的效果。

3.2.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)主要目的是通過實(shí)踐來培養(yǎng)學(xué)生分析問題、算法設(shè)計(jì)、實(shí)踐驗(yàn)證等能力。幫助學(xué)生獨(dú)立于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教科書，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用要求，通過詳細(xì)的實(shí)例分析和循序漸進(jìn)式描述來啟發(fā)學(xué)生。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以順序安排教學(xué)課程為基礎(chǔ)，在后續(xù)試驗(yàn)中逐步引用前述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，不僅能全面、直觀的向?qū)W生呈現(xiàn)學(xué)習(xí)成果，還能加深前期學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解和運(yùn)用。例如，一元多項(xiàng)式的運(yùn)算，就可以很好的聯(lián)系學(xué)生對(duì)加減乘進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，又練習(xí)鏈表的存儲(chǔ)和鏈表的合并等相關(guān)知識(shí)。

3.2.2 實(shí)驗(yàn)課的合理安排

實(shí)驗(yàn)時(shí)間合理的安排是實(shí)驗(yàn)效果的有力保障，主要涉及課時(shí)量和時(shí)間節(jié)點(diǎn)兩大因素，在條件受限的情況下，一周至少確保安排兩節(jié)至四節(jié)實(shí)驗(yàn)課。授課教師在確保試驗(yàn)內(nèi)容的情況下，應(yīng)詳細(xì)記錄學(xué)生的常見錯(cuò)誤，并及時(shí)更正學(xué)生不良編程習(xí)慣。

3.2.3 實(shí)驗(yàn)課教學(xué)方法的改進(jìn)

為了讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，應(yīng)從細(xì)化整個(gè)試驗(yàn)規(guī)程入手，尤其強(qiáng)調(diào)試驗(yàn)準(zhǔn)備期的重要性：授課教師應(yīng)提前發(fā)放實(shí)驗(yàn)資料，督促學(xué)生利用課余時(shí)間吃透試驗(yàn)內(nèi)容，所用知識(shí)點(diǎn)和操作難點(diǎn)；在試驗(yàn)課中，教師必須抽出適當(dāng)時(shí)間以互動(dòng)式教學(xué)，指導(dǎo)學(xué)生正確使用基礎(chǔ)算法，避免學(xué)生思路不清，錯(cuò)用、亂用各項(xiàng)知識(shí)；在實(shí)驗(yàn)完成后,老師一定要檢查學(xué)生的完成情況,特別是要避免只看結(jié)果，忽略內(nèi)容的常見考核方法，強(qiáng)調(diào)試驗(yàn)報(bào)告實(shí)時(shí)提交的原則，仔細(xì)批閱實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容，找出共性問題，再反饋教學(xué)。

3.3 教學(xué)方法的探討

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”抽象性和理論性較強(qiáng)，多數(shù)學(xué)生短時(shí)間內(nèi)既不能深入理解理論知識(shí)，更難形成算法思維，學(xué)起來枯燥、無味。為此，需要靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法，以激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和積極性，培養(yǎng)其分析、解決實(shí)際問題的能力。

3.3.1 多媒體輔助教學(xué)

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程涉及到形式語言與自動(dòng)機(jī)理論，主要包括一些經(jīng)典的語法、語義分析算法。這些理論和算法抽象復(fù)雜，不易理解。為此，需要借助多種輔助教學(xué)手段，如CAI課件、CAI教學(xué)系統(tǒng)和教學(xué)網(wǎng)站等。這樣可以把抽象的理論形象化，把知識(shí)講解化靜為動(dòng)，寓教于樂，培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.3.2 師生互動(dòng)式教學(xué)

教學(xué)是由“教”與“學(xué)”兩方面構(gòu)成的，師生互動(dòng)才能“教”“學(xué)”相長，提高教學(xué)效果[4]。在課堂上，應(yīng)采用“啟發(fā)式”“討論式”“提問式”等多種教學(xué)模式，以拓展學(xué)生思維，引導(dǎo)其積極思考；課后，適當(dāng)利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，以多樣的形式及時(shí)獲取學(xué)生對(duì)教學(xué)活動(dòng)反饋建議，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)調(diào)整教學(xué)進(jìn)程。作為補(bǔ)充，授課教師可周期性的組織研討會(huì)，一方面是答疑，另一方面逐步介紹編譯領(lǐng)域的新問題、新動(dòng)向，不斷提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。

3.4 理論與實(shí)驗(yàn)教材的建設(shè)

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”經(jīng)典教材比比皆是，適合我院學(xué)生實(shí)踐能力的實(shí)驗(yàn)教材卻不多，根據(jù)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容的設(shè)計(jì)，有必要編寫“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程實(shí)驗(yàn)教材。

3.5 慕課的興起

網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)已經(jīng)是目前較為流行的一種良好的教學(xué)手段。根據(jù)慕課搭建的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)的各個(gè)環(huán)節(jié)。慕課是針對(duì)目前中國高校而定制搭建的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)，可以很好的實(shí)施多教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)碎片化學(xué)習(xí)，真正使用互聯(lián)網(wǎng)互動(dòng)學(xué)習(xí)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程可以利用慕課網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)來豐富學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)容，同時(shí)增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

4 結(jié)束語

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在計(jì)算機(jī)專業(yè)及其多學(xué)科交叉專業(yè)中的地位是不可撼動(dòng)的。通過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的學(xué)習(xí)，可使得學(xué)生獲得對(duì)實(shí)際問題的分析和設(shè)計(jì)的初步能力，為后續(xù)算法分析與設(shè)計(jì)這門課程起到鋪墊作用。結(jié)合多年的實(shí)踐教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，在此分析了“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)中提出的六個(gè)問題，期望在今后的教學(xué)中能達(dá)到較好的教學(xué)效果。

[1]嚴(yán)蔚敏，吳偉民.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（C語言版）[M].北京:清華大學(xué)出版社，2008:3-5.

[2]張敬芝.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革研究[J].長春師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，（3）:8-10.

[3]蘇仕華，魏韋巍，王敬生，等.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2009:2-5.

[4]吳其林.“編譯原理”課程的教學(xué)探討[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2012，（2）:408-410.

A BRIEF DISCUSSION ON THE TEACHING OF DATA STRUCTURE

WANG Zhan-Feng1CHENG Jing2FANG Zhou1
（1 Chaohu College,Chaohu Anhui 238000）
（2 Anhui Agricultural University,Hefei Anhui 230039）

Data structure is the core course of computer major on data storage,data organization and data relationships.The paper discusses the problems existing in the teaching from the perspective of data structure course teaching and summarizes the teaching contents and methods of data structure,with the corresponding solutions put forward.

Data Structure；Teaching content；Teaching method

G642.0

A

1672－2868（2016）06－0111－04

責(zé)任編輯、校對(duì)：李 曉

2016-10-12

安徽省高校校級(jí)教學(xué)研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：ch13kcjgxm24）；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：11401056）；安徽省高等學(xué)校省級(jí)教學(xué)研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2015jyxm325）；安徽省校企合作實(shí)踐教育基地項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2015sjjd021）；安徽省高校省級(jí)教學(xué)研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2014jyxm331）；安徽省省級(jí)特色專業(yè)（項(xiàng)目編號(hào)：2013tszy020）；巢湖學(xué)院人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)區(qū)（項(xiàng)目編號(hào)：ch12syq02）

王占鳳（1984-），女，安徽六安人。巢湖學(xué)院信息工程學(xué)院，講師。研究方向：數(shù)據(jù)挖掘和信息安全。