基于信息素質教育的“數(shù)據(jù)結構”課程教學研究與實踐

劉合兵，尚俊平，翁 梅

(河南農業(yè)大學 計算機科學與技術系，河南 鄭州 450046)

基于信息素質教育的“數(shù)據(jù)結構”課程教學研究與實踐

劉合兵，尚俊平，翁 梅

(河南農業(yè)大學 計算機科學與技術系，河南 鄭州 450046)

在“數(shù)據(jù)結構”課程的課前、課中、課后引入信息素質教育，引導學生檢索圖書館、網(wǎng)上課程、論壇等信息資源并利用它們進行拓展學習。實踐證明，基于信息素質教育的課程教學模式培養(yǎng)了學生的信息素質、學習能力和創(chuàng)新能力，有效提高了教學質量。

數(shù)據(jù)結構；信息素質教育；核心課程

DOI號：10.13320/j.cnki.jauhe.2016.0163

“數(shù)據(jù)結構”是計算機類專業(yè)的核心必修課程，在整個計算機專業(yè)教學體系中處于舉足輕重的地位[1]?！皵?shù)據(jù)結構”是操作系統(tǒng)、軟件工程、數(shù)據(jù)庫概論、編譯原理、計算機圖形學等專業(yè)課程的先行課程[1-4]。作為核心課程之一，“數(shù)據(jù)結構”課程的教學工作備受各高校重視。如何在教學中利用有限課時提高教學質量和培養(yǎng)學生學習能力、動手能力及創(chuàng)新能力是教學研究的重點。

“數(shù)據(jù)結構”課程以問題求解為導向，貫穿數(shù)據(jù)結構理論、抽象和設計的三個形態(tài)，強調圍繞抽象數(shù)據(jù)類型的有效表述，建立數(shù)據(jù)結構的邏輯結構、存儲結構和運算的有機聯(lián)系[1]。在“數(shù)據(jù)結構”課程教學中，學生普遍反映課程理論性太強，內容過于抽象，類語言算法難以理解，解決實際問題時不知從何處下手，對課程學習有畏難情緒。筆者在認真分析課程特點和以往教學中存在問題的基礎上，立足課堂，以切實提高教學質量、培養(yǎng)學生能力為目標，從學習資源拓展及利用入手，將專業(yè)課程教學與信息素質教育融合，設計并實踐了基于信息素質教育的“數(shù)據(jù)結構”課程教學方案。

信息素質最早由美國信息產業(yè)協(xié)會會長波爾(Paul Zurkowski)于1974年提出，并被概括為“利用大量的信息工具及主要信息源使問題得到解答的技術和技能”[5,6]。信息素質教育的根本目標是使受教育者獲得較強的信息素質。

在基于信息素質教育的“數(shù)據(jù)結構”課程教學實踐中，把信息素質教育貫穿于教學的每一個環(huán)節(jié)，讓學生了解和課程學習相關的信息資源，掌握利用各種信息工具和信息資源的能力并拓展課堂學習。實踐證明，基于信息素質教育的“數(shù)據(jù)結構”課程教學不僅取得了良好的教學效果，而且提高了學生的信息素質，有效培養(yǎng)了學生的學習能力、動手能力及創(chuàng)新能力。

一、方案設計

筆者分別從課前、課中、課后3個環(huán)節(jié)引入信息素質教育。

課前環(huán)節(jié)：教師在常規(guī)備課，比如寫教案、制作課件等之外，收集與課程學習相關的信息資源、信息工具，制作介紹及使用信息資源和信息工具的課件。

課中環(huán)節(jié)：在課堂教學中，介紹和課程相關的各種信息資源，結合課程內容，在信息資源的使用方面進行拓展，培養(yǎng)信息意識，引導學生在學習“數(shù)據(jù)結構”課程時充分利用信息資源；實驗課中適當安排學生學習、利用各種信息資源的時間。

課后環(huán)節(jié)：結合教學內容布置作業(yè)，要求學生利用信息資源鞏固學習，完成作業(yè)，提高對學生自主學習的要求，有效提高課程學習質量。通過有針對性的信息檢索和利用實踐，提升學生的信息能力，為后續(xù)課程的學習、畢業(yè)實習、論文寫作及科學研究打下良好的基礎。

二、方案實施

筆者所在學校計算機專業(yè)“數(shù)據(jù)結構”課程在第三學期開課，課程總課時為80學時(其中理論課60學時，實驗課20學時)。

(一)課前收集各種信息資源

了解信息資源、具有信息意識是利用信息解決問題的前提。筆者從以下幾個方面對“數(shù)據(jù)結構”課程的相關信息資源進行了整理。

1.教學參考書。教學參考書是重要的課程資源，含有豐富的教學資料，對教師的備課和學生拓展學習具有不可忽視的作用。這里所指的參考書包括紙質圖書和電子圖書。筆者檢索學校圖書館書目和超星數(shù)字圖書館的電子圖書書目中與“數(shù)據(jù)結構”課程相關的書籍，除了選擇本人備課使用外，還整理出參考書的檢索和使用方法，列出適合學生使用的參考書單。

2.“數(shù)據(jù)結構”課程網(wǎng)站?！皵?shù)據(jù)結構”課程網(wǎng)站主要包括網(wǎng)上課堂、各級精品課程網(wǎng)站及MOOC資源。

網(wǎng)上課堂：有清華大學嚴蔚敏教授的“數(shù)據(jù)結構網(wǎng)上課堂”， MIT的高級數(shù)據(jù)結構公開課(https://courses.csail.mit.edu/6.851/spring14/)等。

精品課程網(wǎng)站：目前國家精品課程資源網(wǎng)課程中心收錄的和“數(shù)據(jù)結構”相關的課程如“數(shù)據(jù)結構”、“數(shù)據(jù)結構與算法分析”等共102個[7]。這些網(wǎng)站上共享了教學課件、電子教案、教學設計、教學錄像、實驗實踐、例題習題、文獻資料、試卷、參考書目等各種資源。

MOOCs(Massive Online Open Courses，大型開放式網(wǎng)絡課程)的興起為學生提供了豐富的課程資源。以開設“數(shù)據(jù)結構”課程為例，在中國大學MOOC、MOOC學院、學堂在線等網(wǎng)站上搜索“數(shù)據(jù)結構”，可以搜索到中外名校的MOOCs課程資源。

3.期刊、學位論文。圖書館引進的CNKI期刊全文數(shù)據(jù)庫、萬方期刊博碩論文、維普期刊全文數(shù)據(jù)庫等是連續(xù)動態(tài)更新的期刊全文數(shù)據(jù)庫，收錄國內幾千種重要期刊，涵蓋自然科學、工程技術、農業(yè)、哲學、醫(yī)學、人文社會科學等各個領域，是學生拓展學習及進行科學研究的重要資源。

4.技術論壇?！皵?shù)據(jù)結構”課程實踐性強，學生在編程實踐過程中會遇到各類問題，如果教師不能及時答疑，學生則可通過論壇這個平臺向其他學者請教、學習、交流，解決自己學習中的問題。常用的有CSDN論壇數(shù)據(jù)結構與算法版面、ITeye綜合技術論壇數(shù)據(jù)結構版面等。

5.本校課程網(wǎng)站。筆者所在的課程教學團隊申報了校精品課程(現(xiàn)已升級為校精品資源共享課)，建立了“數(shù)據(jù)結構”課程網(wǎng)站，將整理、搜集到的各種教學資源共享到網(wǎng)上供學生學習參考。

“數(shù)據(jù)結構”作為專業(yè)課程，課堂上不可能占大塊時間講授信息資源及利用，因此，制作相關信息資源介紹和使用的課件對指導學生學習非常必要。課前環(huán)節(jié)完成以上相關資源的收集整理，并設計制作資源介紹與利用的課件。

(二)課中推薦和訓練學生利用信息資源

開展基于信息素質教育的教學實踐，關鍵在課中，關鍵在培養(yǎng)意識，關鍵在實踐，學以致用。

1.上好第一堂課，培養(yǎng)意識 ?！昂玫拈_端是成功的一半”，上好第一堂課是有效開展基于信息素質教育教學的基礎。第一堂課除了介紹課程概述、教學目標、教學內容、教學參考資料、教學安排等內容外，重要的是把基于信息素質教育的教學理念傳遞給學生，展示與課程相關的信息工具及信息資源利用的課件，引導學生利用各種信息資源輔助和拓展課程學習。

第一堂課重點介紹推薦給學生的信息資源，包括教學參考書和課程網(wǎng)站。簡單演示如何檢索利用圖書館書目信息，如何閱讀電子圖書，課程網(wǎng)站的檢索方法及網(wǎng)站上資源的下載和利用。通過與課程相關信息資源的檢索和利用，培養(yǎng)和提高學生獲取信息、學習新知識的能力，使學生的學習不局限于一本教材和幾本參考書，在學習中遇到問題時能有的放矢，并且可以在時間和空間上對課堂學習進行有效拓展。

2.結合教學內容利用信息資源，培養(yǎng)興趣。在教學過程中，引導學生檢索和利用信息資源，打開學生思路。

比如，在講到串的模式匹配算法時，首先結合Word中的查找功能把基本概念講清楚。然后對給定的BF算法和KMP算法進行講解，分析它們的時間復雜度。之后，引導學生討論，看能否對算法提出改進。然后再利用圖書館的中國知網(wǎng)(CNKI)或維普期刊檢索系統(tǒng)檢索相關論文，并將檢索到的論文如《KMP算法分析與模式串的結構設計》《一種改進的KMP高效模式匹配算法》及《改進的KMP算法在生物序列模式自動識別中的應用》等文獻推薦給學生。通過演示，給學生介紹相關信息資源，引導學生學會檢索文獻，多看文獻，借鑒學習他人的研究成果，對自己感興趣的問題進行深入研究。同時將BM、RK等模式匹配算法介紹給學生，引導學生進一步查閱相關文獻資料，拓展教材內容，加強課程的深度和廣度，使他們充分認識到模式匹配算法在網(wǎng)絡入侵檢測、圖形圖像檢索等方面的應用，激發(fā)他們的學習興趣，培養(yǎng)學以致用、實踐創(chuàng)新的精神。

3.強化信息素質訓練，學以致用。在實驗課上安排適當時間，提供條件讓學生對與課程學習相關的信息資源進行了解和利用；結合教學內容，布置相應的作業(yè)，要求學生查閱文獻；布置安排課堂討論，要求學生在討論之前利用信息工具和信息資源自主學習指定內容。

“數(shù)據(jù)結構”是一門實踐性很強的課程，學生既要學好理論知識，又要學會分析數(shù)據(jù)結構的性質，編寫出結構清晰、正確易讀的算法。筆者在教學設計上，把對學生的要求具體化為一項項實際任務，包括基本算法和應用型的題目，以完成任務帶動實踐，培養(yǎng)學生動手能力。應用型題目與實際生活聯(lián)系密切，在提高學生學習興趣的同時，也加強了他們對知識點的理解。對于學生來說，達到老師要求是一個循序漸進的過程。筆者通過一些經(jīng)典例子使學生理解數(shù)據(jù)結構的意義、學習的方法，并給學生介紹網(wǎng)上論壇、百度搜索引擎等，鼓勵學生遇到問題通過以上平臺及工具積極解決問題。

(三)課后訓練與指導

多途徑課后指導是對學生課后訓練、自主學習、拓展學習的有力支持。定期組織學生交流學習成果，歸納學生在學習中遇到的問題，提出解決問題的方案，引導學生通過進一步信息檢索解決自己的問題。同時建立課程學習微信群(早期為QQ群)，方便學生討論問題，學習交流。課下同學們還可以通過E-mail等形式與老師單獨交流。鼓勵學生在課堂討論中積極發(fā)言。引導學生積極申報大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，提升科研能力和水平。邀請有研究能力或對科研感興趣的學生參與教師主持的科研項目；對邏輯思維能力和實踐動手能力強的學生，則引導他們積極參加ACM、藍橋杯等學科競賽。

三、實施效果

(一) 學習能力提高

開展基于信息素質教育的教學實踐，比較明顯的特點是學生參與課堂更活躍，學習效果更好。由于學生了解學習資源，提升了拓展學習的能力，都能較好完成老師的要求，參與課堂的積極性更高。

(二)創(chuàng)新能力增強

在教學實施過程中，培養(yǎng)了學生的信息意識，刺激其在學業(yè)與發(fā)展、學術研究等方面的需求。筆者所帶的本科生在畢業(yè)設計時，主動地進行信息收集獲取，分別在模式匹配算法的改進和圖的最短路徑問題等方面進行了研究，完成了《一種改進的BM模式匹配算法》《對BM模式匹配算法的改進》和《城市公交查詢系統(tǒng)算法的研究與實現(xiàn)》等論文。

(三)學科競賽成績顯著

積極引導學生參加學科競賽。近幾年來，形成了學生積極參加學科競賽、積極參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的氛圍。2012年至今共有80多人次在“藍橋杯”全國軟件和信息技術專業(yè)人才大賽、甲骨文杯Java程序設計大賽、ACM程序設計大賽中獲得省級以上獎勵，其中18人次獲得國家級獎勵。

四、結語

信息素質教育是高等教育各專業(yè)課程體系的前提和基礎。學生的信息素質能力對學生今后的學習和生活將產生積極、深遠的影響。本文設計和實踐了基于信息素質教育的“數(shù)據(jù)結構”課程教學，在課前備課過程中收集和課程相關的信息資源；課中給學生介紹信息資源及使用方法，通過有針對性的訓練，引導學生檢索與利用圖書、精品課程、期刊、學位論文等文獻資源及網(wǎng)絡資源進行課程學習和解決實際問題；課后引導學生進行拓展學習，開展多途徑答疑交流。幾個學期的教學實踐證明，基于信息素質教育的“數(shù)據(jù)結構”課程教學模式有效促進了學生信息素質、學習能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

本文在計算機專業(yè)本科學生的“數(shù)據(jù)結構”課程教學中進行了實踐，取得了良好效果。今后，應繼續(xù)開展計算機課程教學與信息素質教育融合模式的研究與實踐，并在其他課程及專業(yè)中進行推廣。

[ 1 ] 張銘,耿國華,陳衛(wèi)衛(wèi),等.數(shù)據(jù)結構與算法課程教學實施方案[J].中國大學教學,2011(3):56-60.

[ 2 ] 劉馨月,張憲超,于紅.數(shù)據(jù)結構與算法核心課程建設[J].計算機教育,2011(6):65-68.

[ 3 ] 殷人昆,鄧俊輝.清華大學“數(shù)據(jù)結構”精品課程建設[J].計算機教育,2006(5):20-22.

[ 4 ] 張銘,許卓群,楊冬青,等.數(shù)據(jù)結構課程的知識體系和教學實踐[J].計算機教育,2004(2):89-91.

[ 5 ] 尚俊平,劉合兵.在專業(yè)課教學中培養(yǎng)學生的信息素質[J].計算機教育,2010(8):14-16.

[ 6 ] 郭太敏.論信息素質與人才培養(yǎng)[J].中國圖書館學報,2002,28(3):81-83.

[ 7 ] 國家精品課程資源中心[EB/OL].http://resource.jingpinke.com/.2015-10-15.

(編輯：王 佳)

2016-07-13

河南農業(yè)大學高等教育教學改革研究項目(編號：校政教[2012]3號)；河南農業(yè)大學2016年高等教育科學研究課題(編號：20160307)。

劉合兵(1972-)，男，河南臺前人，碩士，副教授，主要研究方向：信息檢索、數(shù)據(jù)挖掘。

G642.0

A

1008-6927(2016)06-0055-04