計(jì)算機(jī)類專業(yè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革初探

張巨萍

摘 要：《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程是計(jì)算機(jī)類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，在其課程體系中占有重要地位。財(cái)經(jīng)類院校的該專業(yè)學(xué)生由于數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)的薄弱、個(gè)人學(xué)習(xí)的畏難心理以及課程本身相對(duì)抽象等因素影響，造成對(duì)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程中存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)部分的學(xué)習(xí)困難，嚴(yán)重影響了后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。本文從改進(jìn)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的教學(xué)方式入手，采用在大的邏輯結(jié)構(gòu)分類內(nèi)，以存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)為主線，邏輯結(jié)構(gòu)為輔線的教學(xué)模式，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)代碼設(shè)計(jì)的理解和使用。經(jīng)長期教學(xué)實(shí)踐表明，取得了較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；邏輯結(jié)構(gòu)；存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【文章編號(hào)】1008-1216（2016）03C-0084-02

一、問題的提出

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程是計(jì)算機(jī)類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課之一，在計(jì)算機(jī)類專業(yè)的課程體系中起著承上啟下的作用。該課程強(qiáng)調(diào)鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，提高其程序設(shè)計(jì)水平，是后續(xù)的編程類課程的基礎(chǔ)。對(duì)于學(xué)生實(shí)踐能力和理論水平的后續(xù)提高具有極其重要的作用。

存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)是《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程里實(shí)現(xiàn)算法功能的重要基礎(chǔ)。因?yàn)楹玫拇鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)能夠提高數(shù)據(jù)的存取效率，進(jìn)而提高算法的執(zhí)行效率。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)從邏輯上分為四種，分別是：集合結(jié)構(gòu)、線性結(jié)構(gòu)、樹形結(jié)構(gòu)以及圖（網(wǎng)）狀結(jié)構(gòu)。但主要講解的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)有兩種：順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)。目前的教學(xué)模式中，大都是以數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)為主線，依次介紹線性結(jié)構(gòu)、樹形結(jié)構(gòu)、圖狀結(jié)構(gòu)以及基礎(chǔ)的搜索和排序算法。在介紹每種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的過程中，討論其在不同的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)上的定義以及相關(guān)的實(shí)現(xiàn)算法。這種教學(xué)模式存在的主要問題就是容易造成學(xué)生在兩種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)上的混淆。例如，在線性結(jié)構(gòu)的教學(xué)中，首先進(jìn)行線性表的順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)——順序表的講解；接著再進(jìn)行線性表的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)——鏈表的講解。對(duì)于鏈表這部分內(nèi)容，學(xué)生在課程設(shè)計(jì)中，常常會(huì)出現(xiàn)使用順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行定義，而用鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)的算法實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)象。即：程序中在定義存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)時(shí)，使用順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)定義部分的代碼，但在算法實(shí)現(xiàn)過程中，使用的是鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的算法。常常是線性結(jié)構(gòu)尚未完全講授完，學(xué)生已經(jīng)陷入了混淆狀態(tài)。而在后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)中，只要出現(xiàn)兩種不同結(jié)構(gòu)的定義，學(xué)生就會(huì)出現(xiàn)混淆的情況。

二、問題產(chǎn)生的原因分析

在財(cái)經(jīng)類院校的計(jì)算機(jī)類專業(yè)課程設(shè)置中，《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是提高學(xué)生編程能力的重要課程之一。經(jīng)過對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中遇到問題的詳細(xì)分析，我們發(fā)現(xiàn)與其他院校的計(jì)算機(jī)類專業(yè)相比，財(cái)經(jīng)類院校計(jì)算機(jī)類專業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)中存在問題主要有以下幾方面的原因：

（一）學(xué)生個(gè)人的原因

在財(cái)經(jīng)類院校中，《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程是計(jì)算機(jī)類專業(yè)的學(xué)生所接觸到的第一門理論課，與語言課相比，較為抽象，另外還需要綜合利用先修課的內(nèi)容，因此，有比較嚴(yán)重的畏難心理。例如，有的學(xué)生由于先修語言課的學(xué)習(xí)有困難，程序設(shè)計(jì)的思維還沒有完全建立起來，這時(shí)，嘗試去編制更大規(guī)模的程序從學(xué)生心理上就是一個(gè)很難完成的任務(wù)。

（二）課程本身的問題

首先，由于《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程是介于數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)軟件以及計(jì)算機(jī)硬件之間的交叉課程，本身就是綜合了上述幾門課程知識(shí)的綜合性課程，如果其中有一門課程的知識(shí)掌握不到位，就會(huì)影響這門課的學(xué)習(xí)效果。其次，在程序設(shè)計(jì)語言課程中，由于指針這種數(shù)據(jù)類型比較抽象，不容易理解和想象，使用上也不如數(shù)組直觀，尤其是學(xué)生對(duì)于存儲(chǔ)地址的理解，不能與其生活中的地址進(jìn)行對(duì)比理解。另外，指針是鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)的核心類型，學(xué)生對(duì)單個(gè)的指針變量尚且不能較好地理解和使用，進(jìn)入《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》學(xué)習(xí)后，指針都被嵌套在結(jié)構(gòu)體或類中，更增加了學(xué)生的理解難度。由于課程的教學(xué)目的不同，先修語言課主要注重基本的變成思維和語法功能的掌握，而在《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》中則更加注重算法設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)和如何進(jìn)行數(shù)據(jù)的優(yōu)化存儲(chǔ)和高效存取。

（三）院校自身特點(diǎn)導(dǎo)致的問題

在財(cái)經(jīng)類院校中，學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)相對(duì)薄弱。計(jì)算機(jī)類專業(yè)課程對(duì)學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)有一定的要求，而財(cái)經(jīng)類院校由于文科類專業(yè)占較大比重，導(dǎo)致數(shù)學(xué)類課程的教學(xué)要求普遍較低，造成學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，從而對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的理解程度不夠，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果不佳；另外，硬件方面課程開設(shè)相對(duì)較少。與其他理工科院校相比，財(cái)經(jīng)類院校在硬件方面的師資和設(shè)備都相對(duì)薄弱，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)與硬件相關(guān)的課程時(shí)，理解深度不夠；這也間接造成了《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)中，學(xué)生對(duì)于存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的理解困難。

三、教學(xué)方法改進(jìn)和教學(xué)實(shí)驗(yàn)

（一）教學(xué)方法改進(jìn)

對(duì)于由前述原因造成的學(xué)生學(xué)習(xí)上的困難，可以根據(jù)困難產(chǎn)生原因來一一進(jìn)行解決。首先，針對(duì)由于學(xué)生先修課基礎(chǔ)不足的問題，可以對(duì)學(xué)生所需先修課的內(nèi)容進(jìn)行抽取整理，在課程開始時(shí)提供給學(xué)生作為課程的輔助材料，在學(xué)習(xí)過程中遇到困難可以隨時(shí)查閱，以免問題越積越多。其次，對(duì)于學(xué)生的思想困擾，需要在課程開始時(shí)，先進(jìn)行全面的課程概述，讓學(xué)生充分了解課程的目的和意義，重點(diǎn)與難點(diǎn)。在對(duì)課程有了清晰的認(rèn)識(shí)后，學(xué)生就會(huì)樹立“課程并不難，努力就能學(xué)會(huì)”的信念。同時(shí)，對(duì)于硬件基礎(chǔ)薄弱問題，也可以通過課堂講解的方式，將部分課程所涉及內(nèi)容用較少時(shí)間突出講解，也鼓勵(lì)學(xué)生使用手頭現(xiàn)有條件，觀察硬件設(shè)備，以得到直觀的印象。解決了學(xué)生的思想困擾與先修課理解不足所造成的問題，接下來，就可以尋求更容易為學(xué)生所接受的教學(xué)模式，以徹底解決學(xué)生存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的混淆問題。

在教學(xué)過程中，筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)于邏輯結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)比較清晰，容易接受。因此，在大的邏輯結(jié)構(gòu)分類內(nèi)，嘗試以存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)為主線，邏輯結(jié)構(gòu)為輔線進(jìn)行講解。還是以線性結(jié)構(gòu)教學(xué)為例，由于學(xué)生對(duì)線性表、棧以及隊(duì)列的各自邏輯特性把握比較清晰，但在程序?qū)崿F(xiàn)時(shí)，容易混淆順序存儲(chǔ)與鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)。因此，我們首先講解線性表、棧以及隊(duì)列的基本操作在順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)上的實(shí)現(xiàn)。通過對(duì)順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的反復(fù)類似的操作，學(xué)生對(duì)于順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的定義和使用有了比較深刻的理解和認(rèn)識(shí)。接下來進(jìn)行線性表、棧以及隊(duì)列的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)的教學(xué)，同時(shí)加強(qiáng)學(xué)生對(duì)于語言中指針等數(shù)據(jù)類型的理解。通過對(duì)線性結(jié)構(gòu)的這三種不同結(jié)構(gòu)在鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)上的反復(fù)實(shí)現(xiàn)，學(xué)生能夠形成清晰的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)概念，了解存儲(chǔ)器構(gòu)成，從而能夠游刃有余地進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和使用。

（二）教學(xué)實(shí)驗(yàn)

對(duì)內(nèi)蒙古財(cái)經(jīng)大學(xué)計(jì)算機(jī)信息管理學(xué)院2013級(jí)計(jì)科專業(yè)和電商專業(yè)的平行班分別進(jìn)行兩種教學(xué)法的授課，在線性結(jié)構(gòu)的教學(xué)結(jié)束后，通過上機(jī)試驗(yàn)和課程考試的結(jié)果，分別統(tǒng)計(jì)了對(duì)應(yīng)平行班在兩種教學(xué)法下，混淆了兩種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的同學(xué)人數(shù)，經(jīng)過比較研究，考察是否新的教學(xué)方法更適合于我校學(xué)生的學(xué)習(xí)程度。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示，計(jì)科專業(yè)的35名同學(xué)，有2人在實(shí)行新教法后出現(xiàn)了混淆現(xiàn)象，所占比例為5.7%；而平行班的37名同學(xué)，有8人出現(xiàn)了混淆現(xiàn)象，所占比例為21.6%。且實(shí)行新教法后，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣明顯提高，對(duì)課程后續(xù)內(nèi)容懼怕心理減輕。

四、結(jié)論

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是計(jì)算機(jī)類專業(yè)的核心基礎(chǔ)課，存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)則是該課程的重要核心內(nèi)容。學(xué)生對(duì)于存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的掌握直接影響著他們對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的學(xué)習(xí)效果，進(jìn)而影響后續(xù)課程的掌握和學(xué)習(xí)。但是在存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)中，由于種種原因，出現(xiàn)了對(duì)于兩種常用存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)在使用上的混淆?；诖藛栴}，在存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的教學(xué)過程中，引入在大的邏輯結(jié)構(gòu)范疇內(nèi)，以存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)為主線，以邏輯結(jié)構(gòu)為輔線的教學(xué)方法，使學(xué)生不再發(fā)生兩種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)在算法實(shí)現(xiàn)中的混淆問題，增強(qiáng)了學(xué)生的信心，提高了學(xué)習(xí)效率，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也拓展了他們的視野，在教學(xué)實(shí)踐中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，該方法取得了良好的教學(xué)效果。

基金項(xiàng)目：內(nèi)蒙古財(cái)經(jīng)大學(xué)2014年教育教學(xué)課題（JXC1416）。

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