機(jī)電工程類《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程的雙語(yǔ)教學(xué)探討

程藝苑++海濤++鄭揚(yáng)冰++李根全

摘要：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是機(jī)電工程類專業(yè)的必修專業(yè)課之一。針對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的特點(diǎn)和雙語(yǔ)教學(xué)的必要性，探討了雙語(yǔ)教學(xué)方法的改革與創(chuàng)新，為培養(yǎng)國(guó)際化的高素質(zhì)復(fù)合型專業(yè)人才奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；雙語(yǔ)教學(xué)；教學(xué)方法；教學(xué)改革；機(jī)電工程類

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）04-0089-03

Discussions on the Bilingual Teaching of Data Structures Course for Mechanical and Electrical Engineering

CHENG Yi-yuan，HAI Tao，ZHENG Yang-bing，LI Gen-quan

（School of Mechanical and electrical Engineering， Nanyang Normal University，Nanyang 473061，China）

Abstract： Data Structures is one of compulsory courses for mechanical and electrical engineering specialty. This paper discusses the reform and innovation of bilingual teaching methods based on the characteristics of data structure courses and the necessity of bilingual teaching， which lays the foundation for cultivating international high-quality compound talents.

Key words： data structures； bilingual teaching； teaching method； education reform； mechanical and electrical engineering

1 引言

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在計(jì)算機(jī)科學(xué)中是一門綜合性的專業(yè)基礎(chǔ)課，它不僅是一般程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，而且是設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)編譯程序、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)及其他系統(tǒng)程序的重要基礎(chǔ)，具有較強(qiáng)的理論性、實(shí)踐性和實(shí)用性。對(duì)于機(jī)電工程類專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，由于需要對(duì)單片機(jī)、PLC（Programmable Logic Controller可編程控制器件）設(shè)備、機(jī)器人等進(jìn)行大量的編程控制，所以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這門課程也成為機(jī)電工程類專業(yè)的必修專業(yè)課。我們針對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這門課程開(kāi)展雙語(yǔ)教學(xué)，有助于學(xué)生接觸更多的計(jì)算機(jī)相關(guān)的專業(yè)英文詞匯，增強(qiáng)英語(yǔ)實(shí)際應(yīng)用能力，從而使我們的教育與國(guó)際前沿接軌，培育出更多的具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的高素質(zhì)復(fù)合型機(jī)電工程類的專業(yè)人才。

2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程特點(diǎn)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是一門結(jié)合數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)之間的比較抽象的專業(yè)核心課程，它是算法分析與設(shè)計(jì)、操作系統(tǒng)、軟件工程、數(shù)據(jù)庫(kù)、編譯技術(shù)、計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課程的先行課程[1]，在形成學(xué)生編程能力與技巧方面起著非常重要的作用。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這門課程具有自身的以下特點(diǎn)。

2.1知識(shí)點(diǎn)多，抽象度高

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的知識(shí)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖 1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識(shí)結(jié)構(gòu)圖

從圖中我們可以發(fā)現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)相對(duì)比較分散，章節(jié)與章節(jié)內(nèi)容之間的聯(lián)系不大，但是卻有相通之處。比如在線性結(jié)構(gòu)（Linear Structure）中，線性表（List）是最常用且最簡(jiǎn)單的一種線性結(jié)構(gòu)，往往我們介紹線性表的抽象數(shù)據(jù)類型定義（ADT），順序存儲(chǔ)和鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)的實(shí)現(xiàn)，以及線性表的應(yīng)用。而后面章節(jié)介紹有關(guān)棧（stack）、隊(duì)列（queue）、數(shù)組（array）和串（string）的內(nèi)容的時(shí)候，它們屬于特殊的線性表，同樣也是通過(guò)抽象數(shù)據(jù)類型定義、存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)方式和應(yīng)用來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的學(xué)習(xí)，而這些都是基于線性表的相關(guān)知識(shí)。

另外，有關(guān)樹(shù)（tree）和圖（graphy）等非線性的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)，抽象程度比較高，很多概念和定義都比較難以理解，因此需要往往需要借助一些實(shí)際的應(yīng)用來(lái)進(jìn)行教學(xué)。

2.2 計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言密切相關(guān)

大部分的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教材中的大算法和描述都是基于計(jì)算機(jī)程序語(yǔ)言而編寫(xiě)，無(wú)論是C語(yǔ)言還是C++語(yǔ)言還是JAVA語(yǔ)言，都需要學(xué)生具有良好的編程基礎(chǔ)，這樣才能更容易更深刻的理解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中的相關(guān)內(nèi)容。如果學(xué)生前期的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言掌握的不夠熟練，基礎(chǔ)薄弱，那么對(duì)于學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程來(lái)說(shuō)，就會(huì)覺(jué)得比較困難?？梢?jiàn)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程和計(jì)算機(jī)編語(yǔ)言是密切相關(guān)的。

2.3 理論和實(shí)踐密切結(jié)合

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)的最終目的是培養(yǎng)學(xué)生的編程能力，為有效地設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)算法和解決工程技術(shù)問(wèn)題提供理論基礎(chǔ)。因此，教材中的理論知識(shí)需要大量的實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行輔助。學(xué)生通過(guò)各種基礎(chǔ)、驗(yàn)證和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，才能更深刻的理解各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用，以及各類算法的優(yōu)劣快慢。所以，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這門課程，理論和實(shí)踐教學(xué)密不可分。

3 雙語(yǔ)教學(xué)的必要性

《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020）》中第一次莊嚴(yán)提出要實(shí)施教育國(guó)際化的方針政策，而雙語(yǔ)教學(xué)是實(shí)現(xiàn)教育國(guó)際化的一種有效途徑。

在我校向應(yīng)用型高校轉(zhuǎn)型發(fā)展的前提下，培養(yǎng)高素質(zhì)具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的復(fù)合型人才是我們的最終目標(biāo)。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，需要大量既懂得機(jī)電類專業(yè)知識(shí)，又能夠進(jìn)行專業(yè)英語(yǔ)溝通的復(fù)合型人才[2]。因此，我們?cè)跈C(jī)電工程類人才培養(yǎng)的過(guò)程中，應(yīng)該適當(dāng)加入一些雙語(yǔ)教學(xué)課程來(lái)提高學(xué)生的專業(yè)英語(yǔ)的水平。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程和計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言如C語(yǔ)言是密不可分的，而C語(yǔ)言是全球通用，大部分的關(guān)鍵字和框架都是采用的英文進(jìn)行描述的，因此數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程非常適合開(kāi)展雙語(yǔ)教學(xué)。此外，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的相關(guān)內(nèi)容大部分都源于國(guó)際上著名的計(jì)算機(jī)科學(xué)家的成果，通過(guò)雙語(yǔ)教學(xué)，采用英文的邏輯思維來(lái)教授相關(guān)知識(shí)，可以促進(jìn)學(xué)生更深入的學(xué)習(xí)和理解[3]。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的雙語(yǔ)教學(xué)，可以加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)英語(yǔ)的意識(shí)，同時(shí)提高了外語(yǔ)技能，從而提高學(xué)生的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，也有利于深化素質(zhì)教育的改革。

4 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程雙語(yǔ)教學(xué)方法

4.1雙語(yǔ)教材選取

本課程選用的教材的是作者為Mark Allen Weiss的英文原版教材《Data Structures and Algorithm Analysis in C， Second Edition》[4]的影印版，該教材曾被評(píng)為世紀(jì)頂尖的30部計(jì)算機(jī)著作之一，教材英文表達(dá)簡(jiǎn)潔易懂，內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)覆蓋全面，風(fēng)格嚴(yán)謹(jǐn)。同時(shí)，選取機(jī)械工業(yè)出版社馮舜璽所譯的相對(duì)應(yīng)的中文版《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法分析——C語(yǔ)言描述》[5]以及清華大學(xué)出版社嚴(yán)蔚敏所著的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（C語(yǔ)言版）》[6]作為輔助教材和參考書(shū)，以此保證學(xué)生不會(huì)因?yàn)檎Z(yǔ)言的障礙而影響對(duì)課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)和理解。

4.2課堂教學(xué)模式

傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中多采用多媒體和板書(shū)的形式，主要是老師課堂講授的教學(xué)模式。隨著現(xiàn)代教學(xué)模式的不斷改革發(fā)展，我們針對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)雙語(yǔ)課程的相關(guān)特點(diǎn)，擬采用以下幾種教學(xué)模式。

4.2.1 中英結(jié)合

我們主要采用英文教材，中英文對(duì)照的教案和課件。在課堂講授過(guò)程中，涉及重要的概念、術(shù)語(yǔ)，盡量使用英語(yǔ)，但在一些復(fù)雜抽象難理解的問(wèn)題和算法中，可以采用中文解釋，中英文相結(jié)合的方式。盡量采用簡(jiǎn)單語(yǔ)法的句子，少用復(fù)雜句，以確保學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握。同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生課堂采用英文進(jìn)行提問(wèn)，以及和老師進(jìn)行溝通，在掌握鞏固教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，進(jìn)行英語(yǔ)口語(yǔ)的練習(xí)。

4.2.2 微課視頻

因?yàn)閿?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的知識(shí)點(diǎn)比較分散，可以根據(jù)知識(shí)模塊制作成比較容易被學(xué)生掌握的5-15分鐘的微課視頻[7]。當(dāng)學(xué)生在課堂上對(duì)某些知識(shí)點(diǎn)掌握不夠牢固的時(shí)候，就可以通過(guò)微課視頻進(jìn)行課下的學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)。另外，網(wǎng)絡(luò)上的各個(gè)主流MOCK平臺(tái)已經(jīng)有很多斯坦福大學(xué)、清華大學(xué)、北京大學(xué)等名牌高校的有關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的精品課程[8]，也可以引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)這些網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)來(lái)進(jìn)行自學(xué)和補(bǔ)充。

4.2.3 翻轉(zhuǎn)課堂

翻轉(zhuǎn)課堂是顛覆了傳統(tǒng)意義上的課堂教學(xué)模式的一種新型改革。我們考慮在一些章節(jié)采用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，把課堂的主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生，充分發(fā)揮學(xué)生的積極主動(dòng)性，鼓勵(lì)學(xué)生自己探索和掌握知識(shí)模塊。在課前把任務(wù)提前布置給學(xué)生，督促并要求學(xué)生完成并上交，這樣可以將學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和重難點(diǎn)及時(shí)地反饋給老師，在課堂上就能作出比較有針對(duì)性的講解和答疑[9]。另外，我們還可以在課堂上選擇一些可作為參考的英文書(shū)籍或英文網(wǎng)站推薦給學(xué)生，讓他們習(xí)慣在英文環(huán)境中尋求資源，還可以引導(dǎo)學(xué)生組成學(xué)習(xí)小組進(jìn)行擴(kuò)展知識(shí)的深入研究和思考。

除了上述三種教學(xué)模式的嘗試之外，我們?cè)谡n堂上將充分利用多媒體設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)資源，尤其是在講授樹(shù)、圖等相關(guān)章節(jié)時(shí)，利用動(dòng)畫(huà)、視頻等方式進(jìn)行演示，以此幫助學(xué)生能夠直觀的理解和掌握。

4.3實(shí)踐環(huán)節(jié)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這門課程關(guān)鍵在于實(shí)踐，即需要把所學(xué)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行應(yīng)用，所以課后的實(shí)踐環(huán)節(jié)必不可少。在實(shí)驗(yàn)課中，要求學(xué)生在電腦上運(yùn)用英文版的編程環(huán)境來(lái)進(jìn)行相關(guān)的編程和調(diào)試，及時(shí)地把課堂中所學(xué)的理論應(yīng)用于實(shí)踐中，將抽象化的知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)榫唧w實(shí)際的程序運(yùn)行，這樣可以極大地提高學(xué)生的興趣。例如，在棧的漢諾塔應(yīng)用、二叉樹(shù)中的HuffMan編碼應(yīng)用、圖的最短路徑應(yīng)用等這些問(wèn)題就可以進(jìn)行編程模擬。同時(shí)，我們激勵(lì)學(xué)生采用不同的算法來(lái)解決相同的問(wèn)題，然后進(jìn)行不同算法之間的比較。在實(shí)踐環(huán)節(jié)中，我們可以由易到難，先進(jìn)行教材中案例的一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，然后再進(jìn)行一些擴(kuò)展應(yīng)用案例的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)踐環(huán)節(jié)使學(xué)生對(duì)理論知識(shí)有更深刻的理解和掌握。

4.4課程考核

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)雙語(yǔ)課程的考核主要分為理論和實(shí)踐兩個(gè)部分。理論部分的考核主要采取英文閉卷考試的方式，題目主要涉及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)知識(shí)以及應(yīng)用相關(guān)的內(nèi)容，采用選擇題、判斷題、填空題以及綜合題等題型來(lái)進(jìn)行考核。實(shí)踐部分的考核主要采取上機(jī)編程的方式，根據(jù)教學(xué)的主要內(nèi)容，要求學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言進(jìn)行相關(guān)算法的編程實(shí)現(xiàn)，可以通過(guò)個(gè)人或者小組的形式來(lái)綜合考核。學(xué)生的最終成績(jī)是理論和實(shí)踐兩部分按照一定的比例進(jìn)行綜合，通過(guò)這個(gè)成績(jī)從而全面了解學(xué)生對(duì)于教學(xué)內(nèi)容的掌握和應(yīng)用情況。

5 總結(jié)

雙語(yǔ)教學(xué)是高等教育發(fā)展的一個(gè)大趨勢(shì)，本文主要針對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的特點(diǎn)，對(duì)雙語(yǔ)教學(xué)方法進(jìn)行了相關(guān)的探討。

我們機(jī)電工程學(xué)院在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程雙語(yǔ)教學(xué)的探索和改革才剛剛開(kāi)始，未來(lái)還有很多問(wèn)題需要解決。我們需要不斷提高自身的專業(yè)素養(yǎng)和英語(yǔ)水平，在教學(xué)過(guò)程中將科研經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，不斷摸索新的方法，進(jìn)行各種有益的嘗試。希望通過(guò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程雙語(yǔ)教學(xué)的開(kāi)展，使學(xué)生既能獲得信息科學(xué)類的專業(yè)知識(shí)，又能提高英語(yǔ)水平，從而成為社會(huì)需要的高水平復(fù)合型人才。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張銘，許卓群，楊冬青，等.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的知識(shí)體系和教學(xué)實(shí)踐[J].計(jì)算機(jī)教育，2004 （Z1）：89-91.

[2] 楊春杰，華文林，夏國(guó)宏，等.應(yīng)用型高校機(jī)電工程專業(yè)英語(yǔ)教學(xué)研究與實(shí)踐[J]. 湖北理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2016（1）：58-61.

[3] 尚蕾. 關(guān)于開(kāi)展“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程雙語(yǔ)教學(xué)的研究與實(shí)踐[J]. 電腦知識(shí)與技術(shù)， 2010，6（17）：4724-4725.

[4] Weiss M A. Data structures and algorithm analysis in C （2nd ed.）[M]. Addison-Wesley Longman Publishing Co. Inc.1996.

[5] （美）韋斯（Weiss， M. A.）. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法分析：C語(yǔ)言描述（第2版）[M]. 馮舜璽譯.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[6] 嚴(yán)蔚敏，吳偉民.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（C語(yǔ)言版）[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006.

[7] 朱文吉，王玉璽，劉玥.微視頻在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)中的應(yīng)用研究——以《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程為例[J].軟件導(dǎo)刊：教育技術(shù)，2015（4）：3-5.

[8] 張鈺莎.探討基于MOOC平臺(tái)的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].現(xiàn)代計(jì)算機(jī)，2014（25）：8-10.

[9] 王端.翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”雙語(yǔ)教學(xué)中的應(yīng)用與探討[J].新教育時(shí)代電子雜志：教師版，2014（30）.