基于考研知識(shí)點(diǎn)分析的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)改革研究

程彩鳳，林德樹

(長(zhǎng)江大學(xué) a.工程技術(shù)學(xué)院 信息工程學(xué)院；b.計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州 434023)

基于考研知識(shí)點(diǎn)分析的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)改革研究

程彩鳳a，林德樹b

(長(zhǎng)江大學(xué) a.工程技術(shù)學(xué)院 信息工程學(xué)院；b.計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州 434023)

針對(duì)當(dāng)前《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)內(nèi)容和側(cè)重點(diǎn)與考研內(nèi)容和側(cè)重點(diǎn)不一致的問題，分析了近年的考研真題知識(shí)點(diǎn)的具體分布情況以及課程的知識(shí)體系，探討了該課程的教學(xué)內(nèi)容和方法，提出了采用啟發(fā)式和結(jié)合題庫(kù)練習(xí)的教學(xué)方法，有重點(diǎn)、分步驟地將考研知識(shí)點(diǎn)融合到日常教學(xué)實(shí)踐中，實(shí)現(xiàn)一種教學(xué)效果與考試成績(jī)并重的雙贏模式。

考研知識(shí)點(diǎn)；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；教學(xué)改革研究

1 引言

近幾年來(lái)考研人數(shù)逐漸增長(zhǎng)，《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程作為計(jì)算機(jī)及其相關(guān)專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，是以往各年計(jì)算機(jī)專業(yè)的研究生入學(xué)考試中的必考課程，且所占分值高達(dá)45分[1]。但在日常教學(xué)中，該課程的具體知識(shí)點(diǎn)分布和側(cè)重內(nèi)容與研究生入學(xué)考試大綱中的考點(diǎn)分布以及具體考試內(nèi)容的側(cè)重點(diǎn)都不太吻合。這種不一致性可能會(huì)導(dǎo)致很多備考學(xué)生去尋找一些校外的輔導(dǎo)班。因此，如何將考研知識(shí)點(diǎn)有機(jī)的融合到日常教學(xué)中，實(shí)現(xiàn)一種教學(xué)效果與考試成績(jī)并重的雙贏模式，已經(jīng)成為《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)研究與探索的重要問題。

2 當(dāng)前教學(xué)中存在的問題

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程概念抽象、理論性強(qiáng)、算法靈活，因此對(duì)教學(xué)提出很高的要求。

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》教材大多是先介紹基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如線性結(jié)構(gòu)、樹型結(jié)構(gòu)和圖型結(jié)構(gòu)，然后再介紹其應(yīng)用，如查找和排序。在介紹每種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)，從邏輯結(jié)構(gòu)、物理結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)的操作三方面來(lái)展開講解；介紹應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)，從基本概念、算法實(shí)現(xiàn)和性能比較三方面進(jìn)行介紹[2]。目前我院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，該課程為4學(xué)分，總學(xué)時(shí)為64學(xué)時(shí)，其中理論學(xué)時(shí)50學(xué)時(shí)，上機(jī)學(xué)時(shí)14學(xué)時(shí)。由于課程性質(zhì)和學(xué)生學(xué)習(xí)能力的限制，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中有一定的困難，影響了學(xué)習(xí)效果，也促使教師不斷地調(diào)整課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法。因此在平時(shí)的教學(xué)過程中的教學(xué)內(nèi)容重點(diǎn)則為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的講解，其中重點(diǎn)講解和練習(xí)了線性結(jié)構(gòu)，對(duì)于樹型結(jié)構(gòu)和圖型結(jié)構(gòu)部分，重點(diǎn)介紹了相關(guān)理論概念和性質(zhì)，則忽略了上機(jī)實(shí)踐過程；而對(duì)于排序和查找部分，因?yàn)閷W(xué)時(shí)原因則沒能重點(diǎn)講解和訓(xùn)練。因此，這門課程的教學(xué)側(cè)重點(diǎn)與研究生大綱中的側(cè)重點(diǎn)就不太一致。

3 考研真題中知識(shí)點(diǎn)分析

首先分析近年來(lái)的考研計(jì)算機(jī)大綱。通過對(duì)2015-2017年計(jì)算機(jī)學(xué)科新大綱進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，計(jì)算機(jī)學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)綜合歷經(jīng)多年統(tǒng)考實(shí)踐，考試內(nèi)容已趨于完善，近3年的大綱均沒有任何變化。

然后分析近年來(lái)2014-2016年全國(guó)碩士研究生計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科聯(lián)考數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)考研真題考查知識(shí)點(diǎn)及分值分布情況。題目類型主要分為單項(xiàng)選擇題和綜合應(yīng)用題，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)總分45分，其中選擇題11小題，22 分；綜合應(yīng)用題 2 題，23 分。主要從算法分析，線性表，棧、隊(duì)列和矩陣，樹與二叉樹，圖，查找，排序等7方面進(jìn)行考查。2014-2016年考查知識(shí)點(diǎn)及分值分布情況如表1所示。

從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)考查知識(shí)點(diǎn)及分值分布情況可以看出：

(1)時(shí)間和空間復(fù)雜度分析是必考題，2014年是選擇題，2015、2016年是綜合應(yīng)用題中設(shè)計(jì)算法后，分析其時(shí)間和空間復(fù)雜度。

(2)線性表的概念和操作是基礎(chǔ)，鏈表插入、刪除節(jié)點(diǎn)時(shí)的指針操作是選擇題的一個(gè)?？键c(diǎn)，2015年在綜合應(yīng)用題中考查鏈表操作算法的設(shè)計(jì)。

(3)棧、隊(duì)列和數(shù)組，每年都有1至2題的選擇題，考查知識(shí)點(diǎn)首先是棧FILO的特點(diǎn)和隊(duì)列FIFO的特點(diǎn)及其應(yīng)用，其次是特殊矩陣的壓縮存儲(chǔ)，2016年就考查了二維矩陣與一維數(shù)組相互轉(zhuǎn)換時(shí)，下標(biāo)的計(jì)算方法。

表1 2014-2016年數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)考研真題考查知識(shí)點(diǎn)及分值分布情況

(4)樹和二叉樹，這一部分是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)考題歷來(lái)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。重點(diǎn)考查樹和二叉樹的各種性質(zhì)、不同存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，森林、樹和二叉樹之間的轉(zhuǎn)換，線索化二叉樹，二叉排序樹，平衡二叉樹和Huffman樹，還有森林、樹以及二叉樹的前中后三種遍歷方式，并進(jìn)行相應(yīng)的算法設(shè)計(jì)。

(5)圖也是考試的重點(diǎn)和難點(diǎn)。主要考查圖的存儲(chǔ)、遍歷、拓?fù)渑判颉⒆钚∩蓸?、哈夫曼樹、最短路徑問題。在綜合應(yīng)用題中經(jīng)常會(huì)考查相關(guān)算法的設(shè)計(jì)。

(6)查找部分主要考查B樹的概念，；Hash表相關(guān)的概念及基本操作沖突解決方法的選擇和沖突處理過程的描述；平均查找長(zhǎng)度ASL的概念及在各種查找算法中的計(jì)算方法和計(jì)算結(jié)果。主要是選擇題。

(7)排序部分重點(diǎn)考查不同排序算法的概念和復(fù)雜度，難點(diǎn)在于根據(jù)題目要求設(shè)計(jì)排序算法，如2016年綜合應(yīng)用題。綜合應(yīng)用題2題中有一道算法設(shè)計(jì)題，且2015、2016年分值均為15分，要求學(xué)生具備采用C或C++語(yǔ)言設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)算法的能力。

4 基于考研真題分析的教學(xué)改革研究

通過分析考研大綱與近年的考研真題知識(shí)點(diǎn)及分值分布情況，提出有重點(diǎn)、分步驟地將這些考研知識(shí)點(diǎn)融合到日常教學(xué)實(shí)踐中，使《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程日常教學(xué)與研究生統(tǒng)考實(shí)現(xiàn)一種雙贏模式。

4.1 理論教學(xué)部分

在教學(xué)內(nèi)容方面, 按照知識(shí)單元對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行組織，課程內(nèi)容分為 5個(gè)知識(shí)單元：基本概念單元、線性結(jié)構(gòu)單元、樹型結(jié)構(gòu)單元、圖型結(jié)構(gòu)單元和知識(shí)綜合應(yīng)用單元，結(jié)合 2014-2016 年考研真題分析，篩選出每個(gè)單元的重點(diǎn)、難點(diǎn)及需要補(bǔ)充的知識(shí)點(diǎn)[3]?；靖拍畈糠忠攸c(diǎn)講述算法性能的分析，提高學(xué)生算法時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度的分析能力。增加外排序內(nèi)容的講解。綜合歷年的考研真題，建立《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程題庫(kù)，以便課堂和課后練習(xí)。

在教學(xué)方法方面，理論教學(xué)還是以講解為主，采用啟發(fā)式教學(xué)，結(jié)合教學(xué)軟件和題庫(kù)進(jìn)行練習(xí)，有針對(duì)性、有目的地進(jìn)行訓(xùn)練，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。在具體講解某些知識(shí)點(diǎn)時(shí)，先介紹實(shí)際應(yīng)用案例，比如，最小生成樹的應(yīng)用，用于解決實(shí)際工程中最小代價(jià)問題和發(fā)送電文最短編碼問題等；圖的應(yīng)用，用于交通網(wǎng)絡(luò)中求兩地的最短路徑問題或最短時(shí)間或最少中轉(zhuǎn)次數(shù)等問題。結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，提高學(xué)生的興趣，變被動(dòng)為主動(dòng)，以提高教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的動(dòng)手能力。

4.2 實(shí)踐教學(xué)部分

目前我院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程的上機(jī)內(nèi)容主要是驗(yàn)證性的，學(xué)生根據(jù)上機(jī)內(nèi)容安排采用C語(yǔ)言編寫完整的程序來(lái)驗(yàn)證各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的各種操作算法的實(shí)現(xiàn)[4]。這樣學(xué)生大都局限于直接照抄教材中的各種算法，上機(jī)調(diào)試通過，得出結(jié)果，就完成了上機(jī)過程，這會(huì)導(dǎo)致學(xué)生沒能真正理解算法的思想，也不會(huì)靈活應(yīng)用。因此，根據(jù)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱、考研知識(shí)點(diǎn)分析情況再結(jié)合我院學(xué)生實(shí)際情況，將原有驗(yàn)證性上機(jī)擴(kuò)充為3類，驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性和綜合性上機(jī)，上機(jī)內(nèi)容分別為：順序表的操作(驗(yàn)證性)、單鏈表的操作(設(shè)計(jì)性)、棧和隊(duì)列的操作(驗(yàn)證性)、二叉樹的操作(綜合性)、圖的操作(綜合性)、查找和排序的實(shí)現(xiàn)(驗(yàn)證性)[3]。同時(shí)對(duì)上機(jī)考核方式進(jìn)行調(diào)整，在平時(shí)上機(jī)過程中重點(diǎn)檢查程序的核心代碼，考查學(xué)生對(duì)算法思想的理解和掌握程度。上機(jī)成績(jī)占平時(shí)成績(jī)的50%，其中上機(jī)成績(jī)由考勤40%，上機(jī)檢查成績(jī)60%(教師平時(shí)隨機(jī)抽查學(xué)生的程序至少3次)構(gòu)成。通過這種方式加強(qiáng)過程考核，培養(yǎng)學(xué)生分析問題，解決問題的能力。

5 結(jié)語(yǔ)

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程是計(jì)算機(jī)及其相關(guān)專業(yè)的核心基礎(chǔ)課，也是計(jì)算機(jī)專業(yè)考研應(yīng)試中一門重要的專業(yè)課。筆者通過分析歷年考研真題知識(shí)點(diǎn)，對(duì)當(dāng)前的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行了改革研究，提出了采用啟發(fā)式和結(jié)合題庫(kù)練習(xí)的教學(xué)方法，有重點(diǎn)、分步驟地將考研知識(shí)點(diǎn)融合到日常教學(xué)實(shí)踐中，加強(qiáng)上機(jī)考核的過程管理方法，在一定程度上提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，有針對(duì)性的練習(xí)，也提高了學(xué)生的積極性，同時(shí)也為考研復(fù)習(xí)的學(xué)生提供更好的輔導(dǎo)，達(dá)到了一種教學(xué)效果與考試成績(jī)并重的雙贏模式。

[1]潘鳳. 《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程考研輔導(dǎo)方法探討[J]. 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)(專業(yè)版), 2010: 55-56.

[2]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，2011．

[3]李征,楊偉,袁科. 基于考研真題分析的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)改革[J].計(jì)算機(jī)教育,2017，(1): 76-79.

[4]趙越，章小莉． 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)踐教學(xué)模式的設(shè)計(jì)與探索[J].計(jì)算機(jī)教育，2009，(13): 194-196．

[5]王淮亭.“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”實(shí)踐教學(xué)探討與研究[J].計(jì)算機(jī)教育，2009，(12): 133-134．

Teaching Reform of “Data Structure” Course Based on the Analysis of Postgraduate Entrance Exam Knowledge Points

CHENG Cai-feng1, LIN De-shu2
(1. College of Engineering and Technology, 2. College of Computer Science, Yangtze University, Jingzhou Hubei 434023, China)

In view of the inconsistency between the course teaching content and postgraduate entrance examination, this paper analyzes the specific distribution of the knowledge points and the knowledge system of the course, and discusses the teaching content and method of the course. The paper puts forward a teaching method of heuristic and exercise practice, which focuses on the integration of postgraduate entrance examination knowledge into daily teaching practice, so as to realize a win-win result of teaching effect and examination result.

postgraduate entrance examination knowledge point; data structure; teaching reform research

G642.4

A

1674-344X(2017)8-0103-03

2017-07-11

長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院基金項(xiàng)目(2017JY18)；湖北省教育廳科學(xué)研究計(jì)劃指導(dǎo)性項(xiàng)目(B2017438)

程彩鳳(1981-),女，湖北天門人, 講師,博士生,研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)教學(xué)和研究。林德樹(1977-),男,吉林遼源人，講師,博士生,研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與算法分析。