應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)下《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》教學(xué)方法探討

牛秋月，唐國(guó)良

（河南中醫(yī)藥大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院，鄭州 450046）

應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)下《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》教學(xué)方法探討

牛秋月，唐國(guó)良

（河南中醫(yī)藥大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院，鄭州 450046）

針對(duì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的教學(xué)實(shí)際，分析當(dāng)前《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題。探討如何在理論教學(xué)中運(yùn)用翻轉(zhuǎn)課堂、實(shí)際案例等方法，如何在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中運(yùn)用以問(wèn)題為導(dǎo)向的原則，使學(xué)生牢固掌握《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》的知識(shí)并將其應(yīng)用到實(shí)際生活中去。

0 引言

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生必修的一門(mén)專業(yè)主干課程，也是其他電氣類專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)思想和方法的入門(mén)課程。該課程主要講解數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的邏輯組織和物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，不僅涉及到編碼理論、存儲(chǔ)裝置和存取方法等計(jì)算機(jī)硬件的研究范圍，還和計(jì)算機(jī)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)密切相關(guān)。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握日常生活中求解非數(shù)值計(jì)算問(wèn)題的基本方法與過(guò)程，重在培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維和實(shí)踐創(chuàng)新能力。

1 教學(xué)現(xiàn)狀分析

雖然數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)處于計(jì)算機(jī)課程體系中的核心位置，但在實(shí)際教學(xué)中仍存在很多問(wèn)題。由于該課程內(nèi)容多，概念抽象，算法繁多且較難理解，部分學(xué)生學(xué)起來(lái)難度較大，特別是對(duì)先修課程（程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)和離散數(shù)學(xué)）基礎(chǔ)知識(shí)掌握不牢固的學(xué)生，學(xué)起來(lái)難度更大[1]。此外，由于傳統(tǒng)教學(xué)無(wú)法展示抽象的算法實(shí)現(xiàn)過(guò)程，只靠填鴨式的灌輸，效果甚微，學(xué)生也容易產(chǎn)生厭學(xué)心理。實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，由于實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)較少，實(shí)驗(yàn)課只能完成基礎(chǔ)算法的實(shí)現(xiàn)，遇到實(shí)際問(wèn)題的時(shí)候，學(xué)生不知如何下手，容易產(chǎn)生畏難情緒，從而喪失學(xué)習(xí)的興趣和自信心。針對(duì)當(dāng)前《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》教學(xué)中存在的若干問(wèn)題，本文結(jié)合應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的目標(biāo)，進(jìn)行了新的教學(xué)模式和教學(xué)方法探索，力爭(zhēng)在有限的時(shí)間內(nèi)讓學(xué)生掌握課程的知識(shí)點(diǎn)，提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。

2 理論教學(xué)

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)一般是以教師為主體，教材為依據(jù)的填鴨式灌輸教學(xué)，忽視了學(xué)生主體性。此外，該課程整個(gè)教學(xué)過(guò)程都按照前期編寫(xiě)的教學(xué)周歷和教學(xué)大綱進(jìn)行，在有限的課堂時(shí)間內(nèi)，教師單純靠講解教材或PPT上的理論知識(shí)無(wú)法達(dá)到良好的教學(xué)效果。隨著時(shí)間的推移，課程不斷深入，難度也越來(lái)越大，而學(xué)生面對(duì)生澀難懂的知識(shí)點(diǎn)，學(xué)習(xí)興趣減弱[2]，失去學(xué)習(xí)的自信心。

為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，借助網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，在理論課教學(xué)過(guò)程中，根據(jù)每章節(jié)內(nèi)容的特點(diǎn)，采用多元化的教學(xué)方法與手段，以期達(dá)到良好的教學(xué)效果。

（1）引入翻轉(zhuǎn)課堂，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性

翻轉(zhuǎn)課堂改變了傳統(tǒng)面授的教學(xué)主體，學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)自主的對(duì)新知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)[3]。課前教師需將相應(yīng)章節(jié)的教學(xué)大綱、PPT、教學(xué)視頻、自測(cè)題等教學(xué)資源上傳到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，并要求學(xué)生在課前進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，自學(xué)過(guò)程中產(chǎn)生的疑問(wèn)可以在平臺(tái)上與教師、同學(xué)進(jìn)行交流，或帶到課堂上進(jìn)行探討。課程教學(xué)中，教師首先針對(duì)學(xué)生在課前自學(xué)過(guò)程中遇到的問(wèn)題給出解答。然后教師再根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況設(shè)計(jì)研討題目，要求學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)分組進(jìn)行討論，討論結(jié)束后每組推選出一位代表總結(jié)發(fā)言。小組代表總結(jié)發(fā)言時(shí)，教師可適當(dāng)?shù)奶岢鲆蓡?wèn)，其他小組的學(xué)生也可提出質(zhì)疑并發(fā)表自己的見(jiàn)解。最后，教師針對(duì)學(xué)生課堂的表現(xiàn)情況做出總結(jié)，理清本次課程知識(shí)點(diǎn)的脈絡(luò)，對(duì)學(xué)生掌握不牢固的知識(shí)點(diǎn)，再次布置任務(wù)，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。

（2）以實(shí)際案例為主線，使學(xué)生學(xué)以致用

該課程理論性強(qiáng)，操作復(fù)雜，如果學(xué)生看不到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)用性和重要性，學(xué)起來(lái)積極性不高，遇到實(shí)際問(wèn)題時(shí)也不知從何下手。若教師在講授過(guò)程中能夠結(jié)合生活實(shí)際拋出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生思考解決，或在翻轉(zhuǎn)課堂中設(shè)置案例，組織學(xué)生分析研討，讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)內(nèi)容找出合理的組織對(duì)象并加以解決。例如學(xué)習(xí)隊(duì)列時(shí)，可結(jié)合日常生活中的排隊(duì)現(xiàn)象來(lái)引出隊(duì)列，根據(jù)排隊(duì)的過(guò)程引出隊(duì)列的表示和實(shí)現(xiàn)。通過(guò)實(shí)例的分析，不僅能夠提高學(xué)生綜合分析問(wèn)題的能力，更能夠讓學(xué)生將所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際問(wèn)題的解決，符合應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的目標(biāo)。

（3）借助多種輔助教學(xué)手段，使教學(xué)內(nèi)容更加生動(dòng)形象

該課程內(nèi)容較多，算法復(fù)雜抽象，教師在講解算法實(shí)現(xiàn)時(shí)，若不能面面俱到，學(xué)生很難聽(tīng)懂，也給教師的教學(xué)也帶來(lái)了很大的壓力。若將算法實(shí)現(xiàn)過(guò)程制作成Flash動(dòng)畫(huà)，在講解算法后，輔以觀看動(dòng)畫(huà)，不僅使教學(xué)內(nèi)容變得生動(dòng)形象，還能加深學(xué)生對(duì)算法的理解，從而提高教學(xué)效果[4]。

（4）穿插翻轉(zhuǎn)式教學(xué)法，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解

翻轉(zhuǎn)式教學(xué)[5]使傳統(tǒng)的以“教師講解為主”轉(zhuǎn)變?yōu)橐浴皩W(xué)生講解為主”，針對(duì)該課程中內(nèi)容相對(duì)較易、知識(shí)點(diǎn)關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)的部分章節(jié)可采用翻轉(zhuǎn)式教學(xué)法，比如第十章的內(nèi)部排序，主要講解插入排序、交換排序、選擇排序、歸并排序等幾種典型的排序方法，教師可提前將本章節(jié)的教學(xué)大綱上傳到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，然后布置講解任務(wù)，以小組為單位，每組準(zhǔn)備講解一個(gè)排序方法，課堂中具體由誰(shuí)來(lái)講解，教師隨機(jī)確定。翻轉(zhuǎn)式教學(xué)法的應(yīng)用不僅可以加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，還可活躍課堂氛圍，提高學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力。

3 實(shí)踐教學(xué)

目前，該課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程多為：（1）教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)；（2）教師通過(guò)教學(xué)軟件分發(fā)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，并對(duì)核心算法做簡(jiǎn)單介紹；（3）學(xué)生對(duì)算法進(jìn)行驗(yàn)證，編寫(xiě)代碼并不斷調(diào)試，在此過(guò)程中，教師會(huì)巡回指導(dǎo)，對(duì)出現(xiàn)較多的問(wèn)題統(tǒng)一進(jìn)行講解。（4）學(xué)生書(shū)寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告并提交給教師。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的觀察和調(diào)查，上述實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率較低。一是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多為驗(yàn)證課堂講授的算法，枯燥無(wú)味，無(wú)法解決實(shí)際的問(wèn)題，學(xué)生興趣不高，也缺乏獨(dú)立思考的空間。二是學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量不高，少數(shù)無(wú)法獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的同學(xué)往往企圖復(fù)制他人的代碼蒙混過(guò)關(guān)，教師僅根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告做評(píng)定成績(jī)，缺乏良好的監(jiān)管機(jī)制。針對(duì)上述實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題，結(jié)合本院應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案的要求。本文借助第三方網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)提出“以實(shí)際問(wèn)題為導(dǎo)向”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程，主要分為教師實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、學(xué)生課前自主學(xué)習(xí)、課堂分組活動(dòng)、反饋與評(píng)價(jià)四個(gè)階段[6]。

（1）教師實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

此環(huán)節(jié)主要由課程組老師根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱編制實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提出實(shí)驗(yàn)要求，對(duì)實(shí)驗(yàn)中較難理解的部分可提供詳細(xì)的操作提示或上傳相關(guān)學(xué)習(xí)資料。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱，以問(wèn)題為導(dǎo)向，從數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、算法的分析與設(shè)計(jì)等方面，培養(yǎng)學(xué)生分析解決問(wèn)題的能力。

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目難度應(yīng)適宜，考慮到學(xué)生層次不同，基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度和動(dòng)手能力等方面都存在較大差異，每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都分為兩部分驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)兩部分。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)要求每個(gè)學(xué)生必做，主要考查學(xué)生對(duì)典型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基本操作的掌握程度，如求圖的拓?fù)渑判?、關(guān)鍵路徑、最短路徑等基本操作。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為選做部分，以實(shí)際問(wèn)題為導(dǎo)向，內(nèi)容較新，具有一定的綜合應(yīng)用性，高層次的學(xué)生可在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上做一次拔高。如學(xué)習(xí)完圖的操作之后，可讓學(xué)生采用圖的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一個(gè)交通咨詢系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)可以回答用戶提出的各種問(wèn)題。例如一位用戶要從城市A到飛到城市B，希望選擇一條中轉(zhuǎn)次數(shù)最少的路線，還有的用戶可能會(huì)選擇最省錢(qián)的路線。諸如此類的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)重在培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，某種程度上也能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（2）學(xué)生課前自主學(xué)習(xí)

學(xué)生在課前通過(guò)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)查閱實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。對(duì)于較難理解的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，可參考相關(guān)學(xué)習(xí)資料，或通過(guò)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)與教師或其他同學(xué)交流討論。

（3）課堂分組活動(dòng)

每六人一組，如果課前通過(guò)自主學(xué)習(xí)已經(jīng)寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)方案，小組交流后，可選代表進(jìn)行匯報(bào)。如果實(shí)驗(yàn)題目較復(fù)雜，問(wèn)題還沒(méi)有解決，可先分組進(jìn)行討論并找出解決問(wèn)題方法，此時(shí)教師可進(jìn)行巡回答疑指導(dǎo)。

（4）反饋與評(píng)價(jià)

小組分組匯報(bào)時(shí)，組與組之間應(yīng)相互評(píng)價(jià)，小組內(nèi)部成員也應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行自評(píng)。此外，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生應(yīng)按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的要求書(shū)寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，完成后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)提交給教師。教師可根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)課的表現(xiàn)及實(shí)驗(yàn)報(bào)告中的內(nèi)容給出綜合評(píng)價(jià)。

4 結(jié)語(yǔ)

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》教學(xué)的重點(diǎn)是幫助學(xué)生理解抽象難懂的知識(shí)，為日后程序設(shè)計(jì)和解決非數(shù)值計(jì)算問(wèn)題做準(zhǔn)備。本文從現(xiàn)階段《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》存在的實(shí)際問(wèn)題出發(fā)進(jìn)行了大膽的嘗試和探索，分別在理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了相應(yīng)的改革思路，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，活躍課堂氛圍，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解并能夠?qū)W以致用，為社會(huì)培養(yǎng)更多復(fù)合型的應(yīng)用型人才。

[1]杜小坤，涂韜.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)方法探討[J].計(jì)算機(jī)教育，2014（18）：46-49.

[2]蘭曉俐，蘇有邦，謝樹(shù)云.基于微課程的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)模式研究[J].軟件導(dǎo)刊，2016，15（11）：223-225.

[3]黃璐，于紅，谷軍.翻轉(zhuǎn)課堂與傳統(tǒng)面授混合教學(xué)模式研究[J].計(jì)算機(jī)教育，2016（9）：167-170.

[4]賈丹，周軍.基于創(chuàng)新應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革[J].遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2015，17（2）：132-134.

[5]魏洪偉，王博，王建華.應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)下離散數(shù)學(xué)課程的教學(xué)方法研究[J].計(jì)算機(jī)教育，2016（6）：11-13.

[6]趙慶聰.基于翻轉(zhuǎn)課堂的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式研究[J].大學(xué)教育，2016（2）：9-10.

Discussion of Data Structure Teaching Method in Applied Talents Training

NIU Qiu-yue，TANG Guo-liang
（School of Information Technology，Henan University of Chinese Medicine，Zhengzhou 450046）

According to the Data Structure teaching actual in applied talents,analyzes the existing problems in the current teaching process of Data Structure.Discusses how to use the flipped classroom and practical case in theory teaching,how to use the problem oriented principle in ex?periment teaching,so that students master the knowledge of data structure and apply it in the real life.

應(yīng)用型人才；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；翻轉(zhuǎn)課堂；實(shí)際案例

1007-1423（2017）28-0038-03

10.3969/j.issn.1007-1423.2017.28.010

牛秋月（1990-），女，河南鄭州人，碩士研究生，初級(jí)講師，研究方向?yàn)槟Ｊ阶R(shí)別與人工智能

唐國(guó)良（1970-），男，河南鄭州人，碩士研究生，副教授，研究方向?yàn)獒t(yī)學(xué)圖像處理

2017-07-25

2017-09-25

Applied Talents；Data Structure；Flipped Classroom；Practical Case