《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》實(shí)訓(xùn)教學(xué)方案的改進(jìn)與實(shí)踐

張一倩

（濟(jì)南職業(yè)學(xué)院，濟(jì)南 250000）

1 實(shí)訓(xùn)教學(xué)方案改進(jìn)的必要性

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》作為高職軟件技術(shù)專業(yè)的職業(yè)基礎(chǔ)課，具有一定的理論性與實(shí)踐性，采用課堂教學(xué)與上機(jī)實(shí)訓(xùn)1：1的課時分配模式。其中的實(shí)訓(xùn)課程是學(xué)生對課堂所學(xué)知識的綜合運(yùn)用，與課堂聽講、課后練習(xí)、自學(xué)總結(jié)相輔相成，構(gòu)成一個完整的課程教學(xué)體系。要真正掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的知識并能根據(jù)實(shí)際情況應(yīng)用知識解決問題，只依靠課堂聽講、課后練習(xí)不夠，還需要完成與課堂教學(xué)同步的上機(jī)實(shí)驗(yàn)，動手設(shè)計(jì)實(shí)施有效的測試，才能培養(yǎng)全面、靈活的算法設(shè)計(jì)思想和較高的編程能力，為今后從事軟件開發(fā)打下基礎(chǔ)。當(dāng)今的行業(yè)、企業(yè)需要具有較強(qiáng)動手能力、能解決實(shí)際問題、有創(chuàng)造能力的新型技能型人才，這也是實(shí)訓(xùn)教學(xué)的最終目的。

筆者在校任職期間，除了擔(dān)任《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》課程及實(shí)訓(xùn)任課教師外，還多次指導(dǎo)了大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽。在教學(xué)、比賽過程中深刻體會到，許多理工科大學(xué)生綜合運(yùn)用所需知識，分析、解決問題的能力，與現(xiàn)代社會的要求還相距較遠(yuǎn)。

很多同學(xué)能夠憑借對程序設(shè)計(jì)的興趣，自覺學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相關(guān)知識；但也有為數(shù)不少的學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中未能建立絲毫的興趣。這一現(xiàn)狀，無疑與實(shí)訓(xùn)內(nèi)容設(shè)計(jì)有密切的關(guān)系。原有實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程單一，學(xué)生只需按照要求照抄教材上的例程，就可以看到實(shí)訓(xùn)結(jié)果，可供學(xué)生發(fā)揮的空間小，不能充分激發(fā)學(xué)生的主動性與創(chuàng)造性。

分析上述問題，原因是缺乏對實(shí)訓(xùn)教學(xué)的內(nèi)容和過程進(jìn)行深入研究和設(shè)計(jì)。通過梯次配置不同難度的任務(wù)，持續(xù)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，從而獲得較好的實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果。

2 實(shí)訓(xùn)教學(xué)方案改進(jìn)的實(shí)施

針對原有實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)中存在的不足，對實(shí)訓(xùn)的內(nèi)容進(jìn)行充實(shí)和提高。但如果僅提高實(shí)訓(xùn)難度，學(xué)生很難在短時間內(nèi)全部接受。因此還應(yīng)梯次配置的任務(wù)，使學(xué)生保持學(xué)習(xí)的積極性，從而獲得最佳的實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果。

2.1 充實(shí)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容

針對原有實(shí)訓(xùn)內(nèi)容單一，實(shí)訓(xùn)過程缺乏創(chuàng)造性的缺點(diǎn)，對實(shí)訓(xùn)內(nèi)容進(jìn)行了充實(shí)，所做的工作有：

首先，設(shè)計(jì)、探索、實(shí)施了“問題驅(qū)動”的實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式，將課程分為基本概念、線性結(jié)構(gòu)、樹形結(jié)構(gòu)、圖形結(jié)構(gòu)、查找技術(shù)、排序技術(shù)六大模塊，針對每個模塊設(shè)計(jì)一個有趣的實(shí)際問題，從常識性思考出發(fā)，讓學(xué)生明白這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為什么存在，可以解決什么問題。實(shí)訓(xùn)題目圍繞該實(shí)際問題展開。第二，圍繞主要知識點(diǎn)，設(shè)計(jì)了10個上機(jī)實(shí)驗(yàn)題目，給出了實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、源代碼、測試用例，讓學(xué)生在做中學(xué)，在學(xué)中做，從實(shí)際應(yīng)用的角度更好的理解知識點(diǎn)。第三，采用“分階段設(shè)計(jì)、實(shí)施、調(diào)整”的研究方法。首先由課程負(fù)責(zé)人提出“課程各模塊知識點(diǎn)分布圖”，之后與軟件教研室主任、課程組成員討論、研究、確定具體方案；依據(jù)方案實(shí)施、修改、完善；課程負(fù)責(zé)人對項(xiàng)目各開發(fā)步驟的完成情況進(jìn)行匯總，形成《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法實(shí)訓(xùn)任務(wù)書》。

2.2 梯次配置任務(wù)

如果僅一味增加實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，提高實(shí)訓(xùn)難度，在有限的實(shí)訓(xùn)時間內(nèi)，大多數(shù)同學(xué)將難以學(xué)習(xí)和接受，反而容易挫傷他們學(xué)習(xí)的自信心和積極性。因此必須對實(shí)訓(xùn)內(nèi)容進(jìn)行合理的規(guī)劃，根據(jù)難度高低分解為不同的任務(wù)。通過梯次配置的任務(wù)，吸引學(xué)生在“任務(wù)挑戰(zhàn)-嘗試解決-編程實(shí)踐-取得進(jìn)展”的循環(huán)中，不斷保持學(xué)習(xí)的積極性，從而獲得較好的實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果。

3 實(shí)訓(xùn)教學(xué)實(shí)例

實(shí)例1 線性表的應(yīng)用

3.1 基本任務(wù)

統(tǒng)計(jì)是我們在日常數(shù)據(jù)處理中經(jīng)常碰到的問題，大到國家經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)，小到家庭的日常收支的統(tǒng)計(jì)。對于這類問題，涉及的數(shù)據(jù)對象是線性表。順序表是線性表的順序存儲形式，其基本操作有插入、刪除、查找等。該實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目中，將實(shí)現(xiàn)順序表的插入和刪除算法。要求學(xué)生首先分析項(xiàng)目涉及到的順序表的初始化、插入、刪除、輸出等基本操作；并分析出各函數(shù)之間的調(diào)用關(guān)系：主函數(shù)main調(diào)用 Init_Seqlist、Insert_Seqlist、Delete_Seqlist、Display_Seqlist， 進(jìn) 而利用C語言實(shí)現(xiàn)以上算法。

3.2 進(jìn)階任務(wù)

某餐廳前臺客服人員接聽客戶訂餐電話后，需填寫訂餐記錄單，包括姓名、人數(shù)、用餐時間，要求分析客戶電話訂餐的各種情況，并編程模擬前臺客服人員對“客戶電話訂餐”的管理過程。該實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目中，要求學(xué)生首先應(yīng)考慮的是，如何存儲客服接聽電話的紙質(zhì)記錄單，以及選擇何種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)才更加貼近實(shí)際情況、更加方便程序控制。學(xué)生認(rèn)識到這是一個小型管理系統(tǒng)后，應(yīng)明確該系統(tǒng)的基本功能，并依據(jù)功能模塊設(shè)計(jì)系統(tǒng)菜單，進(jìn)而利用基本任務(wù)中已實(shí)現(xiàn)的線性表的基本操作，實(shí)現(xiàn)整個訂餐系統(tǒng)的功能。

將實(shí)訓(xùn)內(nèi)容劃分為基本任務(wù)和進(jìn)階任務(wù)，任務(wù)之間前后承接，難度遞增。通過梯次配置各個任務(wù)，不斷地吸引學(xué)生認(rèn)真學(xué)習(xí)相關(guān)的命令，通過編程實(shí)踐解決問題。教師能夠很好的把握實(shí)訓(xùn)進(jìn)度。學(xué)生在前一個任務(wù)取得進(jìn)展后，可以獲得學(xué)習(xí)的快樂，但隨即又面臨后續(xù)任務(wù)的挑戰(zhàn)。

經(jīng)過上述各任務(wù)的實(shí)踐，學(xué)生可以由淺入深地逐步掌握線性表的基本操作，并在實(shí)踐中多次練習(xí)編程技巧。經(jīng)過兩學(xué)時的實(shí)訓(xùn)，大多數(shù)同學(xué)都能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)算法并編程，掌握了線性表的基本使用方法。

實(shí)例2 二分查找算法的應(yīng)用

解決實(shí)際問題中，查找與排序技術(shù)對程序的運(yùn)行效率有明顯影響，是重要的數(shù)據(jù)處理功能。如何高效地對數(shù)據(jù)進(jìn)行查找、排序，是各種軟件系統(tǒng)中的重要問題。本實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目要求完成以下功能：

任務(wù)1 輸入一個無序的查找序列，自選直接插入排序、選擇排序、快速排序算法其一，將該無序序列調(diào)整為一個有序序列；

任務(wù)2 為調(diào)整后的有序查找序列建立查找結(jié)構(gòu)，查找結(jié)構(gòu)可以選擇基于數(shù)組的順序存儲，也可以選擇基于單鏈表的鏈?zhǔn)酱鎯Γ?/p>

任務(wù)3 用二分查找算法，實(shí)現(xiàn)對某一給定值kx的查找；若查找成功，返回該元素在序列中的位置；若查找失敗，給出反饋信息；

任務(wù)4 給出二分查找算法的比較次數(shù)。

原有的“二分查找”實(shí)訓(xùn)的內(nèi)容較為單一，實(shí)現(xiàn)難度偏低。學(xué)生較短時間內(nèi)完成實(shí)訓(xùn)功能后，往往自以為已經(jīng)完全掌握，很快失去了繼續(xù)學(xué)習(xí)的興趣。將原有項(xiàng)目擴(kuò)充為四個任務(wù)，對學(xué)有余力的學(xué)生，可以在原有照搬教材算法的同時增加了“原始數(shù)據(jù)的整理”、“數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)的選擇”、“算法效率的分析”等步驟，在這一過程中，學(xué)生對相應(yīng)知識的掌握和編程能力都得到了很大的提高。

在此次實(shí)訓(xùn)過程中，通過補(bǔ)充的任務(wù)，極大地吸引了學(xué)生的注意力，始終保持了較高的積極性和學(xué)習(xí)熱情；學(xué)生通過編程實(shí)踐進(jìn)一步加強(qiáng)了相關(guān)知識點(diǎn)的理論學(xué)習(xí)。

4 結(jié)束語

綜上所述，通過擴(kuò)展實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，可以將《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》課程實(shí)訓(xùn)與C語言程序設(shè)計(jì)等課程相結(jié)合，通過知識點(diǎn)的聯(lián)系和對比，使學(xué)生能夠更好的將多門專業(yè)課程融會貫通。通過合理劃分和調(diào)整，將實(shí)訓(xùn)內(nèi)容分解為多個任務(wù)，梯次配置，使學(xué)生可以由淺入深地開展學(xué)習(xí)和實(shí)踐，學(xué)習(xí)的積極性和主動性得以充分的調(diào)動。