《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)改革研究

李勤

摘 要：首先對《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程的教學(xué)現(xiàn)狀進行了分析，然后結(jié)合實際教學(xué)中遇到的重難點問題，分別從教材、教學(xué)計劃、教學(xué)方法、實踐環(huán)節(jié)、考核方式等方面進行探討，提出了一系列改革措施，以期待今后數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)工作能夠取得滿意的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；教學(xué)方法；教學(xué)改革

1 引言

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)、軟件工程專業(yè)及物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的重要專業(yè)核心課程。主要研究數(shù)據(jù)之間的邏輯關(guān)系和物理實現(xiàn)，研究數(shù)據(jù)的組織形式及存取方式。這門課程所討論的知識內(nèi)容和提倡的技術(shù)方法，無論對進一步學(xué)習(xí)計算機領(lǐng)域的其它課程，還是對從事大型應(yīng)用程序的開發(fā)，都是重要而必備的基礎(chǔ)。

對于計算機專業(yè)的學(xué)生，通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，學(xué)生們普遍反映數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程難學(xué)，知識點繁雜，難以理解。由于該課程的先修課是離散數(shù)學(xué)和C語言程序設(shè)計，尤其要學(xué)好C語言程序設(shè)計這門課是必備條件，目前我校的教學(xué)現(xiàn)狀是，C語言程序設(shè)計通常是三個小班合為一個大班上課，由一位老師授課，一百多人同時在教室學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)效果并不理想，因數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程對C語言中的結(jié)構(gòu)體、指針等知識涉及較多，而這部分內(nèi)容在C語言授課過程中不被重視，往往被一筆帶過，學(xué)生也對該部分內(nèi)容不熟悉。當學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程時遇到大量的C語言偽代碼，學(xué)生就會覺得難懂，難學(xué)，畏難情緒由此滋生，給授課教師也帶來重重困難，如何改善數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)效果，從哪些途徑來降低學(xué)習(xí)難度，讓學(xué)生理解并喜愛這門課，是目前任課老師要迫切解決的問題。

2 從多方面探索數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革

2.1 從教材著手改革

目前認可度高的教材都是針對重點大學(xué)的本科生而編寫的，比如嚴蔚敏教授主編的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》教材，內(nèi)容全面，講解詳細，但里面的數(shù)據(jù)類型定義、實現(xiàn)很抽象，案例復(fù)雜，不太適合應(yīng)用型本科生或?qū)？粕鷮W(xué)習(xí)，有一個學(xué)期，曾使用該教材授課，學(xué)生對這門課普遍反映難度很大，總感覺聽不懂。由于對先修知識儲備不足，學(xué)生對C語言等課程的掌握程度直接影響到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的教學(xué)效果。針對這種情況，我們應(yīng)該選擇適合本校學(xué)生層次，應(yīng)用型理論知識與實際操作相結(jié)合，由淺入深、循序漸進，易被學(xué)生接受的教材，采用“課前導(dǎo)讀→課堂講解→常見疑難解析→課后練習(xí)”的模式進行教學(xué)。

2.2 從教學(xué)計劃著手改革

目前在我校數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課的教學(xué)計劃是48學(xué)時理論加上16學(xué)時上機，在短短的48學(xué)時里要完成線性表、棧和隊列、串、數(shù)組和廣義表、樹和二叉樹、圖、查找和排序這些理論知識的講授，課時已非常緊張，而教師為了鞏固C語言基礎(chǔ)知識，往往在上數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程之前要拿出3～4學(xué)時來講解數(shù)組、指針、函數(shù)和結(jié)構(gòu)體等C語言知識，逐漸過渡到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程上來，以彌補先修課程的不足，達到較理想的教學(xué)效果，因此，建議將48理論學(xué)時擴充到52理論學(xué)時較為合適。

2.3 從教學(xué)方法著手改革

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的理論知識非常抽象，老師講解起來比較枯燥乏味，教學(xué)難度較大，學(xué)生聽起來也可能不易理解，難以提高學(xué)習(xí)興趣。教師對教材的講解時一定要做到層次分明，采用恰當?shù)姆椒▉砑ぐl(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而不能照本宣科。教學(xué)中采用案例說明時，盡量選取一些貼近生活的實例；例如，在講棧的特點時，可舉例說明：將書按順序放進抽屜好比“進?！保瑢⒊閷洗蜷_按順序取出書的過程好比“出?！保缓笾v堆?！昂筮M先出”的原則就容易理解了；在講隊列的特點時，可舉例說明：食堂排隊打飯，排在隊伍最前面的最先離開，排在隊伍最后面的最后離開，正好說明了隊列“先進先出”的特點，將理論知識結(jié)合實例來講解，學(xué)生也就容易理解了。對于比較復(fù)雜的內(nèi)容，像二叉樹的建立過程，克魯斯卡爾算法構(gòu)造最小生成樹的過程，教學(xué)上可以采用flash動畫的形式先演示再講解，使其通俗易懂。

對于比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)類型，老師也可在每個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其操作介紹完成后，利用源代碼演示相關(guān)過程及結(jié)果。按照“案例引入——數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其操作——案例分析與實現(xiàn)”的思路來展開教學(xué)，例如每次課使用一個有趣的“問題案例”開頭，由該案例逐步引入新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，然后給出該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的存儲表示及各種基本操作的實現(xiàn)，對重難點和抽象的內(nèi)容增加圖示進行講解，突出其結(jié)構(gòu)的實用性和應(yīng)用性?？傊ㄟ^多種手段，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課程的吸引力。

2.4 從教學(xué)資源著手改革

目前除了課堂教學(xué)以外，缺少能夠吸引學(xué)生的教學(xué)資源，學(xué)生在課后遇到難題無從解決，建議教師將一個個小的知識點錄制成微課視頻，放到校園網(wǎng)上，學(xué)生可以不限時間不限地域隨時查看，以增強學(xué)生學(xué)好數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課的信心。同時在網(wǎng)上建立一個在線評測系統(tǒng)，將選擇、判斷、簡答、程序填空、程序設(shè)計等不同類型的習(xí)題，輸入到系統(tǒng)中，供學(xué)生在每個章節(jié)學(xué)完后進行練習(xí)并測試，以便發(fā)現(xiàn)自己的不足之處，從而鞏固在課堂上學(xué)到的知識。

2.5 從實踐環(huán)節(jié)著手改革

在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)中，應(yīng)該將學(xué)生實踐能力培養(yǎng)放在首位。目前，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的課內(nèi)實驗是八次課16學(xué)時，分別對應(yīng)于線性表、棧、隊列、串、樹和二叉樹、圖的內(nèi)容，其中，以驗證型實驗為主，占6/8，設(shè)計型和綜合型實驗較少，各占1/8。實驗教學(xué)要求學(xué)生根據(jù)問題合理選擇數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，應(yīng)用高級語言編寫和實現(xiàn)結(jié)構(gòu)清晰和正確易讀的算法，要求學(xué)生能在規(guī)定的時間內(nèi)獨立完成各個算法的編寫與測試。據(jù)觀察，在實驗課上，有的學(xué)生直接將書上源代碼錄入，只要程序能夠運行出結(jié)果，便認為完成了此次實驗，相當于做了個打字的工作，學(xué)生們并沒有真正理解程序的含義，等到真需要用這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法解決問題時根本無從下手。所以建議增加設(shè)計型實驗和綜合型實驗的比例，提高學(xué)生的實際動手能力。

針對目前實驗學(xué)時偏少的情況，我們應(yīng)該在完成課內(nèi)實驗的基礎(chǔ)上，增加課程設(shè)計實踐環(huán)節(jié)，用以考察學(xué)生的問題分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力，培養(yǎng)學(xué)生的程序設(shè)計基本技能，增強學(xué)生對軟件工作規(guī)范的訓(xùn)練。課程設(shè)計內(nèi)容比如，在線性表這一章，圍繞約瑟夫（Josephus）環(huán)問題，進行功能函數(shù)設(shè)計、界面設(shè)計、編碼實現(xiàn)、運行與測試；在鏈表這一章，圍繞一元多項式相加問題；在棧和隊列這一章，圍繞停車場模擬管理程序的設(shè)計問題進行相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計；通過實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，有助于提高學(xué)生的程序設(shè)計能力，有助于奠定學(xué)生的算法分析基礎(chǔ)，使其更好地理解和掌握算法設(shè)計的有關(guān)技術(shù)，為整個專業(yè)學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

2.6 從考核方式著手改革

目前采取的考試形式是筆試，閉卷考試，考試總成績構(gòu)成為：平時成績占30%，課內(nèi)實驗成績占10%，期末考試成績占60%。期末考試的筆試成績成為主要考核學(xué)生學(xué)習(xí)成果的方式，試卷的考核形式偏向于理論，比較片面，不能很好地反映學(xué)生的實際編程能力，建議增加實踐考核成績比例，降低筆試成績比例，將實驗課上學(xué)生對程序算法的編寫能力、分析能力記入實驗成績，最后的實驗成績應(yīng)包含程序設(shè)計和實驗報告兩部分，同時將實驗成績比例提高到20%，期末考試成績比例調(diào)整為50%，將理論成績與實踐成績相結(jié)合，綜合衡量學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。

3 結(jié)語

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是操作系統(tǒng)、編譯原理等后續(xù)課程的基礎(chǔ)，在計算機專業(yè)課程的學(xué)習(xí)中起著承上啟下的作用。為了學(xué)生能較全面地理解算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的知識，掌握各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的實現(xiàn)方式，提高應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、解決實際應(yīng)用問題的能力，教師在教學(xué)過程中，應(yīng)當積極思考，尋求有效的教學(xué)方法，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，才能使學(xué)生真正學(xué)好“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”。本文綜合實際教學(xué)經(jīng)驗在教學(xué)方法和實驗環(huán)節(jié)上提出了一些改革措施，期待今后數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)工作能夠取得滿意的教學(xué)效果。

參考文獻

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