以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)為培養(yǎng)目標的數(shù)據結構課程實驗教學體系的構建

向靜

摘要：立足于普通本科院校，以數(shù)據結構課程的地位和特點為依據，以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)為目標，構建了教師為主導、學生為參與主體的數(shù)據結構課程實驗教學體系。以期有效地激發(fā)學生自主學習的積極性，增強學生的創(chuàng)新能力和在創(chuàng)新基礎上的創(chuàng)業(yè)能力，培養(yǎng)適應創(chuàng)新型國家建設需要的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才。

關鍵詞：數(shù)據結構；創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)；實驗教學體系

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）08-0126-02

數(shù)據結構作為計算機專業(yè)的核心基礎課，既注重基本的程序設計能力的培養(yǎng)，又強調邏輯思維訓練和實踐應用性。數(shù)據結構實驗環(huán)節(jié)所要解決的核心問題是讓學生通過實踐，驗證、運用和強化所學理論知識，理解、習慣和掌握算法構造的思維方法，進一步提高設計水平和動手能力。但現(xiàn)有的實驗教學體系教學效果并不理想，究其原因主要有以下幾點：一是實驗教學內容陳舊，實驗課題缺乏針對性；二是實驗教學手段單一，實驗教學在時間和空間上受到局限；三是實踐管理模式不合理，實驗教學過程缺乏指導和交流；四是學生的語言基礎和算法設計能力較差。為了培養(yǎng)學生的應用能力、創(chuàng)新能力和自主學習能力，我們有必要對現(xiàn)有教學模式進行改進，構建并實施符合普通高等院校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)要求的，科學合理的數(shù)據結構實驗教學體系，從而促進學生專業(yè)素質和實踐創(chuàng)新能力的養(yǎng)成。

1構建數(shù)據結構實驗教學體系

算法與數(shù)據結構課程內容是由基本數(shù)據結構、抽象數(shù)據類型和算法設計方法三個層面來描述的，所以在本課程的實驗教學中，也可以將教學實踐的目標分為三個層次：理解抽象的理論知識、掌握數(shù)據結構的典型應用、培養(yǎng)利用數(shù)據結構知識解決實際問題的能力。這三個目標層次是相輔相成、循序漸進的，是符合學生對知識由接觸、理解到掌握、運用的自然認知規(guī)律的。以培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才為目的，依據教學實踐目標的三個層次對實驗教學體系重新構建，可以把實驗分成基礎型實驗、拓展型實驗、綜合設計型實驗和創(chuàng)新型實驗。

基礎型實驗給出了數(shù)據結構中各種具體結構如：線性表、棧、隊列、數(shù)組、樹、圖以及查找表的創(chuàng)建、查找、插入、刪除等操作在不同存儲方式上的實現(xiàn)?？梢院芎玫貛椭鷮W生理解教材中的算法，褪去算法的抽象性，順利地從理論過渡到實踐。由于基礎型實驗比較簡單，對語言基礎較差的學生來說，實驗課能很快地投入角色，不至于感到無從下手，盲目無頭緒。

拓展型實驗是針對課程內容中的某個知識點進行具體應用，以解決簡單的實際問題，如線性表中的約瑟夫問題，棧中的表達式求值問題，隊列中的停車場管理問題，圖的最小生成樹問題以及排序的效率問題等。拓展型實驗通過實驗指導和啟發(fā)，讓學生自己編程實現(xiàn)，使學生在實驗中加深對該種數(shù)據結構下數(shù)據的組織、加工、處理方法的理解，從而進一步提高編寫和調試程序的能力，增加自主編寫算法的感性認識和體會。

綜合設計型實驗，服務于學生進行階段性的實踐活動。精選的實驗內容具有典型性，且每個問題強調應用教材中相應的若干知識點解決問題，具有一定的設計量和難度，通過綜合設計型實驗培養(yǎng)學生進行復雜程序設計的能力和分析解決問題的能力。綜合設計型實驗可以采用小組的形式完成，由小組負責人分工，每個成員承擔一定工作量。其目的是使學生全面掌握課程內容，培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作能力、口頭表達能力以及技術文檔寫作能力。

創(chuàng)新型實驗是指以培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力為目的，利用校內外資源所開展的各種實踐活動，包括學生自主探索類、目標導向類、校企合作類等。如大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、實用軟件開發(fā)、軟件設計競賽、參與科研項目等。創(chuàng)新型實驗對學生的要求更高，但同時也給學生提供了更加自由的發(fā)揮空間，更能體現(xiàn)個性和能力的平臺。創(chuàng)新型實驗可以安排指導老師，讓學生自主組織團隊，同時為學生營造自由、開放的軟硬件環(huán)境。

2數(shù)據結構實驗教學體系的具體實施

我們的數(shù)據結構實驗教學從內容到難度都是一個呈階梯式的體系，是一個對學生由淺入深、由部分到整體、由局部到系統(tǒng)的訓練過程。不同的實驗內容應該有不同的教學實施方式，才能在實驗教學中獲得令人滿意的教學效果。

基礎型實驗主要是對所學數(shù)據結構基本操作算法的驗證，可以在相關知識學習后，以作業(yè)的形式布置給學生，在實驗課上由學生參照老師給出的參考代碼進行驗證。在基礎型實驗中教師可以采用演示法將抽象的算法執(zhí)行過程以淺顯易懂的形式展現(xiàn)在學生面前，如就地逆置單鏈表的算法，通過對原鏈表的結點依次刪除，然后逆序插入的演示過程讓學生對算法有感性地認識，從而快速地掌握基本知識點。

拓展型實驗可以采用類比啟發(fā)式教學法，由教師對同一個問題給出其中一種求解算法，學生在理解教師的求解方法的基礎上，給出其他求解算法。以對關鍵思路進行啟發(fā)的形式幫助學生進行算法框架的構建。如約瑟夫問題，可以在線性表的順序存儲和鏈式存儲兩種結構上實現(xiàn)，順序表上實現(xiàn)要特別注意出隊人員的標識和一維空間到循環(huán)空間的轉換。那么用鏈表實現(xiàn)這兩個問題怎么解決呢？這個問題就可以拋給學生，讓學生在實踐中去思考，去探索，最終找到解決的方法。

綜合設計型實驗要求教師在試驗開始前對所涉及的相關知識點及操作流程進行講解，讓學生做到有的放矢，不至于盲目展開實驗。對于綜合設計型實驗，教師可以采用案例引導的教學模式，按照軟件工程的思想進行授課，帶領學生進行需求分析、展開討論、確定實施步驟和計劃并確定小組成員的分工。通過這種系統(tǒng)的學習，學生就能夠掌握綜合復雜問題的解決方法，從而鍛煉了學生的邏輯思維能力和分析解決問題的能力。

創(chuàng)新型實驗可以由教師提供多個不同創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課題，也可以讓學生直接參與到教師的教研、科研項目中來，實現(xiàn)實驗與教科研項目的結合，引導學生進行探究性學習。在這一階段實驗中，教師已經不再起主導作用，學生自主組隊，按照要求進行構思，共同商討設計思路，構建算法框架。項目組長可以根據成員特長進行分工，管理并控制整個項目的運作，最后匯總并撰寫項目報告。

數(shù)據結構實驗教學方法的選取始終圍繞提高學生的應用和創(chuàng)新能力這一目標。根據實踐內容和實踐環(huán)節(jié)靈活使用的多種教學方法，使學生能更好地理解課堂教學內容、拓展知識面，延伸和擴展課堂教學。在教學過程中，還要充分利用現(xiàn)代信息技術，建設創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐平臺和資源管理平臺，為學生順利完成各層次實驗提供保障和基礎。

3結束語

立足于我校的辦學特色和學生的層次水平，以數(shù)據結構課程的地位和特點為依據，以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)為目標，我們構建了教師為主導、學生為參與主體的數(shù)據結構課程實驗教學體系，并根據實驗內容和層次的不同，實施了不同的教學方法和手段。新的數(shù)據結構實驗教學體系，使學生由被動的知識灌輸轉變?yōu)橹鲃拥淖灾鲗W習，使教學形式由單一的指導驗證轉

變?yōu)槎嘈问降幕咏涣?，使學生學習由一體化轉為個性化。有效地激發(fā)了學生學習的積極性，增強了學生的創(chuàng)新能力和在創(chuàng)新基礎上的創(chuàng)業(yè)能力。