基于案例的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)立體化教學(xué)資源平臺(tái)構(gòu)建

文/劉宇君

1 引言

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)課程體系中一門(mén)非常重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，它前承C/C++等程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言基礎(chǔ)課和離散數(shù)學(xué)，后接操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)原理、編譯原理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等專(zhuān)業(yè)必修課，是研究開(kāi)發(fā)各種系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。美國(guó)計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)ACM和電子電氣工程師協(xié)會(huì)IEEE的CC2005規(guī)定大學(xué)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)課程中將《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》列為核心課程之首。在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中，基于案例教學(xué)是主流的教學(xué)方式之一，它以創(chuàng)新的、體驗(yàn)式的、啟發(fā)式的方法培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力及將理論知識(shí)運(yùn)用于實(shí)踐的能力。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的主要內(nèi)容包括將現(xiàn)實(shí)世界轉(zhuǎn)化為在計(jì)算機(jī)世界中抽象的數(shù)據(jù)描述、數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的組織形式以及不同數(shù)據(jù)類(lèi)型的基本操作的實(shí)現(xiàn)，是一門(mén)內(nèi)容比較抽象、相對(duì)難以理解和掌握的課程。該門(mén)課要求學(xué)生學(xué)會(huì)分析計(jì)算機(jī)加工的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，為實(shí)際應(yīng)用中涉及到的數(shù)據(jù)選擇適當(dāng)?shù)倪壿嫿Y(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的算法。在課程學(xué)習(xí)過(guò)程中能夠培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)抽象能力，訓(xùn)練學(xué)生的復(fù)雜程序設(shè)計(jì)能力。

圖1：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容體系

圖2：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)案例層次

圖3：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)立體化資源結(jié)構(gòu)圖

2 教學(xué)中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存在的問(wèn)題

經(jīng)過(guò)項(xiàng)目組成員的實(shí)踐教學(xué)和前期調(diào)研，該課程目前的實(shí)際教學(xué)效果并不很理想。學(xué)生普遍反映內(nèi)容枯燥、算法復(fù)雜、聽(tīng)得懂卻不會(huì)寫(xiě)，或者感覺(jué)學(xué)而無(wú)用。經(jīng)過(guò)分析總結(jié)，歸納了目前教學(xué)中存在的一些主要問(wèn)題，以期通過(guò)不斷的教學(xué)改革和實(shí)踐來(lái)改善教學(xué)現(xiàn)狀。目前存在的主要問(wèn)題有：

（1）傳統(tǒng)的教學(xué)方法是教師按照教材內(nèi)容傳授理論知識(shí)，課堂教學(xué)內(nèi)容局限于教材，而課程相關(guān)概念又比較抽象，講解的內(nèi)容局限于抽象層次，缺乏一套完整的實(shí)際案例，因此學(xué)生難以理解。

（2）在理解算法上有困難，導(dǎo)致學(xué)習(xí)失去興趣，而有些學(xué)生能夠聽(tīng)懂所講內(nèi)容，但給一個(gè)新的問(wèn)題卻不會(huì)自行分析，或者不會(huì)設(shè)計(jì)算法，出現(xiàn) “能聽(tīng)懂，不會(huì)寫(xiě)”的現(xiàn)象。

（3）在實(shí)驗(yàn)課上學(xué)生上機(jī)練習(xí)的內(nèi)容局限于將課本的算法實(shí)現(xiàn)，在完成實(shí)踐任務(wù)后并不知道如何應(yīng)用到實(shí)際項(xiàng)目中，出現(xiàn)理論與實(shí)際脫節(jié)，沒(méi)有達(dá)到學(xué)以致用的目的。

3 基于案例教學(xué)方法數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的構(gòu)建

3.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容體系

算法設(shè)計(jì)取決于邏輯結(jié)構(gòu)，算法實(shí)現(xiàn)依賴(lài)于存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容體系如圖1所示。

3.2 案例教學(xué)法的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)立體化教學(xué)資源平臺(tái)構(gòu)建

建設(shè)滿(mǎn)足基于案例課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)以及項(xiàng)目化訓(xùn)練的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)精品資源，打造以課程體系建設(shè)、教學(xué)案例資源建設(shè)、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)資源建設(shè)以及試題庫(kù)資源建設(shè)的“四位一體”的立體化示范課程資源；開(kāi)發(fā)基于網(wǎng)絡(luò)端和移動(dòng)終端的兩種學(xué)習(xí)平臺(tái)，方便學(xué)生隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)。使本課程達(dá)到一流的教學(xué)水平和質(zhì)量，更加充分的發(fā)揮教學(xué)的示范和輻射作用。

通過(guò)建設(shè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)立體化精品資源，改進(jìn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)計(jì)劃、完善數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課件和教案，使得本課程在信息化、統(tǒng)一化、系統(tǒng)化和項(xiàng)目化等方面體現(xiàn)出獨(dú)有的特色，為教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)提供全方位的服務(wù)。

3.2.1 課程體系建設(shè)

深化教學(xué)改革，設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，不斷創(chuàng)新教學(xué)模式，采用“以學(xué)生為主、教師引導(dǎo)”、“以案例導(dǎo)向?yàn)楹诵摹?、“以任?wù)驅(qū)動(dòng)為主線”的教學(xué)模式；建立以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為目標(biāo)的學(xué)習(xí)系統(tǒng)，采取設(shè)置情境的、由學(xué)生參與的、交互式的教學(xué)形式，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供條件，構(gòu)建激勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的機(jī)制與氛圍。推行符合軟件開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)模式的項(xiàng)目導(dǎo)向教學(xué)，營(yíng)造仿真的軟件項(xiàng)目開(kāi)發(fā)企業(yè)環(huán)境，通過(guò)項(xiàng)目化實(shí)訓(xùn)模式，讓學(xué)生經(jīng)歷企業(yè)全真軟件編程的全過(guò)程。

3.2.2 教學(xué)案例資源建設(shè)

設(shè)立“入門(mén)級(jí)”案例50個(gè)、“提高級(jí)”案例40個(gè)、“擴(kuò)展級(jí)”案例10個(gè)，通過(guò)三個(gè)層次的典型教學(xué)案例資源保障教學(xué)“由簡(jiǎn)入繁、循序漸進(jìn)”的科學(xué)過(guò)程，同時(shí)保障教學(xué)內(nèi)容的完整性。如圖2所示。

3.2.3 試題庫(kù)資源建設(shè)

試題庫(kù)資源包括“章節(jié)練習(xí)”、“真題測(cè)試”兩部分資源。通過(guò)規(guī)范化的題庫(kù)建設(shè)，可以更加客觀科學(xué)地評(píng)估教師的教學(xué)情況和學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，對(duì)教學(xué)質(zhì)量的考核也更加規(guī)范和公平。

3.2.4 實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)資源建設(shè)

實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)是課程教學(xué)的重要一環(huán)。通過(guò)實(shí)踐教學(xué)提高學(xué)生對(duì)本課程理論知識(shí)的理解，加強(qiáng)動(dòng)手能力培養(yǎng)，增強(qiáng)工程意識(shí)，提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力，為后續(xù)課程和今后走向工作崗位打好基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)建設(shè)主要包括實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)等的建設(shè)，將“入門(mén)級(jí)”、“提高級(jí)”、“擴(kuò)展級(jí)”三個(gè)教學(xué)層次有機(jī)的結(jié)合在一起。通過(guò)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)資源建設(shè)使得課程資源更大程度的達(dá)到共享和輻射作用。

3.2.5 搭建基于案例的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)資源平臺(tái)

合理設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)于每種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的典型案例。案例既不能太龐大，又不失趣味性，還能讓學(xué)生理清每種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的邏輯結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)方式、基本運(yùn)算的具體實(shí)現(xiàn)。合理選擇實(shí)踐案例。選擇綜合性較強(qiáng)的實(shí)際案例，幫助學(xué)生把握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的整體脈絡(luò)，并通過(guò)獨(dú)立完成實(shí)際項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)來(lái)提高程序設(shè)計(jì)和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

基于案例的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)資源平臺(tái)如圖3所示。

4 結(jié)論

根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的特點(diǎn)，結(jié)合應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的教學(xué)方法對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的情境教學(xué)資源進(jìn)行深化整合和再建設(shè)，實(shí)現(xiàn)“寓學(xué)于用”。

4.1 以學(xué)生為主導(dǎo)，創(chuàng)造學(xué)生自主學(xué)習(xí)環(huán)境，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)興趣

采用“以學(xué)生為主、教師引導(dǎo)”；“以案例導(dǎo)向?yàn)楹诵摹?；“以任?wù)驅(qū)動(dòng)為主線”的教學(xué)模式；建立以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為目標(biāo)的學(xué)習(xí)系統(tǒng)，采取由學(xué)生參與的、交互式的教學(xué)形式，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供條件，構(gòu)建激勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的機(jī)制與氛圍。

4.2 針對(duì)課程特點(diǎn)，強(qiáng)化實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，提高學(xué)生實(shí)踐能力

采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)案例教學(xué)方法，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性；通過(guò)典型案例設(shè)立“入門(mén)級(jí)”、“提高級(jí)”、“擴(kuò)展級(jí)”三個(gè)層次的教學(xué)案例，以保障教學(xué)案例“由簡(jiǎn)入繁、循序漸進(jìn)”的科學(xué)過(guò)程，同時(shí)要保障教學(xué)內(nèi)容的完整性；通過(guò)三個(gè)層次的教學(xué)案例設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化、項(xiàng)目化的訓(xùn)練。

以案例為驅(qū)動(dòng)來(lái)重新設(shè)計(jì)并組織教學(xué)內(nèi)容，以期通過(guò)“做中學(xué)”來(lái)改善目前教學(xué)中理論與實(shí)踐相脫節(jié)的現(xiàn)狀，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際編程能力，提高課堂教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]嚴(yán)蔚敏,李冬梅等.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)[M].北京:人民郵電出版社,2015.

[2]宗瑜,金萍.案例教學(xué)法與《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》教學(xué)改革[J].皖西學(xué)院學(xué)報(bào),2009,25(02):30-31+102.

[3]董麗薇.“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)方法的改進(jìn)[J].沈陽(yáng)師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2012,30(02):307-309.

[4]史文秀.《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程整體教學(xué)模式的建構(gòu)[J].甘肅聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2013,27(03):105-108.

[5]劉鑫.應(yīng)用型本科院校數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].教育現(xiàn)代化,2016,3(20):21-22.