“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)方法改進(jìn)探討

張惠珍,馬淑嬌(上海理工大學(xué) 管理學(xué)院,上海 200093)

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程是我國計(jì)算機(jī)教學(xué)中較早形成和完善的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程,也是計(jì)算機(jī)課程體系中的核心課程之一[1]。在我國,“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程不僅在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)類各專業(yè)開設(shè),也在信息管理類、通信類的許多本科專業(yè)和其他相關(guān)專業(yè)開設(shè)?！皵?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程主要介紹用計(jì)算機(jī)解決非數(shù)值計(jì)算類問題所用的各類數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)方式以及在各種結(jié)構(gòu)上執(zhí)行的主要操作[2],其既是程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),又是設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)軟件及大型應(yīng)用軟件的重要基礎(chǔ)。

通過“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生能夠熟練地掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)在邏輯關(guān)系及其在計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu),以及有關(guān)基本操作的算法實(shí)現(xiàn),并初步掌握算法的時(shí)間分析和空間分析的技術(shù)[2],具備在軟件開發(fā)的過程中能夠?yàn)榍蠼獾木唧w問題選擇合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),能夠應(yīng)用高級(jí)語言編寫和實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)清晰、正確易讀的有效算法的能力。

本文針對(duì)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)中存在的問題進(jìn)行了改進(jìn)和創(chuàng)新,目的在于充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性,讓學(xué)生有興趣地學(xué),并最終提高教學(xué)效果。

一、“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)中存在的問題

作者所授的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程是信息管理類專業(yè)的公共基礎(chǔ)必修課。根據(jù)開課前的調(diào)查,絕大多數(shù)學(xué)生想通過對(duì)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的學(xué)習(xí)提高自己的程序設(shè)計(jì)能力,為日后設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)軟件的開發(fā)奠定基礎(chǔ),但在實(shí)際教學(xué)中,學(xué)生往往會(huì)遇到諸多困難,如:“概念抽象”“算法太難”,甚至經(jīng)常有學(xué)生反映“上課講的算法內(nèi)容都能聽懂,但是一旦自己設(shè)計(jì)算法就不知從何下手”,等等[3]。在授課過程中,老師們也發(fā)現(xiàn)一些問題,如“學(xué)生分不清算法與程序之間的區(qū)別與聯(lián)系”,“學(xué)生不會(huì)思考,不會(huì)采用合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解決問題”,“學(xué)生邏輯思維能力較差,讀不懂別人寫的算法”。通過深入分析“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)中存在的種種問題,發(fā)現(xiàn)影響課程學(xué)習(xí)效果的原因大致有以下幾個(gè)方面。

(一)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)薄弱,學(xué)生邏輯思維能力差

必要的數(shù)學(xué)知識(shí)是學(xué)好“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的前提[4]。“離散數(shù)學(xué)”這門課主要研究離散結(jié)構(gòu)和離散數(shù)量關(guān)系,是“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的先行課之一?！半x散數(shù)學(xué)”是計(jì)算機(jī)科學(xué)中基礎(chǔ)理論的核心課程,內(nèi)容上充分體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)科學(xué)離散性的特點(diǎn),該課程所提供的訓(xùn)練對(duì)學(xué)生抽象思維能力和邏輯思維能力的培養(yǎng)起著十分重要的作用。

目前,部分開設(shè)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的非計(jì)算機(jī)類專業(yè),并不開設(shè)“離散數(shù)學(xué)”,如:作者所在上海理工大學(xué)信息管理類專業(yè),學(xué)生在學(xué)習(xí)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程之前,并沒學(xué)習(xí)“離散數(shù)學(xué)”這門課。由于學(xué)生沒有掌握“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”必備的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),對(duì)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”這門課的學(xué)習(xí)具有較大困難。

(二)實(shí)際教學(xué)中存在銜接問題

計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)類課程是“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的先行課程,學(xué)生對(duì)“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程學(xué)習(xí)的好壞直接影響“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程學(xué)習(xí)的效果[4-5]。然而,據(jù)作者所知:在實(shí)際教學(xué)中,由于“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”和“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”兩門課程由不同的教學(xué)單位和任課教師擔(dān)任,“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”和“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”被設(shè)定為兩門完全獨(dú)立的課程,導(dǎo)致兩門課程在教學(xué)內(nèi)容上出現(xiàn)知識(shí)銜接的斷層。尤其若先行課“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”的教學(xué)內(nèi)容完全脫離了“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程,使“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程中最頻繁使用的知識(shí)(如:指針、結(jié)構(gòu)體和函數(shù))在“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程中涉及甚少,學(xué)生不能為“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的學(xué)習(xí)打下扎實(shí)的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[5]。

以作者所在的上海理工大學(xué)為例,作者給該校管理學(xué)院信息管理類專業(yè)的大二本科生講授“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程,所采用的教材是嚴(yán)蔚敏和吳偉民老師主編,由清華大學(xué)出版社出版的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”(C語言版),而該?！俺绦蛟O(shè)計(jì)基礎(chǔ)”類課程由光電信息與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院開設(shè)。信息管理類專業(yè)的學(xué)生在大學(xué)一年級(jí)第二學(xué)期可自由選擇“VB程序設(shè)計(jì)語言”和“C程序設(shè)計(jì)語言”其中一門課程進(jìn)行學(xué)習(xí)。由于大部分學(xué)生學(xué)習(xí)目的不明確,不了解“C程序設(shè)計(jì)語言”對(duì)后續(xù)課程學(xué)習(xí)的重要性,往往選擇相對(duì)簡單、易學(xué)的“VB程序設(shè)計(jì)語言”。這導(dǎo)致“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程所教授的編程語言與“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”教材和實(shí)驗(yàn)所使用的實(shí)現(xiàn)語言不一致,以至于“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程與“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的教學(xué)脫節(jié)。即使有一小部分學(xué)生選擇了“C程序設(shè)計(jì)語言”,但由于兩門課程由不同學(xué)院的不同教師講授,兩門課程在課程設(shè)置和教學(xué)內(nèi)容上不能很好銜接,如:C程序設(shè)計(jì)語言的教學(xué)時(shí)間大部分花費(fèi)在基本概念及簡單程序的編寫上,學(xué)生沒有充裕的時(shí)間對(duì)數(shù)組、結(jié)構(gòu)體和指針等復(fù)雜數(shù)據(jù)類型學(xué)習(xí)和上機(jī)實(shí)踐,并未對(duì)這些內(nèi)容加以深刻理解;然而這些內(nèi)容在后續(xù)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程中頻繁使用,是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的重要基礎(chǔ)。這些情況均導(dǎo)致在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)中,盡管授課教師費(fèi)盡唇舌,學(xué)生仍然似懂非懂,不能很好地掌握知識(shí)重點(diǎn)和難點(diǎn),對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的理解和掌握僅僅停留在概念層、理論層和抽象層,難以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法從理論到偽代碼、再由偽代碼到真正代碼的轉(zhuǎn)換[5],導(dǎo)致學(xué)生喪失了對(duì)該課程的學(xué)習(xí)興趣和信心。

(三)上機(jī)實(shí)踐課時(shí)少,學(xué)生動(dòng)手能力差

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”是一門理論與實(shí)踐并重的課程,上機(jī)實(shí)踐是“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)過程中必不可少的環(huán)節(jié)?！皵?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)要求之一是訓(xùn)練學(xué)生進(jìn)行復(fù)雜程序設(shè)計(jì)的技能和培養(yǎng)學(xué)生良好程序設(shè)計(jì)的習(xí)慣。因此,上機(jī)實(shí)踐對(duì)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)質(zhì)量具有舉足輕重的影響。

2013年是深入貫徹落實(shí)黨的十八大精神的開局之年，也是實(shí)施“十二五”規(guī)劃承上啟下的關(guān)鍵一年。在中央治水興水方針政策的強(qiáng)力推動(dòng)下，水利事業(yè)邁入了科學(xué)發(fā)展、跨越發(fā)展的新階段。推進(jìn)水利事業(yè)又好又快發(fā)展，對(duì)加快水利頂層設(shè)計(jì)、保證前期工作質(zhì)量、加強(qiáng)勘測(cè)設(shè)計(jì)行業(yè)管理提出了新的要求。水規(guī)總院積極踐行可持續(xù)發(fā)展治水思路，各項(xiàng)工作扎實(shí)推進(jìn)，為加快水利發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐和保障。

目前,大多數(shù)高?！皵?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的上機(jī)實(shí)踐學(xué)時(shí)嚴(yán)重短缺。以作者所在的上海理工大學(xué)信息管理專業(yè)的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程為例,講授學(xué)時(shí)和上機(jī)實(shí)踐學(xué)時(shí)分別為48和16,學(xué)生實(shí)踐機(jī)會(huì)偏少。這導(dǎo)致“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)是以利用偽代碼描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法為主,以編程實(shí)踐為輔,重理論、輕實(shí)踐,實(shí)踐教學(xué)不能支撐起理論教學(xué)[6],最終致使學(xué)生綜合運(yùn)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的知識(shí)解決實(shí)際問題的能力明顯不足,編程能力沒有得到提高,甚至有的學(xué)生在學(xué)完“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”這門課之后,仍然不能自行查找語法錯(cuò)誤,看不懂錯(cuò)誤提示,不會(huì)糾錯(cuò),更談不上獨(dú)立將大型復(fù)雜算法編寫為程序。

二、提高“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)效果的對(duì)策

導(dǎo)致上海理工大學(xué)信息管理類專業(yè)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)中存在上述問題的主要原因是學(xué)校多年實(shí)施平臺(tái)課程設(shè)置中的漏洞與不合理之處。作者建議學(xué)校能夠逐步對(duì)平臺(tái)課程設(shè)置中存在的種種問題加以改進(jìn)。

此外,作為“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的授課教師,在無法改變整個(gè)專業(yè)的課程設(shè)置的前提下,首先加強(qiáng)先行課程“離散數(shù)學(xué)”和“C程序設(shè)計(jì)語言”的教學(xué);其次,不斷思索如何提高“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)效果,并在教學(xué)方法和手段以及實(shí)踐教學(xué)方面作了一定的改進(jìn)和創(chuàng)新。

(一)加強(qiáng)先行課程“C程序設(shè)計(jì)語言”的復(fù)習(xí)

如前所述,牢固的C語言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是學(xué)習(xí)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的前提條件。在開展數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)時(shí),首先對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)C語言程序設(shè)計(jì)的情況進(jìn)行初步了解,然后根據(jù)學(xué)生的掌握程度,重點(diǎn)對(duì)C語言中的數(shù)組、結(jié)構(gòu)體、函數(shù)和指針復(fù)習(xí)3～4個(gè)學(xué)時(shí),其中包括1～2個(gè)學(xué)時(shí)的上機(jī)實(shí)踐。在教學(xué)過程中,結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和具體算法,抓住兩門課程的銜接點(diǎn),再適當(dāng)補(bǔ)充必要的C語言知識(shí)。

(二)增強(qiáng)課堂教學(xué)的趣味性

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的內(nèi)容比較抽象,算法理解比較困難。采用靈活多樣的課堂教學(xué)方式,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生把學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的課程變成一件積極、快樂的事,自然會(huì)取得良好的教學(xué)效果[7-9]。

在學(xué)期初期,教師應(yīng)通過實(shí)際應(yīng)用激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的興趣。例如,針對(duì)假期一家人自駕游,如何選擇線路才能最節(jié)省旅途的過路費(fèi)用和油耗費(fèi)用;針對(duì)圖書館的圖書信息管理系統(tǒng),如何實(shí)現(xiàn)圖書信息的快速查找;為了節(jié)省計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)空間,如何實(shí)現(xiàn)對(duì)稀疏矩陣的壓縮存儲(chǔ)等等,這些問題的實(shí)用性和趣味性比較強(qiáng),能激發(fā)學(xué)生探索解決這類問題的愿望和學(xué)習(xí)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的興趣?！爸卟蝗绾弥?好之者不如樂之者”,興趣激發(fā)起來了,就形成了一個(gè)良好的開端。

在每節(jié)課的新知識(shí)點(diǎn)引入時(shí),也盡可能使用生活中的例子,或一個(gè)小故事、小游戲、一個(gè)影片情節(jié)等方式,將枯燥難懂的知識(shí)點(diǎn)融入到鮮活的情景中,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如:講解順序表時(shí),引入小學(xué)報(bào)名家長徹夜排隊(duì)的實(shí)例,形象地表示了數(shù)據(jù)元素間的物理結(jié)構(gòu)維持邏輯結(jié)構(gòu);講解鏈表時(shí),引入諜戰(zhàn)片或警匪片中上下級(jí)之間的單線聯(lián)系方式,形象地反映了鏈表的特性;講解隊(duì)列時(shí),引入飛機(jī)場(chǎng)或火車站的出租車排隊(duì)載客的實(shí)例,出租車按照到達(dá)的先后順序排成一條隊(duì),后到的出租車排在隊(duì)尾,最后每輛出租車從隊(duì)頭載客出隊(duì),這就是先進(jìn)先出的隊(duì)列結(jié)構(gòu);講解棧時(shí),可以用食堂盛菜的盤子作為例子引入,盛菜的盤子是從下往上疊放在一起的,而用的時(shí)候是從上往下拿,棧就好像是一個(gè)裝盤子的容器,具有先進(jìn)后出的特征;講解樹的時(shí)候可以引入一個(gè)家族的家譜;講解圖的時(shí)候可以引入高速公路網(wǎng)、鐵路網(wǎng)。這樣通過對(duì)日常生活中實(shí)例的講解,使一個(gè)抽象的、理論性很強(qiáng)的問題轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)直觀的、簡單的實(shí)際問題,不僅構(gòu)建了和諧的課堂氛圍,也激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

在上機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,最初安排簡單的、容易利用所學(xué)知識(shí)實(shí)現(xiàn)的例子,如學(xué)完線性表后,安排學(xué)生完成將兩個(gè)有序表合并為一個(gè)有序表;學(xué)完棧后,安排學(xué)生完成一個(gè)括號(hào)匹配問題。這些例子不僅具有一定的趣味性,而且簡單、易于實(shí)現(xiàn)。學(xué)生上機(jī)實(shí)驗(yàn)見到成果后,內(nèi)心的成就感得到滿足,自信心得到加強(qiáng),就會(huì)更加有興趣學(xué)習(xí)和鉆研這門課程。

(三)圖文并茂講解算法

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程中數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和算法的描述多為抽象的理論。在學(xué)生抽象思維能力和邏輯思維能力欠缺的情況下,如果直接進(jìn)行理論講解,學(xué)生會(huì)覺得枯燥乏味,失去學(xué)習(xí)的興趣。因此,在教學(xué)中,需要引入直觀、形象的圖像或動(dòng)畫,讓抽象的算法以圖形動(dòng)態(tài)演變的方式呈現(xiàn)給學(xué)生,再結(jié)合上算法偽代碼的講解,不僅可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,而且可以提高學(xué)生邏輯思維和抽象思維的能力。例如:在鏈表中,用到了大量的指針操作,很多學(xué)生反映對(duì)鏈表中的結(jié)點(diǎn)進(jìn)行插入、刪除和查找等操作時(shí),指針的變化使他們經(jīng)常暈頭轉(zhuǎn)向,模糊不清,尤其在學(xué)習(xí)雙向循環(huán)鏈表時(shí),情況更為嚴(yán)重。如果采用圖文并茂的講解方法,立刻就會(huì)產(chǎn)生不一樣的效果。

圖1給出了在雙向鏈表中指針P所指向的結(jié)點(diǎn)前插入一個(gè)新結(jié)點(diǎn)時(shí)指針的變化狀況。在課堂講解中,首先結(jié)合圖1把雙向鏈表的插入原理講透徹,即把新插入結(jié)點(diǎn)與鏈表中原有結(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系講明白,并將每一句代碼的含義和作用解釋清楚,從而方便了學(xué)生的理解。

圖1 在雙向鏈表中指針P所指向的結(jié)點(diǎn)前插入一個(gè)新結(jié)點(diǎn)Fig.1 Inserting a new node before the node that P points to into a doubly linked-list

(四)加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)可以分為驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)[6]。驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)的目的是使學(xué)生掌握基礎(chǔ)的常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及基本操作,強(qiáng)化學(xué)生對(duì)基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其相關(guān)算法的理解,同時(shí)在使用的過程中進(jìn)一步鞏固和強(qiáng)化C程序設(shè)計(jì)語言的應(yīng)用。學(xué)生應(yīng)掌握的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程各章節(jié)的典型算法如表1所示,對(duì)于這些算法要求在16個(gè)學(xué)時(shí)的上機(jī)實(shí)驗(yàn)課中,每個(gè)學(xué)生在教師指導(dǎo)下獨(dú)立將算法的偽代碼轉(zhuǎn)化為C語言描述的真正代碼,完成調(diào)試、編譯操作。

表1 “數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程各章節(jié)的典型算法Tab.1 Classical algorithms in every chapters of “data structure”

設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的目的是訓(xùn)練學(xué)生解決實(shí)際問題的能力,學(xué)生根據(jù)實(shí)際問題,選擇合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并設(shè)計(jì)求解該問題的快速有效算法。授課教師可以根據(jù)自身的授課經(jīng)驗(yàn)自擬問題或選擇一些經(jīng)典的趣味型問題作為設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)題目,如:一元多項(xiàng)式的加法運(yùn)算;用雙向循環(huán)鏈表解決約瑟夫問題;迷宮問題;利用哈夫曼樹對(duì)文本文件進(jìn)行壓縮和解壓縮,等等。與驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)所不同的是,設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力和團(tuán)隊(duì)合作的能力。因此,對(duì)于設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn),并不要求學(xué)生在16學(xué)時(shí)的上機(jī)實(shí)驗(yàn)課內(nèi)完成,而是作為作業(yè)布置給學(xué)生,要求學(xué)生在學(xué)期內(nèi)課外完成。如:作者對(duì)授課班級(jí)的學(xué)生根據(jù)興趣分成任務(wù)小組,3～5人為一個(gè)小組,要求每個(gè)小組的同學(xué)選擇完成3～4個(gè)設(shè)計(jì)型題目,學(xué)生在認(rèn)真分析實(shí)驗(yàn)題目的基礎(chǔ)上,根據(jù)實(shí)際情況合理分工,選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組織處理實(shí)驗(yàn)題目中的數(shù)據(jù),設(shè)計(jì)出有效的求解算法,并將其轉(zhuǎn)換為真正的程序代碼,在計(jì)算機(jī)上編譯、調(diào)試完成。通過設(shè)計(jì)型題目的完成,不僅加強(qiáng)了學(xué)生之間相互交流、相互協(xié)作的能力,而且達(dá)到了小組同學(xué)共同學(xué)習(xí),共同提高的目的。

通過驗(yàn)證型題目和設(shè)計(jì)型題目的訓(xùn)練,不僅使學(xué)生對(duì)所學(xué)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其典型算法在課中得以消化,而且激發(fā)了學(xué)生挖掘自己的潛能,使學(xué)生的創(chuàng)新能力得到一定拓展,對(duì)所學(xué)知識(shí)在課后得到了進(jìn)一步提高。

(五)開展啟發(fā)式教學(xué)

當(dāng)代著名科學(xué)方法論學(xué)者波爾普曾說“正是問題激發(fā)我們?nèi)W(xué)習(xí),去發(fā)展知識(shí),去實(shí)踐,去觀察”。作為一個(gè)好的教師,不僅要在課堂上給學(xué)生講清楚每一個(gè)知識(shí)點(diǎn),更應(yīng)著力于引導(dǎo)他們?nèi)ト绾伟l(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題和解決問題?！皢栴}”是創(chuàng)新的起點(diǎn),是引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性的理想載體?；谶@樣的授課思想,并通過幾年的探索和總結(jié),從2014年起,在作者所授的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中采用了帶有對(duì)問題探討因素的啟發(fā)式教學(xué)法,收到了良好的教學(xué)效果。

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)中,可以設(shè)計(jì)許多啟發(fā)式問題。例如:在介紹了單鏈表的插入算法之后,可以引導(dǎo)學(xué)生分析在第一個(gè)結(jié)點(diǎn)之前插入新的結(jié)點(diǎn)與在其他結(jié)點(diǎn)之前插入結(jié)點(diǎn)的操作是否相同?通過實(shí)際對(duì)單鏈表中第一個(gè)節(jié)點(diǎn)之前進(jìn)行插入操作與在其他結(jié)點(diǎn)之前進(jìn)行插入操作的比較分析,學(xué)生不難得出這樣的結(jié)論:在第一個(gè)結(jié)點(diǎn)之前進(jìn)行插入的操作實(shí)際是在頭指針之后進(jìn)行插入,插入時(shí)不僅需要修改新結(jié)點(diǎn)指針域的值,而且需要改變頭指針的值;在其他結(jié)點(diǎn)之前進(jìn)行插入的操作實(shí)際是在某一個(gè)結(jié)點(diǎn)之后進(jìn)行的插入,插入時(shí)需要修改直接前驅(qū)結(jié)點(diǎn)和新結(jié)點(diǎn)的指針域。那么,為了使在第一個(gè)結(jié)點(diǎn)之前插入結(jié)點(diǎn)的操作與在其他結(jié)點(diǎn)之前進(jìn)行插入的操作一致,即都是在某一個(gè)結(jié)點(diǎn)之后進(jìn)行的操作,需要修改的都是結(jié)點(diǎn)的指針域,而不需要修改頭指針的值,該如何處理呢?學(xué)生馬上會(huì)想到:在第一個(gè)結(jié)點(diǎn)之前添加上一個(gè)結(jié)點(diǎn),讓頭指針指向新添加的結(jié)點(diǎn)就實(shí)現(xiàn)了這一功能。由于這個(gè)新添加的結(jié)點(diǎn)是為了插入和刪除等操作上的方便,該結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)域可以不存儲(chǔ)任何信息。通過這樣不斷創(chuàng)設(shè)問題情景的方式,引出了帶頭結(jié)點(diǎn)的單鏈表,而且說明了頭結(jié)點(diǎn)與鏈表中第一個(gè)結(jié)點(diǎn)之間的區(qū)別。

對(duì)問題探討因素的啟發(fā)式教學(xué)法,將教材上的平面知識(shí)、技能點(diǎn)轉(zhuǎn)化為問題的形式展現(xiàn)給學(xué)生。學(xué)生有了疑問,才會(huì)思考,思考了才會(huì)有收獲。從教學(xué)內(nèi)容中挖掘問題,在課堂上給學(xué)生創(chuàng)設(shè)問題情景,激發(fā)學(xué)生思考,是“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程采用啟發(fā)式教學(xué)的關(guān)鍵?；谶@樣的考慮,作者在備課的過程中,反復(fù)探究“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程中各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的奧妙,精心設(shè)計(jì)課堂情景,準(zhǔn)備好與學(xué)生探討的啟發(fā)式問題。課堂上,由于啟發(fā)式問題的引入,不僅活躍了課堂氣氛,使學(xué)生的思維能力得到訓(xùn)練,而且使知識(shí)重點(diǎn)更加容易講透,知識(shí)難點(diǎn)更易突破,較好地完成了教學(xué)任務(wù)。

三、結(jié)束語

經(jīng)過兩年“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)改革,上述努力起到了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,明確學(xué)生學(xué)習(xí)的目的,不僅學(xué)生的到課率得到了明顯提高,由原先的80%提高到了現(xiàn)在的93%,理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)都取得了預(yù)期的效果,而且學(xué)生的學(xué)習(xí)成績顯著提高。例如:2014—2015學(xué)年第一學(xué)期學(xué)生卷面成績的優(yōu)秀率為1.10%,良好率為14.29%,中等率為16.64%,及格率為17.64%,不及格率為50.33%;2015—2016學(xué)年第一學(xué)期學(xué)生卷面成績的優(yōu)秀率為14.46%,良好率為21.14%,中等率為18.97%,及格率為16.95%,不及格率為28.48%。這些變化證明了“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)改革方法有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,取得良好的教學(xué)效果。

在后續(xù)的教學(xué)工作中將引入先進(jìn)的教育理念和教學(xué)手段(如:慕課教學(xué)模式),提高學(xué)生的創(chuàng)新能力,培養(yǎng)學(xué)生研究性學(xué)習(xí)的能力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王裕明,李旭芳,李躍文,等.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與程序設(shè)計(jì)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2010.

[2] 嚴(yán)蔚敏,吳偉民.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(C語言版)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2010.

[3] 彭立宏,肖曉強(qiáng),周麗濤.“計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)”課程教學(xué)研究與實(shí)踐[J].計(jì)算機(jī)工程與科學(xué),2014,36(S1):39-42.

[4] 周海巖,陳宏明,殷路.《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)的思考[J].教育理論與實(shí)踐,2010,30(6):62-63.

[5] 郭艷燕,童向榮,孫雪姣,等.程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)兩門課程的教學(xué)銜接[J].計(jì)算機(jī)教育,2014(10):47-50.

[6] 張小剛.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程實(shí)踐教學(xué)改進(jìn)探討[J].湖南科技學(xué)院學(xué)報(bào),2016,37(4):134-135,144.

[7] 霍玲玲,王智,孫江.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)方法的研究[J].計(jì)算機(jī)教育,2015(2):73-76.

[8] 鹿旸.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程教學(xué)方法的思考[J].計(jì)算機(jī)教育,2010(5):88-90.

[9] 劉曉靜,王曉英,薛媛媛,等.讓趣味教學(xué)進(jìn)駐數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課堂[J].青海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2011,29(5):95-97.

[10] 周曉誼,王隆娟,任佳.Seminar教學(xué)模式在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中的實(shí)踐[J].海南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2016,34(1):82-89.

[11] 劉華敏.“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式的探討——以《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)為例[J].廣東技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào),2016,37(5):70-72.