面向電類專業(yè)的數據結構課程教學改革研究

喻劍平

（荊楚理工學院電子信息工程學院 湖北 荊門 448000）

面向電類專業(yè)的數據結構課程教學改革研究

喻劍平

（荊楚理工學院電子信息工程學院 湖北 荊門 448000）

數據結構是電類專業(yè)一門專業(yè)選修課程，由于課程具有知識點分散、先行課為C語言程序設計等特點，實際教學效果并不理想。本文主要分析目前電類專業(yè)數據結構課程教學現狀及其存在的教學問題，從培養(yǎng)學生的興趣和掌握編程思想出發(fā)，為提高學生的編程能力和解決實際問題的能力，在教學過程中對教學方法進行一定程度地研究和探索，提出一些可操作的建議。

電類專業(yè)，數據結構；教學改革

1 引言

隨著互聯網+概念不斷深入，數據結構作為電類的一門專業(yè)選修課程，雖然沒有專業(yè)基礎課重要，但對于電類專業(yè)學生來說是以后繼續(xù)深造和從事軟件編程工作的一門重要的課程。學習程序設計，一定要靈活運用，數據結構的學習也一樣，然而要讓學生做到對知識點深刻理解并靈活應用存在一定難度。針對數據結構課程中的教學問題，結合本人的教學實踐，談談數據結構教學中的一些見解。

2 教學中存在的問題

2.1 知識點繁雜，認知任務重。數據結構一般開設在第三或第四學期，它的先行課是C語言程序設計。對于非計算機專業(yè)學生來說，C語言程序設計的知識與本專業(yè)相關性不大，時間長了自然生疏、掌握不牢，現在要在此基礎上學習數據結構，對他們來說有點難度。而數據結構是一門理論性比較強的課程，由于其概念抽象，算法經典和復雜使得該課程的教學難度較大，增加了學生的學習任務，成為學習過程中的障礙。

2.2 教學內容與專業(yè)相關性不大。目前電類專業(yè)數據結構課程不能和本專業(yè)的其他課程知識建立有效聯系，無法滿足電類專業(yè)的實際需求，學生只能孤立地學習該課程。很多學生在學完后不知道如何在實際編程中予以應用，學習目標不明確，認識不到它的重要性，使得學生主動學習的積極性不高。

3 明確教學原則，把握教學主線

老師在教這門課之前一定要明確其目的是學習算法思想而不是程序。否則可能會把數據結構當成編程語言課的“升華”和“提高”，教學時帶領學生去讀和講解算法程序。不管是C語言程序設計還是數據結構，對課程章節(jié)知識點的編排始終沿著一條主線展開，及以“程序=數據結構+算法”為主線鋪開。如果沿著這條主線梳理教材的知識點，就會發(fā)現每個知識點的前后關系，兩門課程的詳細分析過程如圖1所示。學習數據結構的目的是根據實際問題中的數據選擇合適的數據結構，設計合適算法并編寫程序，解決實際問題。

圖1 主線串接知識點

上每節(jié)課時都應該以“思想第一，實現第二”為教學主線，以算法思想為主，程序實現為輔，適當地教學生如何用程序實現思想，培養(yǎng)學生利用編程思想來解決實際問題的能力。讓學生理解程序的根本是數據結構和算法。舉例來說，寫程序就好比設計電路，想要設計一個什么樣的電路，電路要實現的功能以及具體的參數等數據要做到心中有數，一定要有規(guī)劃，才能設計出滿足功能和相關參數的電路。

電類專業(yè)學生對C語言程序設計還不能靈活運用，不能很好的將類C語言（偽代碼）描述的算法轉化為可執(zhí)行程序，無疑增加了學生學習的難度。所以在選擇教材上，教材中的算法最好是經過編程軟件調試過的完整代碼，能夠讓學生直接用到編程軟件中運行，方便學生學習和理解。

4 教學改革

4.1 引入案例，激發(fā)學生學習興趣。

“興趣是第一動力”，學生有了興趣才會提高學習的積極性，尤其對于理論性較強的數據結構來講，學生的興趣更為重要。如何激發(fā)學生的興趣呢？主要是讓學生了解所學知識能解決實際問題。例如我們講線性表時，可以用約瑟夫環(huán)問題來導入，在學完這章內容后，再拿出約瑟夫環(huán)問題，和學生一起分析用哪種存儲結構來解決，之后再引入新的問題，如何報數，當數到m的人時又如何出列？將這些問題轉化為線性表的相關知識點。通過分析，讓學生有了一定的解題思路，可以選擇循環(huán)單鏈表來描述這種數據結構，用指針來報數，當指針指到m的人時進行刪除操作，直到鏈表只有最后一人為止。然后將算法思路轉換為程序的各個功能模塊，包括循環(huán)單鏈表的定義和創(chuàng)建，用指針循環(huán)數數，以及刪除指定結點，讓學生根據各個功能模塊寫出相應的程序代碼。最后讓學生將程序用編程軟件來調試和運行。使學生從中逐一體會到如何用自己學過的知識解決實際問題。

這里需要注意的是，引入的實際問題不能太難，不然學生就沒有興趣繼續(xù)學習。我們可以在教學中引入一些小型實用的軟件開發(fā)項目，幫助學生掌握實際編程時選擇哪種數據結構的方法。例如：大多數學生喜歡玩游戲，但不知道數據結構的原理在游戲編程中如何應用。像游戲中某些“怪物”的反應可通過構造哈夫曼樹來作為判定樹設定算法；而游戲“連連看”就涉及到相同圖形之間最短路徑的求解。通過這些例子，讓學生知道在軟件開發(fā)過程中數據結構扮演的重要角色。明白學以致用，幫助學生理解知識點，提高應用能力。

4.2 采用Word作為黑板，結合PPT，利用編程工具直接編程和調試運行。

數據結構著重于提高學生算法設計與編程能力的培養(yǎng)。通過多讀程序，分析別人的程序設計思想，從中汲取編程經驗。其次就是要多練，養(yǎng)成讀懂問題、設計思路、編寫程序、上機調試并分析程序運行結果的良好程序設計習慣。不管上理論課還是實驗課，最好選擇在機房上課，可以充分利用現有的信息化教學資源，教學效果會更好。

老師可以直接用Word作為黑板，而不需要一會操作電腦一會站起來到黑板上板書，原來用板書完成的事情均可用Word實現，為了節(jié)約課上時間，還可以結合PPT演示相關的圖表。而算法程序可以直接啟動Visual C++或其他編程工具進行編寫、修改、調試和運行。Word黑板的特點是直觀性較強，與學生面對面，克服了板書不雅和反復檫黑板的麻煩。采用PPT演示相關圖表，節(jié)約了畫圖和表的時間。而利用編程工具直接編程和調試運行，可以讓學生看清如何在讀懂算法的基礎上進行編程，以及后續(xù)的錄入、調試運行和評價程序。這種教學方式直觀性強，易于理解和掌握算法的基本思想和編程工具的操作過程。

很多任課教師熱衷于制作多媒體課件，通過事先做好的演示文稿進行教學。但是對于像數據結構這類程序設計課程的教學，有著其自身的特點，單純使用多媒體課件教學效果不太理想。而采用Word作為黑板，結合PPT，利用編程工具直接編程和調試運行，充分利用現代化信息技術，學生較容易掌握相關知識點。

總之，在數據結構的教學中根據教學內容使用不同的教學方法，提高學生的學習興趣，吸引學生的注意力，從而提高學生的學習效率，培養(yǎng)學生分析和解決實際問題的能力。同時，鼓勵學生參加大學生科技創(chuàng)新項目、互聯網+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、全國大學生電子設計大賽等賽事，讓枯燥的知識變成有趣的體驗，提高學生主動能力性，給學生創(chuàng)造機會將所學的理論知識運用到實踐中去。

[1]李燕.“數據結構”課程中算法實現的學習方法研究[J].計算機時代，2014(11).

[2]周張?zhí)m.導入在數據結構課堂教學中的應用[J].科教文匯，2014(11).

[3]孫杰，等.面向工科專業(yè)的C語言程序設計課程教學改革探索[J].計算機教育，2016(11).

[4]馬靖善.“數據結構”課程實踐教學法研究[J].渤海大學學報(自然科學版)，2017(1).

TP311.12-4;G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1009-5624（2018）01-0116-03

參與項目：校級教學研究項目JX-201627：基于“口袋實驗室”的單片機實踐教學改革探討

喻劍平（1983-）,女，漢族，湖北武漢人，碩士，講師，主要從事自動化、信息處理方面研究。