數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教改初探

王 佳 劉淑嫻

（新疆大學(xué)，新疆 烏魯木齊830002）

0 前言

現(xiàn)實(shí)世界中采用程序設(shè)計(jì)可解決的問(wèn)題，通?？蓜澐譃閿?shù)值問(wèn)題和非數(shù)值問(wèn)題。隨著高校應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的提出，作為信息安全專業(yè)的核心必修課之一，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在注重理論學(xué)習(xí)時(shí)，也要注重實(shí)踐能力的培養(yǎng)[1]。同時(shí)，課程思政建設(shè)在所有高校、所有學(xué)科專業(yè)的全面推進(jìn)，使得課程思政理念深入人心，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的課程思政建設(shè)迫在眉睫[2]。本文立足于目前數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)過(guò)程中存在的主要問(wèn)題，著眼于應(yīng)用型人才培養(yǎng)和課程思政建設(shè)，對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)模式進(jìn)行初步的探索分析。

1 存在問(wèn)題

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要用來(lái)解決現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)際問(wèn)題，如何對(duì)具體問(wèn)題進(jìn)行抽象化描述是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)踐教學(xué)的難點(diǎn)。目前，新疆大學(xué)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)，主要采用理論課教師課堂教授+學(xué)生課后習(xí)題，實(shí)驗(yàn)課教師算法部分實(shí)現(xiàn)+學(xué)生課堂完成的方式。通過(guò)一個(gè)學(xué)期的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)，學(xué)生僅能掌握大部分習(xí)題，無(wú)法將抽象化思維運(yùn)用到實(shí)際問(wèn)題中，不能做到理論與實(shí)際有機(jī)結(jié)合。通過(guò)對(duì)目前數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)的分析調(diào)研，該課程的教學(xué)仍存在以下3點(diǎn)問(wèn)題：

（1）課時(shí)安排較少。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的課程較為復(fù)雜、抽象，大部分院校中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一學(xué)期的課程，但由于其對(duì)C語(yǔ)言編程能力、抽象問(wèn)題理解能力等的要求較高，無(wú)法在一學(xué)期的課程中講通講透。尤其是針對(duì)實(shí)際問(wèn)題解決能力不高的大一學(xué)生，其相應(yīng)的實(shí)際場(chǎng)景到抽象問(wèn)題的映射能力不足，導(dǎo)致課堂進(jìn)程艱難。例如，教師在講解線性表及其存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)時(shí)，除線性表的定義、線性表的順序存儲(chǔ)、線性表的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)等理論知識(shí)外，還需要幫助學(xué)生理解現(xiàn)實(shí)生活中學(xué)生管理、圖書管理等線性表的實(shí)際應(yīng)用；同時(shí)在實(shí)踐教學(xué)中，表的類型定義采用結(jié)構(gòu)體，設(shè)計(jì)聯(lián)系人管理系統(tǒng)時(shí)需用到循環(huán)、分支等控制語(yǔ)句，由于大一學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力不強(qiáng)，教師還需要幫助學(xué)生回顧相關(guān)的C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)內(nèi)容。在課時(shí)和課程內(nèi)容的雙重約束下，很多問(wèn)題只能泛泛而談，無(wú)法做到面面俱到。

（2）學(xué)生能力不同。新疆是多民族聚居的省份，少數(shù)民族學(xué)生的漢語(yǔ)言能力稍差，其相應(yīng)的學(xué)習(xí)能力受到很大限制。即便其他不存在語(yǔ)言問(wèn)題的學(xué)生，其個(gè)體接收知識(shí)的能力也不盡相同。本校數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程針對(duì)的多是大一學(xué)生，C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的先行課程。通過(guò)分析某班C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的期末成績(jī)，85分以上學(xué)生占5%，70~85分學(xué)生占11%，60~70分學(xué)生占24%，有60%的學(xué)生掛科。學(xué)生對(duì)C語(yǔ)言的熟悉掌握程度截然不同。如何在教學(xué)過(guò)程中不出現(xiàn)好學(xué)生喂不飽差學(xué)生學(xué)不好的問(wèn)題，是一直以來(lái)無(wú)法解決的問(wèn)題。同時(shí)由于大多數(shù)學(xué)生的C語(yǔ)言掌握不扎實(shí)（指針、結(jié)構(gòu)體、循環(huán)、分支等確實(shí)入門較難），剛開(kāi)始的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)章節(jié)學(xué)生聽(tīng)不懂，跟不上節(jié)奏，直接導(dǎo)致學(xué)生后續(xù)章節(jié)的學(xué)習(xí)積極性不高。

（3）教學(xué)過(guò)程單一。在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)過(guò)程中，由于課時(shí)與課程內(nèi)容的雙重約束，教師把大多數(shù)的時(shí)間用來(lái)講授理論知識(shí)。同時(shí)在授課過(guò)程中缺乏師生間的交流與互動(dòng)，無(wú)法及時(shí)獲取學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況。同樣在實(shí)踐教學(xué)中，教師只能針對(duì)實(shí)驗(yàn)題目進(jìn)行簡(jiǎn)單講解，無(wú)法做到深入擴(kuò)展，學(xué)生也就無(wú)法觸類旁通。由于課堂中的理論知識(shí)學(xué)生沒(méi)有完全理解，在上機(jī)實(shí)驗(yàn)時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)題目就無(wú)從下手，不知道怎樣去分析解決題目。當(dāng)理論與實(shí)踐脫離后，學(xué)生就缺乏信心，對(duì)下一次理論課失去興趣，進(jìn)而形成惡性循環(huán)，無(wú)法培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)際問(wèn)題的分析解決能力。

2 改進(jìn)探索

（1）提升教師知識(shí)深度。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一門教師難教學(xué)生難學(xué)的課程?！半y”主要在于計(jì)算機(jī)專業(yè)的相關(guān)領(lǐng)域知識(shí)日新月異，而數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的課程內(nèi)容變化較小，如何將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)容與計(jì)算機(jī)領(lǐng)域前沿進(jìn)行關(guān)聯(lián)是重中之重。按照課程組內(nèi)教師的不同研究方向分組，不同教師負(fù)責(zé)與自己研究?jī)?nèi)容緊密關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)章節(jié)的教學(xué)設(shè)計(jì)；當(dāng)各章節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)完成后，課程組教師統(tǒng)一集體備課，探討各教學(xué)設(shè)計(jì)的合理性、前沿性等，最終確定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全書的教學(xué)設(shè)計(jì)。尤其要關(guān)注教學(xué)設(shè)計(jì)中的課程思政內(nèi)容，堅(jiān)持以立德樹人為中心，根據(jù)不同章節(jié)的內(nèi)容引入思政教育，將思想引領(lǐng)與理論教學(xué)統(tǒng)一起來(lái)，形成課程思政和思政課程教育同向同行，把思想政治工作貫穿數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教育教學(xué)的全過(guò)程[3]。例如，研究方向?yàn)楣ぷ髁?、社交網(wǎng)絡(luò)等的教師，其主要負(fù)責(zé)圖這一章節(jié)的教學(xué)設(shè)計(jì)。首先，通過(guò)一個(gè)前沿案例A引入圖的概念，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。案例A：針對(duì)大數(shù)據(jù)環(huán)境下的實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)精準(zhǔn)分析問(wèn)題，采用Storm計(jì)算框架對(duì)氣象數(shù)據(jù)工作流進(jìn)行分布式處理提高實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。其次，在案例講解過(guò)程中，將圖的相關(guān)定義及術(shù)語(yǔ)一一給出，加深學(xué)生的理解。再次，分析案例A中多個(gè)頂點(diǎn)間相互協(xié)作可快速高效地完成實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，從而告誡學(xué)生在平時(shí)的學(xué)習(xí)生活中要注重團(tuán)體協(xié)作精神。最后，啟發(fā)學(xué)生來(lái)簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)Storm計(jì)算框架中的默認(rèn)調(diào)度策略。教師本人完成相應(yīng)章節(jié)的教學(xué)設(shè)計(jì)后，課程組統(tǒng)一討論進(jìn)行再次修正。采取這種盡其所能、分工協(xié)作的團(tuán)隊(duì)教學(xué)設(shè)計(jì)，既可以拓展學(xué)生的知識(shí)面，讓學(xué)生能夠深入領(lǐng)悟各個(gè)章節(jié)，又能夠節(jié)約教師的時(shí)間，讓其有更多的時(shí)間投入到科研中。

（2）線上線下混合教學(xué)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包含線性表、棧、隊(duì)列、串、廣義表、樹、圖、查找和排序等重點(diǎn)內(nèi)容，綜合考慮課時(shí)和課程內(nèi)容，將C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容和各章節(jié)主要內(nèi)容放在校內(nèi)學(xué)習(xí)網(wǎng)站，讓學(xué)生在課前的空閑時(shí)間自行學(xué)習(xí)。同時(shí)校內(nèi)學(xué)習(xí)網(wǎng)站上的內(nèi)容需注重層次，可分為基礎(chǔ)層和提高層，盡量滿足所有學(xué)生對(duì)知識(shí)的渴求。教師在線下授課時(shí)，除對(duì)線上課程相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行擴(kuò)展外，還需注意思政內(nèi)容的升華。例如，可通過(guò)游戲讓學(xué)生加強(qiáng)對(duì)知識(shí)點(diǎn)的實(shí)際應(yīng)用能力，從而領(lǐng)悟團(tuán)體協(xié)作的重要性。為了加強(qiáng)師生間的交流，通過(guò)雨課堂對(duì)學(xué)生進(jìn)行課前測(cè)試，了解學(xué)生對(duì)課程的掌握程度，從而對(duì)未掌握的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)講解。同樣在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中，線上課堂實(shí)驗(yàn)題目由教師提供算法框架，讓學(xué)生對(duì)C語(yǔ)言語(yǔ)句填空，學(xué)習(xí)章節(jié)知識(shí)點(diǎn)在實(shí)驗(yàn)題目中的具體應(yīng)用，從而深入理解算法實(shí)現(xiàn)；線下課堂中，給出的實(shí)驗(yàn)題目較線上課堂存在一定區(qū)別，讓學(xué)生慢慢嘗試寫算法，先成為基本的代碼搬運(yùn)工，進(jìn)而在理解代碼的基礎(chǔ)上，做到自己可以依葫蘆畫瓢，最終在理解章節(jié)知識(shí)的基礎(chǔ)上做到融會(huì)貫通。同時(shí)在實(shí)驗(yàn)課程中，對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，讓他們真正體會(huì)團(tuán)體協(xié)作的優(yōu)越性。采用這種線上掌握、線下領(lǐng)悟的混合教學(xué)模式，在授課過(guò)程中，真正做到以學(xué)生為主體，讓學(xué)生在課堂中活躍起來(lái)，掌握本節(jié)課的內(nèi)容及本質(zhì)，做到熟練應(yīng)用。

3 結(jié)語(yǔ)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。當(dāng)今社會(huì)對(duì)應(yīng)用型人才的迫切需求，使得數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的教學(xué)模式、教學(xué)過(guò)程以及實(shí)驗(yàn)過(guò)程等環(huán)節(jié)都需要改革。通過(guò)采用盡其所能、分工協(xié)作的團(tuán)隊(duì)教學(xué)設(shè)計(jì)和線上掌握、線下領(lǐng)悟的混合教學(xué)模式，在保證學(xué)生理論知識(shí)掌握的同時(shí)，提升學(xué)生的思政水平和實(shí)踐能力。當(dāng)然，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的教學(xué)依賴于教學(xué)方法、教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)能力、教學(xué)反思等多個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)和配合。對(duì)于教師來(lái)說(shuō)，需要向經(jīng)驗(yàn)豐富的同行學(xué)習(xí)，不斷提高自己各方面的能力。在后續(xù)的教學(xué)中，需要根據(jù)實(shí)際情況，持續(xù)不斷的完善數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的課程改革。