“數(shù)據(jù)結構”課程教學改革初探

高艷霞，田繼鵬，王春霞

(中原工學院 計算機學院，河南 鄭州 450007)

一、 “數(shù)據(jù)結構”課程的重要性

“數(shù)據(jù)結構”是計算機科學與技術、網(wǎng)絡工程、軟件工程等計算機相關專業(yè)的一門核心專業(yè)基礎必修課，是計算機類專業(yè)碩士研究生入學考試科目，也是各大軟件公司招聘時經(jīng)?？疾斓膬热??！皵?shù)據(jù)結構”課程在計算機學科的專業(yè)教學體系中占有重要的地位，起著承上啟下的作用，其先修課程有“離散數(shù)學”“線性代數(shù)”“高級語言程序設計”，同時它又是“算法設計與分析”“操作系統(tǒng)”“數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論”等課程的先修課。數(shù)據(jù)結構不僅是一般程序設計的基礎，而且是設計和實現(xiàn)操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及其他系統(tǒng)程序和大型應用程序的重要基礎。本課程系統(tǒng)介紹軟件設計中常用的邏輯結構、存儲結構和基本操作，以及常用的查找和排序方法。課程的學習目標是，通過學習使學生掌握計算機加工的數(shù)據(jù)對象的特性，以便在實際應用中選擇適當?shù)倪壿嫿Y構、存儲結構及相應算法，并掌握算法的時間分析和空間分析方法，為應用軟件的研制打下堅實的理論基礎。但是在實際教學過程中，“數(shù)據(jù)結構”課程的教學效果不盡如人意，存在諸多亟待解決的問題。

二、 “數(shù)據(jù)結構”課程教學存在的問題

我們在多年的教學實踐中發(fā)現(xiàn)，部分學生對“數(shù)據(jù)結構”課程存在畏難情緒，感覺課程內容抽象枯燥，難以理解，課堂上教師講的理論大多聽得懂，但是上機實踐時卻難以下手。這影響了學生學習的主動性和積極性，課程學完以后學生的邏輯思維能力及解決實際問題的能力沒有得到明顯提高，教學效果不太理想。

1. 學生的程序設計語言基礎較差

大部分學校的程序設計語言課程開設在第一學期，而“數(shù)據(jù)結構”開設在第三或第四學期，相隔時間較長，基礎好的學生可以很快過渡到數(shù)據(jù)結構的學習，而一些學生當時學習程序設計語言課程時就較差，時間長了更是忘得差不多了，學習數(shù)據(jù)結構時就會感覺很吃力。比如數(shù)據(jù)結構中經(jīng)常用到的指針、函數(shù)、結構體、數(shù)組等內容，在程序設計語言中也是難點，尤其是指針，很多學生學完程序設計語言后對指針仍是一頭霧水或一知半解，而指針幾乎貫穿了整個數(shù)據(jù)結構內容。這些學生在學習數(shù)據(jù)結構時將會有很大的障礙，尤其在實踐環(huán)節(jié)，很難用所學的理論知識解決實際問題[1]。

2. 存在重理論、輕實踐的現(xiàn)象

以我校(中原工學院)為例，“數(shù)據(jù)結構”課程共60學時，其中10學時為實驗教學。為照顧考研的學生，一般考研大綱要求的內容都會在課堂上講解，課程內容多，任務重，理論知識強調得多。雖然實驗任務會至少提前1周發(fā)布出來，但是每次實驗時間只有90分鐘，一個大班按60人算，教師很難顧及到每一名學生，沒有時間檢查每個學生的完成情況。因此，出現(xiàn)部分學生應付實踐環(huán)節(jié)、實驗報告抄襲的情況，實驗教學效果整體不理想。

3. 理論教學過程中缺乏有效互動

“數(shù)據(jù)結構”課程知識點多、理論性強，教師主要采用“灌輸式”教學方式。學生在課堂上因缺少互動容易走神，聽課打不起精神，教師往往自我感覺很精彩的一堂課，學生卻收效不大。長此以往，學生逐漸失去聽課的興趣，出現(xiàn)學生課堂上看手機、睡覺甚至逃課的現(xiàn)象。

4. 課程考核方式陳舊

目前“數(shù)據(jù)結構”課程的考核方式主要是閉卷筆試。對于期末考試，教師當然都希望學生能考出好的成績，同時由于很多學校規(guī)定了不及格率上限，一旦不及格率超過上限，則需要寫出情況說明，甚至對成績進行技術處理。因此教師在試卷命題時常會放低要求，挑選一些學生較易完成的試題，有的還會在期末進行總復習，甚至“劃重點”。這樣盡管一些學生平時學習不認真，但在考前突擊一下，考試及格是沒有問題的。然而，學生學完、考完后真正掌握了多少知識就另當別論了。

三、 “數(shù)據(jù)結構”課程教學改革措施

1. 增加復習環(huán)節(jié)，確保順利過渡

為使學生能夠從程序設計語言順利過渡到數(shù)據(jù)結構的學習，在開課前可以對學生的程序設計語言掌握情況進行摸底考試，主要檢測學生對數(shù)據(jù)結構中涉及的程序設計語言的知識點的掌握情況。這樣，教師在“數(shù)據(jù)結構”的第一堂課上，可以針對學生在程序設計語言方面的薄弱環(huán)節(jié)進行復習鞏固。如筆者通常會在第一節(jié)課上根據(jù)學生的情況，有選擇地把C語言中的指針、數(shù)組、結構體、函數(shù)調用及參數(shù)傳遞等學生掌握不理想的知識點復習一遍，使學生鞏固大一學過的知識，并告知學生這些內容將在數(shù)據(jù)結構中頻繁用到，希望學生扎實掌握、打牢基礎。

2. 上好第一堂課，激發(fā)學生學習興趣

俗話說“好的開端是成功的一半”，上好第一堂課是培養(yǎng)學生對本門課程產(chǎn)生學習興趣的重要一環(huán)。第一堂課的前一半時間可以用來復習程序設計語言知識，后一半時間可以講一些案例，從而引入”數(shù)據(jù)結構”課程，如可以針對線性結構、樹形結構、圖狀結構[2]各找一個案例，而這些案例最好是學生感興趣的，能夠激起學生對這門課程進一步探索的欲望。比如筆者通常選擇電話號碼查找、人機對弈、課表安排等學生感興趣的問題，從問題提出到數(shù)據(jù)結構選擇，最終問題求解，帶著學生一步一步分析實際問題的求解過程，并讓學生參與其中，使學生充分感受數(shù)據(jù)結構在解題中的重要作用。在講到人機對弈案例時結合人工智能的發(fā)展，尤其是近期幾次廣受關注的人機大戰(zhàn)，學生興致很濃，這樣就可以讓學生投入其中并積極地思考問題，從而對課程產(chǎn)生濃厚的學習興趣。然后，就可以引出“數(shù)據(jù)結構”這門課所要研究的主要內容——非數(shù)值計算的程序設計問題中計算機的操作對象以及它們之間的關系和操作，并告訴學生“數(shù)據(jù)結構”課程在計算機學科中的地位和作用。同時，還要讓學生明確課程的特點、教學目標，以及課程的學習要求、考核辦法，并給出學習本課程的建議。

3. 分層設計實驗題目，加強實驗監(jiān)督考核

首先要重視“數(shù)據(jù)結構”課內實驗，教師分層設計難度系數(shù)不等的題目，讓不同層次的學生都有跳一跳可以完成的題目。教師提前2周發(fā)布實驗題目，鼓勵大家提前完成。同時要加強實驗監(jiān)督、考核，每次實驗必須由教師驗收程序，針對完成質量和數(shù)量給予平時成績。對于實驗抄襲者或2次不完成實驗任務者，教師單獨談話予以警告，并扣除實驗的平時成績。

有條件的學校，可以運用一些網(wǎng)絡輔助學習平臺，教師設計好題目，讓學生在規(guī)定的時間內提交。平臺不僅可以檢查正誤，還可以查重、統(tǒng)計，這樣可以節(jié)省教師的時間，實驗課上可以用來個別答疑。在這樣的平臺上還可以布置一些要求學生課下完成的題目和開放練習題，根據(jù)完成質量和數(shù)量，增加平時成績獎勵分，并每周在首頁公布班級排名，這樣可以激勵學生相互比拼，增加課下實踐時間，形成良性的競爭氛圍。

4. 增加課堂提問和討論環(huán)節(jié)

為使學生溫故而知新，在每節(jié)課的前5分鐘，教師準備2～3個問題，對上一節(jié)課的主要內容進行提問，并計入平時成績。課堂上，教師要掌控教學節(jié)奏，看到學生出現(xiàn)懈怠時，可適時提醒或提問，以保證學生的聽課效率。根據(jù)“數(shù)據(jù)結構”課程的內容，可以設計一些課堂討論或請學生上臺講課的方式。比如講到“隊列”時，可以采用討論的形式，引導學生列舉生活中需要排隊的情況，討論“隊列”的規(guī)則以及出隊、入隊的操作，并進一步討論與一般線性表的區(qū)別和聯(lián)系，這樣學生在討論中就明白了“隊列”的邏輯特征及操作限制。再比如在講到“最小生成樹”時，可以提前布置2組學生分別自學普里姆算法和克魯斯卡爾算法，并讓學生在課堂上講解，在講解的過程中同組內的學生可以相互補充，最后教師對他們的講解進行點評。這樣的安排可能會多花一點時間，但是提高了學生的學習積極性，鍛煉了學生的自學能力和分析問題、解決問題的能力。

5. 改革考核方式，形成有效的激勵機制

很多學校對考試課有嚴格的限制，規(guī)定了期末成績和平時成績的占比，比如我校規(guī)定考試課的平時成績占比不能大于30%。這種規(guī)定避免了平時成績的評定自由度過大而給一些教師提供“放水”機會，但同時也存在一定的弊端。一些平時各項表現(xiàn)都很優(yōu)異的學生可能最終成績卻不高，而一些平時表現(xiàn)一般的學生，期末突擊一下也能取得好成績，這樣就會影響學生的學習積極性，所以要加大平時成績占比。另外考試形式要多樣化，可以采用機試加筆試的形式，比如可以采用平時成績(40%)+筆試(40%)+機試(20%)。教師在命題時嚴格按照“數(shù)據(jù)結構”課程應該掌握的知識點命題，這樣學生就很難靠最后突擊取得好成績，真正體現(xiàn)一分耕耘一分收獲。

四、 結語

“數(shù)據(jù)結構”作為計算機相關專業(yè)的核心基礎課，如何提高教學質量和教學效果，使學生真正學有所得，是筆者從事本課程教學近20年一直在思考的問題。通過上述一些改革措施的實施，已經(jīng)取得了一些效果。但改革永遠在路上，筆者將堅持教學改革探索，不斷提高課程教學質量。