基于多學科的應用型“數(shù)據(jù)結構”課程教學改革探討

孫麗云++劉淑艷++李珊

【摘要】以開發(fā)應用型教材為主線，從“數(shù)據(jù)結構”課程的課堂教學、實驗教學、課程設計等角度進行課程教學改革，課程內容綜合計算機類的“數(shù)據(jù)結構”和經(jīng)濟、管理類的“運籌學”課程，促進課程間知識互通，使得多學科共同發(fā)展，達到培養(yǎng)應用型人才的教學目標。

【關鍵詞】數(shù)據(jù)結構 ?應用型 ?多學科 ?教學改革

【中圖分類號】G642 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標識碼】A ? ? ?【文章編號】2095-3089（2015）11-0028-02

“數(shù)據(jù)結構”課程是計算機相關專業(yè)的專業(yè)基礎課。如果對“數(shù)據(jù)結構”課程內容沒有較好的掌握，在后續(xù)專業(yè)能力的提升上會遇到很大的阻礙，難以突破。所以“數(shù)據(jù)結構”課程的教學在計算機相關專業(yè)的教學體系中有著舉足輕重的地位。

一、傳統(tǒng)教學模式存在的部分問題

（1）“數(shù)據(jù)結構”課程理論性較強，內容較抽象，傳統(tǒng)的以教師為中心的課堂模式中，以教師講解演示為主，課堂上著重于概念、術語、算法步驟的解釋，教學過程比較枯燥。學生對所學知識只是知其然而不知其所以然，不能真正領悟課堂所學知識的用途[1]。

（2）傳統(tǒng)的大部分“數(shù)據(jù)結構”教材中，算法都用偽代碼的形式表示，這給學生造成了很大困擾。很多學生在上機實驗時，按照教材上的算法來敲程序，但往往都無法運行，學生不能理解原因，對課程的學習造成了較大困惑。

（3）傳統(tǒng)的“數(shù)據(jù)結構”課程中，上機實驗的課時所占比例較小，學生實現(xiàn)算法的能力得不到鍛煉。

二、全面的教學改革方案

針對目前傳統(tǒng)“數(shù)據(jù)結構”課程中存在的問題，“應用型”課程教學改革勢在必行。

1.課堂教學模式的全面改革

（1）開發(fā)一本適合應用型本科學生使用的教材。

1968年，美國出現(xiàn)第1本“數(shù)據(jù)結構”方面的教材。自20 世紀70 年代起，“數(shù)據(jù)結構”在西方被普遍列為計算機本科的必修課程。我國引進該課程的時間是20世紀80年代，教材也是從80年代逐步建設。這些教材中的大部分都用偽代碼來表示算法，且對概念、算法的描述都較抽象。學生使用這些教材學習時，大部分能夠學會算法，但對于如何實現(xiàn)這些算法及算法的用處理解的都不夠深。

①我們開發(fā)的“數(shù)據(jù)結構從應用到實現(xiàn)（C語言版）”的教材中，每章以實際例子引出知識點，每章最后綜合應用全章知識解決一個實際問題。在介紹基本知識的基礎上與實際應用相結合，加深學生對知識的理解。

如線性表章節(jié)中，對順序存儲結構實現(xiàn)了8個基本算法，并在綜合應用舉例中利用int GetLength（SeqList *L）;DataType GetNode（SeqList *L，int i）;int ?LocateList（SeqList *L， DataType e）;DeleteList（SeqList *L，int i）;這4個基本算法完成了集合的“差”運算，使學生能夠將《離散數(shù)學》課程中的差運算與實際程序相結合來理解，既加深了對集合差運算的認識，又練習了利用基本運算對綜合算法的實現(xiàn)。

在線性表章節(jié)的最后又分別用順序表與單循環(huán)鏈表兩種存儲結構實現(xiàn)了約瑟夫問題，學生可以更直觀的感受到順序表與鏈表不同的算法實現(xiàn)。

②為了便于學生理解所學知識，本書還增加了對C語言中結構體知識的簡單回顧。書中全部算法用C語言實現(xiàn)，且全都可編譯執(zhí)行。每章后面附有相關習題，書中最后附有參考答案，便于學生自己練習相關知識點。

（2）結合教材開展課堂教學模式的改革，采用案例教學法進行理論知識的講解。教學過程中，引入“運籌學”課程中的實際案例，提高學生對現(xiàn)實問題的抽象理解能力及將所學知識運用于其他學科的實踐能力。

（3）教學過程中根據(jù)學生的基礎及目標，進行分層次的教學，因材施教。

①根據(jù)學生上一學期的C語言成績及后續(xù)的發(fā)展目標——工作或者考研，將學生分成不同的小組，根據(jù)學生的不同的層次制定不同的教學計劃。

如考研的同學除了

②講課過程不再采用傳統(tǒng)的以教師講解為主的方式，而是采用以學生為中心的案例式教學。每章課程內容中的基本概念及基本知識點會在該章開始集中介紹，后續(xù)課時以小組課下完成案例——課上組間討論、老師答疑——小組答辯（其他小組為評委）的形式展開教學。

2.實驗教學的全面改革

（1）開發(fā)一本能夠培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的，以“設計性”、“綜合性”實驗為主的實驗指導書。

教材中包括線性表、棧和隊列、樹、圖、查找、排序等相關的基本操作及綜合應用案例，鍛煉學生的動手能力。實驗指導中全部算法用C語言實現(xiàn)，且全都可編譯執(zhí)行。每章包括主教材中課后習題的解析，為學生靈活掌握相關知識點提供保障。

（2）結合實驗指導將學生的實驗內容由“驗證性”實驗改為“設計性”或“綜合性”實驗，提高學生對知識的理解及應用能力。

如打破教材原有章節(jié)的限制，綜合教材中線性表、查找和排序的知識點，要求學生完成一個綜合的學生成績管理系統(tǒng)，鍛煉學生綜合應用知識的能力。一個綜合的學生成績管理系統(tǒng)中，涉及到的知識點包括：對線性表不同的存儲結構的理解;在不同的存儲結構下進行查找、插入、刪除及對元素按某關鍵字進行排序算法的對比;同時可以理解不同的查找、排序算法的效率等等。

（3）根據(jù)課堂教學中分層的情況，對不同層次的學生提出不同的實驗要求，調動每個層次學生的積極性。如對基礎較差的同學，保證其能實現(xiàn)基本操作;基礎好的同學則以完成“設計性”、“綜合性”實驗及競賽題目為主，并可通過競賽結果檢驗課程改革結果。

（4）在實驗環(huán)節(jié)中，根據(jù)專業(yè)特點，我們模擬實際工作場景——每個實驗中，老師作為“項目經(jīng)理”帶領學生做項目。為了調動各個層次學生的積極性，讓每個層次的學生能力都得到提高，還在班級中增設了一個“項目經(jīng)理助理”的崗位。讓能力強，提前完成任務的同學幫助老師對其他同學的項目進行輔導，根據(jù)其輔導的情況，給“項目經(jīng)理助理”一定的分數(shù)獎勵。

（5）在實驗環(huán)節(jié)中，引入“藍橋杯”比賽評分機制，培養(yǎng)學生養(yǎng)成良好的編程習慣。

“藍橋杯”比賽成績是以選手提交程序的運行結果作為主要評分依據(jù)的，要求程序有規(guī)范的數(shù)據(jù)輸入和輸出。且為了閱卷老師能盡快把握程序意圖，選手應對函數(shù)過程及關鍵語句作必要的注釋[1]。這些都是我們在實踐教學中要培養(yǎng)學生形成的良好編程習慣，通過科學的評分機制可以強化和訓練學生這方面的能力。

3.課程設計的全面改革

（1）綜合其他學科中的實際問題，讓學生完成大型的綜合性實驗。提出問題由學生解決數(shù)據(jù)結構的選取及實現(xiàn)，并以答辯形式檢查成果。

（2）學生的實驗成果可用于“運籌學”課程中相關算法的演示，給其他學科的學生以直觀的感受，更好的理解他們所學知識。

三、實際建設成果

在課堂教學、實驗教學與課程設計三個方面的全面改革過程中，我們取得了較明顯的效果。

（1）應用型教材建設中，課題組成員查閱大量文獻及各類資料，積極思考;并通過與其他學校、其他學科的教師多溝通，多交流的形式，找出了大量適合培養(yǎng)應用型人才的、與知識點關系密切的典型案例。

（2）在注重應用型人才培養(yǎng)的過程中，需考慮各個層次同學的需求，比如打算畢業(yè)工作的學生和想考研的同學其學習目的與學習方式就會有所不同。為了在課堂教學與實驗教學過程中，能夠充分調動不同層次學生的積極性，在“數(shù)據(jù)結構”課程體系建設過程中采用“分層次”教學的方式解決該問題。且我們的“分層次”教學中，對學生的分組考慮了“基礎”與“發(fā)展”兩個方向——上一學期的《C語言程序設計》課程的“基礎”和畢業(yè)后的“發(fā)展”是要考研或者工作。

（3）由于數(shù)據(jù)結構課程教學現(xiàn)狀是“重理論、輕實踐”，所以相關的考試題目、實驗題目、課程設計題目都存在偏重理論考查，與實際應用脫離的情況。在進行課程體系建設的過程中，我們注重對“數(shù)據(jù)結構”各種題庫的應用化建設。課題組成員完成了大量習題、考研真題、實驗題目及課程設計題目的收集、整理，完成了大量試題庫的建設。

四、總結與展望

在整個課程體系建設過程中，我們從“數(shù)據(jù)結構”課程的課堂教學、實驗教學及課程設計三個方面進行了系列的改革，主要目的是提高學生的應用能力，對“數(shù)據(jù)結構”課堂上所學知識能夠活學活用。我們教學過程中通過大量的案例練習，特別是引入其他學科的案例，對學生的動手能力培養(yǎng)及學生對知識的理解都有非常顯著的效果。

參考文獻：

[1] 鄧玉林，覃曉. “藍橋杯”軟件大賽對《數(shù)據(jù)結構》課程教學改革的啟示[J].廣西師范學院學報：自然科學版，2012：29（4）：111-113.

基金項目：

2014年度河北省教育廳自籌經(jīng)費項目“基于多學科的應用型“數(shù)據(jù)結構”課程體系建設綜合研究”（SZ141189）