“數據結構”課程教學改革與實踐

摘要：數據結構課程是計算機程序設計的重要基礎課程，但現在的教學過程中存在著若干問題，影響了該門課程的教學效果。本文從教學實踐出發，提出了一些“數據結構”課程教學中存在的問題，并針對這些問題提出了相應的改革措施。

關鍵詞：數據結構；教學；改革

中圖分類號：G642文獻標識碼：B

文章編號：1672-5913(2007)16-0038-02

“數據結構”課程是計算機程序設計的重要基礎課程，它不僅是計算機專業的核心課程，而且已成為許多高校信息類相關專業的重要課程，是設計和實現編譯程序、操作系統、數據庫系統及其它系統程序和大型應用程序的重要基礎。本課程要求學生學會分析計算機所加工數據的數據結構特性，為程序設計涉及的數據選擇適當的邏輯結構、存儲結構及相應的算法，并初步掌握算法的時間效率分析和空間效率分析的技術。同時，本課程的學習過程也是復雜程序設計的訓練過程，要求學生編寫的程序結構清楚、正確易讀，要符合軟件工程的規范，目的是培養學生的數據抽象能力。學生對本課程的學習效果直接影響到學生數據抽象能力和程序設計能力的培養。但現在的教學過程中存在著若干問題，影響了該門課程的教學效果。本文從教學實踐出發，提出了一些“數據結構”課程教學中存在的問題，并針對這些問題提出了相應的改革措施。

1 “數據結構”課程教學中存在的突出問題

學生的學習興趣不高。在教學中，學生剛接觸到“數據結構”課程時，總認為“數據結構”是一門理論課，感到枯燥、乏味，學習興趣不濃，甚至有學生認為不學數據結構照樣能編出程序。數據結構是門理論性與實踐性并重的課程，注重培養學生利用理論知識解決具體問題的能力的培養。如果僅僅滿足于講解清楚，而不注意教學的生動性，學生的學習行為只能是種被動行為，為了考試而學習。最后導致學生死記硬背課堂講解的知識點，把一門實踐性很強的課程變成了一門內容枯燥、乏味，需要大量記憶知識點，與實踐完全脫鉤的課程。

學生程序設計能力不足。學生在學習“數據結構”課程時，由于其前導課程掌握不好或沒能熟練掌握(高級程序設計語言或面向對象程序設計)，導致學習“數據結構”課程時感覺很困難。數據結構中的算法多數由類C或C++實現，在學數據結構之前，應該已經系統的學習過C和C++的相關知識。但由于學生剛剛開始接觸程序設計語言，對計算機語言的許多約定理解得不是很透徹，用計算機解決問題不可能得心應手，程序設計水平有待進一步提高。對類C、類C++語言描述的高度抽象的算法理解困難，算法思路有，但編制程序又無從下手，不能熟練地用程序設計語言描述出來。

傳統教學模式限制課堂教學效果。在“數據結構”課程的教學過程中，長期以來，我們遵循以教師為主體，學生被動學習的傳統教學模式。教學過程嚴格按照教學日歷、教學大綱和教學進度來組織進行。在整個的教學過程中學生被動地接受知識，教師很少考慮學生的需要、情感、態度和價值觀。對于數據結構這樣一門概念、算法繁多，需要較強邏輯思維能力的課程仍采取傳統教學模式，就很難取得良好的教學效果和達到預期的教學目的。在教學活動中，學生容易對課程學習的意義產生懷疑，失去學習方向，學習的興趣和主動性逐漸減退，最后變成機械式地聽課、作筆記、上機實踐。

理論教學與實際應用脫節。“數據結構”課程內容抽象、瑣碎、龐雜，涉及很多概念和技術。所有這此內容均自成體系，相互之間的銜接線索很少，總體感覺內容零散，沒有個整體的知識框架體系。這些內容在實際應用中又都很重要，而現行的教學計劃實踐課時普遍不足，實驗課安排的實驗項目很難含蓋課程的所有知識點。同時實驗內容的設置上，往往都是大量的驗證性實驗內容，缺乏對實際問題的解決，學生在實驗之后仍然不知道學習數據結構在解決實際問題的時候能對編程有什么指導意義。

教學手段單一。數據結構中有些算法的演示利用傳統的粉筆加黑板的教學方式，缺乏直觀性效果，難以充分展示算法的動態變化過程，學生難以想象數據之間的復雜關系。近年來，數據結構的教學已經大量采用多媒體教學，但是采用簡單的PPT，仍然不能很好的解決這樣的問題，且存在多媒體授課信息量大，學生聽課時強度大，理解困難，嚴重影響了教學效果。

2 “數據結構”課程教學的改革措施

注重培養學生的學習興趣。興趣是最好的老師，只有學生對“數據結構”課程的產生了興趣，才能夠變被動學習為主動學習，取得事半功倍的教學效果。在教學的過程中，首先不要講枯燥、乏味的理論，使學生對該課程產生恐懼心理，而應該從實際應用出發，通過實際問題的分析，明確數據結構課程的重要性與實用性，激發學生學習興趣。同時可以在實踐環節安排學生利用數據結構的知識與理論，開發一些學生感興趣的小程序，比如利用堆棧的原理開發迷宮求解的程序；還可以建立學習討論組，結合數據結構課程的知識來求解一些實際問題。通過實踐進一步激發學生的學習興趣。

教學中穿插復習前導課程的教學內容。“數據結構”課程是在學生有一定的程序設計基礎的前提下開設的，“數據結構”課程最大的特點是以算法為教學模塊。基于C語言的數據結構，一個算法對應一個函數，這樣做的目的是為了擺脫源程序的繁瑣，以便將精力集中在算法思想上。所以在大部分教材中，幾乎看不到一個完整的程序，也正是這個原因，給初學者帶來了很大的不便。首先，C語言本身很靈活，對剛剛學完程序設計的學生運用不一定很自如。其次，C語言難點就是指針、函數、地址做函數參數、結構體等，而“數據結構”課程教學過程中恰好用到這些知識點，教材上所見的全是C語言函數，上機試驗要得到完整無錯的源程序，這就要求學生對C語言握得非常熟練，而此時學生的程序設計語言運用能力又不是很強，所以在開始的時候需要用一兩個課時復習一下C語言的相關知識，如數組、指針、函數(特別是指針做函數參數)、結構體等。然后，對剛進入本課程學習的前幾個算法給出完整的程序，并加以詳細講解，使學生理解算法和源程序之間的關系。

建立以學生為主體的教學模式。在數據結構課程的教學過程中，教師除了講解基本的理論知識外，還要注意引導學生去分析問題、抓住本質、組織數據、設計算法、解決問題，并且要求學生能舉一反三，觸類旁通，從而培養學生的綜合能力。采用問題驅動教學法，問題驅動是指學生在教師創設的情景下，應用已學知識提出相關問題，繼而解決問題的過程。它要求教師在理論教學過程，采用發現學習模式，應用啟發教學方法，提出與所學理論相關問題，要求學生思考解答，并逐步引導學生解決問題，培養學生解決實際問題的能力。

注重實踐教學環節。“數據結構”課程有很強的實踐性，注重培養學生利用理論知識解決具體問題的能力的培養。如果僅僅滿足于講解清楚，是遠遠不夠的，應適當調整教學計劃，加強實踐環節，有條件的情況下，可以單開實驗課。學生在“數據結構”課程的學習過程中，比較困惑的是理論不能和實踐相結合，不知道學習數據結構能做什么。所以在課程講述中，除了要求學生上機實現基本算法外，還要完成一定數量較大的典型程序，同時給學生以大量的實例，提高學生解決實際問題的能力。

采用多種教學手段。為了讓學生在有限的時間內更好的掌握知識，可以采用融合了多媒體技術的計算機輔助教學(CAI)。CAI作為現代多媒體技術的應用，是常規教學手段的重要補充，在教學中起到了不同于其它教學手段的獨特作用。那些在傳統教學中用語言和板書難以表述、學生難以理解的抽象內容和復雜的變化過程，CAI均可以通過模擬、人機交互手段很好地解決，并且可以優化過程和授課時間，使課程的教學質量達到一個新的境界。尤其是通過CAI課件，可以使教學內容變得個性化，更形象、直觀、生動和有趣，從而取得較好的教學效果。因此，運用這種現代化的教學手段，改善課堂教學中的不足，已成為教學方法改革的方向。我們在利用CA1與網絡作為計算機輔助教學時，不能為了形象、直觀和生動而削弱通過形式化教學方法進行邏輯推理抽象思維的教學。雖然CAI在教學環節上程度不同的發揮了作用，但不能完全取代教師教學過程中的重要作用。只有使它與本課程的課程體系、教學內容、教學方法等有機結合，才能發揮最佳效益。

利用計算機網絡構建教學支持平臺。充分發揮校園網的作用，利用計算機網絡輔助教學，將“數據結構”的教案、課件以及相應的教學資料，進行匯集整理，逐步積累，最終集成一個資料豐富的網站，放在校園網上師生共享，形成一種全新的教學模式，因材施教，以便充分發揮學生的學習積極性和主觀能動性。另外也可以設立輔導答疑時間，利用網絡進行答疑，解決同學們在課余時間遇到的問題。

注重備課的質量。教育實踐證明，教師的知識越豐富、越深厚，就越能在教學過程中把知識教活，避免“照本宣科”的現象。才能指導學生靈活地運用知識，才能正確地處理教材，把道理講得通俗易懂。再加上“數據結構”本身的特點，如果照本宣科，學生很難理解，由此很可能導致學習興趣不濃。因此，必須認真備課。在備課中要查閱大量的參考資料，對每個概念、原理做到深刻理解，然后用學生能夠接受的方式簡明扼要地去介紹。從而起到分散難點、化難為易的效果。

3結束語

總之，“數據結構”課程的教學是一個復雜的系統工程，具有鮮明的特點，不能單純依靠簡單的模式和手段就能搞好，必須依靠各教學環節的不斷協調與配合，采用系統科學的方法來提高“數據結構”課程的教學質量。

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投稿日期：2007-5-24

作者簡介：黃現代，男，陜西理工學院數學系教師。研究方向為算法設計與分析。

通信地址：陜西省漢中市漢臺區陜西理工學院數學系郵編723001