《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》教學(xué)實(shí)踐探討

摘要：《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是計(jì)算機(jī)軟件理論和技術(shù)的重要基礎(chǔ)，課程具有相當(dāng)?shù)碾y度和抽象性，其教學(xué)模式、教學(xué)方法和手段是一個(gè)值得探討的問(wèn)題。該文對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的教學(xué)過(guò)程中如何運(yùn)用好的教學(xué)方法與教學(xué)手段以提高數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)效果進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；教學(xué)模式；教學(xué)方法

中圖分類號(hào)：G424文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2008)24-1219-02

Discussion on the Tteaching Practice of \"Data Structure\"

CHEN Pei-zheng， ZHANG Hao-ming

(Department of Medical Informatics， Guangdong College of Pharmacy， Guangzhou 510003， China)

Abstract: The course of \"Data Structure\" is the foundation of computer theory and technology， which is abstruse and hard to understand. It is a discussable topic on the teaching pattern and teaching method. In this paper， to prompt the teaching effect， how to take good teaching method on the process of teaching the course of \"Data Structure\" are discussed.

Key words: data structure; teaching pattern; teaching method

1 引言

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是計(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是整個(gè)計(jì)算機(jī)學(xué)科體系中的四大支柱課程之一。該課程主要介紹各種離散結(jié)構(gòu)（如表、向量、集合、樹、圖等）在計(jì)算機(jī)上的存儲(chǔ)和處理，以及一些常用算法。《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》也是一門理論性很強(qiáng)的課程，是從事計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生良好的編程思想和風(fēng)格也有很大的幫助作用。《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》重在理論，其概念的抽象性、算法的經(jīng)典性和復(fù)雜性、描述語(yǔ)言的先進(jìn)性，導(dǎo)致在以往的教學(xué)中，理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)未能很好的結(jié)合起來(lái)，加上通常大學(xué)學(xué)生的編程經(jīng)驗(yàn)相對(duì)較少，學(xué)習(xí)起來(lái)難度特別大，被公認(rèn)為是高校計(jì)算機(jī)課程中最難學(xué)好的課程之一。

2 《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》教學(xué)方法和措施

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程具有較高的抽象性，學(xué)生普遍反應(yīng)難學(xué)。針對(duì)學(xué)生的特點(diǎn)，筆者在《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》的課程教學(xué)實(shí)踐中總結(jié)了一些教學(xué)方法和措施，并取得了較好的效果。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

2.1 使學(xué)生合理認(rèn)識(shí)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程

在課程開(kāi)始階段，首先要強(qiáng)調(diào)這門課程的重要性，及其在計(jì)算機(jī)學(xué)科體系中的地位。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)于計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)很重要，特別是對(duì)于從事計(jì)算機(jī)專業(yè)，特別是軟件開(kāi)發(fā)的人心里都清楚這點(diǎn)。有些愛(ài)好計(jì)算機(jī)的發(fā)燒友，自己學(xué)習(xí)了某種開(kāi)發(fā)工具（編程語(yǔ)言），也能動(dòng)手編程，但編出的程序總是顯得很“業(yè)余”，很難再做修改，或者進(jìn)行移植，為什么呢？這就是缺乏了學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這門課程。事實(shí)上，凡是真正學(xué)習(xí)了這門課程，都會(huì)認(rèn)為它是計(jì)算機(jī)專業(yè)與非專業(yè)的一個(gè)分水嶺。它不僅是計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心課程， 也是其他理工科專業(yè)的熱門選修課，特別是非計(jì)算機(jī)專業(yè)攻讀計(jì)算機(jī)輔修專業(yè)的學(xué)生，或者學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的其他人員必須要學(xué)習(xí)的。

2.2 介紹《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程的特點(diǎn)和學(xué)習(xí)方法

說(shuō)明這門課程的特點(diǎn)。很多同學(xué)反映數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)很抽象、很難學(xué)而且內(nèi)容又多。確實(shí)，本課程需要一門程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的知識(shí)（例如C++語(yǔ)言），還需要一些離散數(shù)學(xué)的知識(shí)。有些同學(xué)由于沒(méi)有這方面的基礎(chǔ)，導(dǎo)致在看書時(shí)無(wú)法理解各種算法的思想，更無(wú)法看懂實(shí)現(xiàn)這些算法的程序。針對(duì)這種現(xiàn)狀，就要求這些學(xué)生首先要補(bǔ)習(xí)相關(guān)知識(shí)，如有必要，還要專門增加課時(shí)進(jìn)行補(bǔ)習(xí)。在介紹課程的主要內(nèi)容時(shí)，需要用明白易懂而又概括性強(qiáng)的語(yǔ)言來(lái)描述。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中涉及很多C++算法，學(xué)生直接閱讀很困難，事實(shí)上所有計(jì)算機(jī)程序都這樣，讀別人的程序，如果不清楚算法的思想，可能比自己寫程序還難，即使自己寫的程序，過(guò)了較長(zhǎng)一段時(shí)間，再讀會(huì)很困難。因此，本人制作的教學(xué)課件中，將一些比較重要又較難的算法做成了動(dòng)畫演示，這樣其中的算法思想看起來(lái)就很直觀，易懂。然后，再對(duì)照C++算法的每一條語(yǔ)句，來(lái)演示其實(shí)際變化過(guò)程，這樣一步一步理解整個(gè)算法，這對(duì)同學(xué)的幫助很大。還有，準(zhǔn)備一些由淺到深的算法過(guò)程，讓同學(xué)來(lái)讀算法寫結(jié)果，幫助同學(xué)理解算法的意義。

另外，由于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)涉及的內(nèi)容很多，教學(xué)中必須說(shuō)明、區(qū)分重點(diǎn)內(nèi)容，否則教師和學(xué)生將花費(fèi)太多的精力和時(shí)間（事實(shí)上，輔導(dǎo)時(shí)間也不允許）。例如，針對(duì)算法描述，我會(huì)說(shuō)明算法思想更重要，而算法的C++函數(shù)定義只重點(diǎn)要求幾個(gè)基本而典型的算法。事實(shí)上，中央電大歷屆的考題是這樣，電大學(xué)生的實(shí)際狀況也是這樣。在平時(shí)教學(xué)過(guò)程中，特別是期末復(fù)習(xí)時(shí)，我會(huì)重點(diǎn)要求各種算法的基本思想，再針對(duì)部分算法的C++語(yǔ)言描述重點(diǎn)要求掌握。對(duì)這些重點(diǎn)內(nèi)容，不僅要多講解習(xí)題來(lái)印證，還要求同學(xué)下來(lái)完成平時(shí)作業(yè)，并適當(dāng)補(bǔ)充一些往屆考題。

2.3 實(shí)例教學(xué)，形象生動(dòng)

所謂“實(shí)例教學(xué)”，就是對(duì)課程中的重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容，選配適當(dāng)?shù)睦}、運(yùn)用恰當(dāng)?shù)谋扔鬟M(jìn)行演示和說(shuō)明，把抽象的內(nèi)容具體化、形象化，幫助學(xué)生理解掌握這些內(nèi)容，并適當(dāng)加以引伸，引導(dǎo)并激發(fā)學(xué)生作進(jìn)一步的思考和探索。

應(yīng)該結(jié)合學(xué)生實(shí)際情況，使用更加通俗、形象、生動(dòng)、直觀的教學(xué)語(yǔ)言和教學(xué)方法進(jìn)行講授，注重激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更有效地幫助學(xué)生理解和掌握課程內(nèi)容。例如在講解堆棧和隊(duì)列的時(shí)候，學(xué)生對(duì)這兩個(gè)概念比較陌生，于是我們通過(guò)與日常生活中的疊盤子、食堂排隊(duì)買飯等現(xiàn)象聯(lián)系起來(lái)進(jìn)行比喻說(shuō)明，學(xué)生不僅聽(tīng)起來(lái)較有興趣，易于理解，而且效果也遠(yuǎn)比只單純地念定義要強(qiáng)得多。

從學(xué)生的角度來(lái)看，通過(guò)一個(gè)比較有趣的實(shí)例，學(xué)生可以較容易地弄懂一個(gè)較復(fù)雜的知識(shí)點(diǎn)，在克服困難的過(guò)程中會(huì)不斷地獲得成就感，從而更大程度地激發(fā)他們的求知欲望，逐步形成一個(gè)感知心智活動(dòng)的良性循環(huán)，更能激發(fā)其繼續(xù)學(xué)習(xí)的欲望。

2.4 重視上機(jī)實(shí)踐，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

本門課程強(qiáng)調(diào)對(duì)上機(jī)實(shí)驗(yàn)的要求，專門有實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教材，并要求每個(gè)實(shí)驗(yàn)都要寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告，就這門課程而言，不同教材采用不同的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，以前還有自定義的一種語(yǔ)言，而現(xiàn)在都采用實(shí)際的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，例如Pascal語(yǔ)言，C語(yǔ)言，C++語(yǔ)言等，之所以要用一門計(jì)算機(jī)語(yǔ)言來(lái)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的算法，就是要達(dá)到這樣一個(gè)目的：讓學(xué)生在實(shí)際上機(jī)實(shí)踐操作時(shí)，在程序的運(yùn)行、調(diào)試過(guò)程中，也即與計(jì)算機(jī)交流的過(guò)程，體會(huì)計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的方式。而當(dāng)學(xué)生意識(shí)到這一點(diǎn)后，就會(huì)體會(huì)到軟件開(kāi)發(fā)的奧秘，激發(fā)其興趣，慢慢就會(huì)自己上路從事軟件開(kāi)發(fā)工作了。這就是學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)組織和對(duì)已組織好的數(shù)據(jù)的基本處理對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)，特別是軟件開(kāi)發(fā)專業(yè)學(xué)生的深刻影響。

2.5 聯(lián)系實(shí)際，學(xué)以致用

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是一門理論性課程，重在對(duì)編程思想和風(fēng)格的培養(yǎng)，簡(jiǎn)單的死記硬背一些概念、定義沒(méi)有任何的用處，我們講課的目的就是要讓學(xué)生在學(xué)習(xí)完《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》之后，能夠主動(dòng)的將書中的知識(shí)靈活運(yùn)用到生活中去，所以在教學(xué)的過(guò)程中聯(lián)系實(shí)際非常重要。在教學(xué)過(guò)程中，我們努力使每個(gè)知識(shí)點(diǎn)都與具體的應(yīng)用實(shí)際聯(lián)系起來(lái)，促進(jìn)了學(xué)生的理解，提高了他們的實(shí)踐應(yīng)用能力。

例如我們?cè)谥v授圖的概念時(shí)，學(xué)生不理解圖的最小生成樹有何用處，于是我們列舉了網(wǎng)絡(luò)布線，城市道路建設(shè)，郵遞員送信等大量應(yīng)用實(shí)例，同時(shí)啟發(fā)學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)其他的一些應(yīng)用實(shí)例。結(jié)果學(xué)生很感興趣，對(duì)這個(gè)知識(shí)點(diǎn)記憶非常深刻。

2.6 多課程結(jié)合，融會(huì)貫通

幾乎每一門課程都有前驅(qū)和后續(xù)課程，《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》也不例外。而且《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，同時(shí)又是計(jì)算機(jī)學(xué)科的支柱課程之一，其中的很多知識(shí)將貫穿計(jì)算機(jī)知識(shí)學(xué)習(xí)的整個(gè)過(guò)程。所以講授《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》更應(yīng)該注重與其他相關(guān)課程的聯(lián)系，通過(guò)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》的講解使學(xué)生對(duì)整個(gè)計(jì)算機(jī)課程有一個(gè)較全面的了解，讓學(xué)生在頭腦中形成一條清晰的學(xué)科主線。

例如在講解稀疏矩陣的時(shí)候，我們先簡(jiǎn)單回顧《多媒體》課程中圖像壓縮的方法，然后告訴學(xué)生之所以可以壓縮圖像，是因?yàn)閳D像中含有大量的稀疏矩陣，同時(shí)，稀疏矩陣的存儲(chǔ)方法和訪問(wèn)方法會(huì)直接影響圖像的壓縮效果和壓縮效率。通過(guò)這個(gè)例子，學(xué)生不但理解了稀疏矩陣的相關(guān)概念，同時(shí)也將本門課程同《多媒體》課程中的相關(guān)知識(shí)有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)了。

3 結(jié)束語(yǔ)

由于《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是計(jì)算機(jī)專業(yè)的骨干、核心課程，也是大多數(shù)學(xué)校研究生入學(xué)考試的必考課程。因此，對(duì)于該課程的教學(xué)不僅要從理論上進(jìn)行探討，還要從內(nèi)容結(jié)構(gòu)、教學(xué)方法等方面進(jìn)行研究，作者根據(jù)自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)完成本文，與各位同行交流，希望共同搞好《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程的教學(xué)工作。

參考文獻(xiàn)：

[1] 周婭.“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課堂教學(xué)與學(xué)生創(chuàng)新思維培養(yǎng)[J].桂林電子工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，26(4):326-328.

[2] 吳英杰，王一蕾，王曉東.面向問(wèn)題求解的實(shí)踐教學(xué)模式[C].大學(xué)計(jì)算機(jī)課程報(bào)告論壇論文集.北京：高等教育出版社，2006.

[3] 嚴(yán)蔚敏，吳偉民.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(C語(yǔ)言版)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006.