課題答辯式“數據結構”實驗教學改革研究與實踐

文章編號：1672-5913(2008)18-0159-02

摘要：“數據結構”課程是計算機科學與技術及信息管理與信息系統等專業的核心課程之一，同時也是一門實踐性很強的課程。然而，目前在“數據結構”教學過程中卻存在著諸多問題。本文在分析這些問題的基礎上，提出了課題答辯式的“數據結構”實驗教學方法。實施結果說明這是一種較為理想的實驗教學方法。

關鍵詞：數據結構；實驗教學；改革

中圖分類號：G642 文獻標識碼：B

1“數據結構”教學現狀和原因分析

根據調查發現，目前大多數院校“數據結構”教學現狀不容樂觀。這表現在一方面授課教師感覺到學生學習積極性不高，知識點掌握不夠扎實，不能用于解決實際問題，講授進度過于緩慢，考試結果不甚理想；另一方面學生普遍反映學習難度較大，理論性太強，從而認為學習“數據結構”沒有實際用途，同時也產生較大的畏懼心理，導致大部分學生學完這門課程后仍然云里霧里，不知所學。造成這一現狀的原因主要有以下幾點：

(1) 理論與實踐相脫節。“數據結構”本身建立在抽象的數據模型的基礎上，理論性和邏輯性比較強，內容相對來說枯燥無味、抽象難懂，知識點也比較多。同時，在學習“數據結構”之前大部分學生對計算機體系結構并不了解，因而只是一味地從邏輯結構和存儲結構等方面講解就會造成學生理解上的困難。另外，“數據結構”本身是一門實踐性很強的課程，但在實際教學過程中無論是教師還是學生往往都是只重視理論教學而忽視實驗教學。

(2) 學生基礎薄弱。由于“數據結構”是計算機專業和信息管理與信息系統專業其他核心課程的先行課，因而大部分院校都是在學生只學習了一門高級語言程序設計之后就要開出。一方面，學生缺乏對計算機較深入的理解；另一方面，由于學時的不斷壓縮，造成學生對程序設計語言的掌握不夠扎實。比如，我們在講授過程中經常發現，每當講到C語言中的函數調用、指針和結構體的使用時，學生明顯覺得很吃力。這種現象導致課程進度非常緩慢，有時甚至不得不拿出專門的時間重新講授程序設計語言的內容。這同時也導致學生一看到偽代碼就頭痛，學習興趣急劇下降，畏難情緒油然而生。

(3) 實驗學時和內容安排不當，傳統的“重理論，輕實踐”的教學指導思想依然嚴重。比如大部分院校安排18個學時的實驗教學，每2周上1次實驗課，1次2學時。這就使得原本較少的實驗學時進一步支離破碎，無法形成一個完整的實驗教學體系。另一方面，實驗內容通常由指導教師安排一些簡單的驗證型實驗，也達不到鞏固和促進理論教學的目的。再加上學生編程能力本來就有限，造成實驗教學效果極差。

2課題答辯式實驗教學改革

2.1課題答辯式實驗教學的基本思想

課題答辯式實驗教學方法的基本思想是：合理安排實驗學時，整體規劃實驗內容，以理論教學內容指導實驗教學內容，以實驗教學內容鞏固和促進理論教學內容的推進，培養和鍛煉學生理論與實踐相結合的科學態度、團隊合作精神，提高學生學習興趣、分析和解決問題能力、寫作能力、編程能力、組織和口頭表達能力、實踐能力及創新素質。

2.2課題答辯式實驗教學的基本方案

課題答辯式實驗教學打破傳統的實驗教學方法，其基本方案包括以下幾個方面：

(1) 打破傳統的2周1次，每次2學時的實驗學時安排，采取相對集中的方法。比如我們把18個學時安排到每個學期的后6周進行，每周1次，每次3學時。這樣安排的好處有3點：首先，隨著理論課的深入，學生對前面所講內容的理解更加深刻，有利于安排一些綜合性和創新性的實驗項目；其次，實驗時間相對集中，可讓實驗內容得以連續進行，盡量減少中斷次數；最后，在前期理論課進行過程中，學生會發現他們的程序設計語言基礎不夠扎實，因而會自覺加以復習。同時，通過教師對一些算法的講解和分析也可以促進學生對程序設計語言的掌握。

(2) 打破傳統的每次實驗都安排一些驗證性實驗內容的做法，統一規劃實驗內容。根據“數據結構”課程內容特點，我們只設置了4個實驗，即線性結構(包括線性表、棧、隊列、串、數組和廣義表)、非線性結構(樹和圖)、查找和排序各設1個。每個實驗可設置多個實驗課題，而每個課題都是一些綜合性的題目。比如，在線性結構中我們設置了5個課題，分別是長整數運算、停車場管理、約瑟夫問題、簡單行編輯程序和稀疏矩陣運算器。每個課題都緊密聯系實際。同時也允許和鼓勵學生自選感興趣的、有實際應用的課題。這樣學生就認識到“數據結構”可以解決實際問題，興趣自然就提升上來了。

(3) 打破傳統的所有學生做同一個實驗項目的做法，采取分組做法。各個小組可以根據自己的興趣選擇題目，要求一個小組在規定的時間內完成一個實驗項目。這樣做的好處是可以鍛煉學生的團隊合作精神。

(4) 打破傳統的學生做完實驗提交實驗報告就算完成的做法。只要求每個小組提交一份實驗報告。同時抽出專門的時間要求小組成員對實驗過程進行答辯，依據答辯情況進行評分。這大大提升了學生的編程能力、寫作能力、組織和口頭表達能力。

2.3課題答辯式實驗教學的具體實施方法

為了達到實驗教學效果，在實施過程中我們主要采取了以下一些具體方法：

(1) 對設計題目進行較詳細的說明。主要包括：課題所涉及“數據結構”的內容、課題的實際應用價值、完成課題的基本要求、主要測試數據、課題實現提示和思考與提高等。

(2) 對實驗過程進行控制。為此，我們提出以下基本實驗要求：

① 每個小組由3-5人組成，每個小組選出1名小組長負責本小組的組織工作；

② 實驗題目分給定題目和自選題目，每個小組可以在某一階段時間內從給定題目中選擇或者自擬1個以上的題目完成；

③ 所有成員都應該參加本小組的設計，并詳細記錄在本小組中所起的作用，作為成員最終成績的評判依據；

④ 每個小組每個題目提交一份實驗報告，實驗報告除介紹本小組成員基本信息外，還應詳細記載小組成員所做的工作以及以下幾個方面的內容：

●需求分析：說明課題設計的任務；

●概要設計：說明課題中用到的抽象數據類型的定義、主程序的流程以及各程序模塊之間的調用關系；

●詳細設計：實現程序模塊的具體算法；

●調試分析：調試過程中遇到的問題及解決方法；算法的時空分析；經驗和體會等。

●測試結果：列出測試結果，包括輸入和輸出；

●附錄：帶注釋的源程序。

(3) 對課題完成情況進行評判。采取的方法是進行公開答辯。成立答辯委員會，委員由各小組組長擔任。答辯分兩階段進行：陳述階段和提問階段。陳述內容由各小組根據組員分工情況進行。提問則主要由選擇同一課題的其他小組成員參與，這樣可以共同交流各小組在完成課題時遇到的問題和解決的方法。答辯過程完全由學生組織和完成，教師參與指導。各小組的成績由答辯委員會給出，各小組成員的成績則由組長根據組員的工作情況給出。

3課題答辯式實驗教學的教學效果

我們對2006級信息管理與信息系統專業的學生采用了課題答辯式實驗教學。從提交的實驗報告反映出，各小組利用各種方式參與到其中，比如經常在學生食堂、學生宿舍和QQ群上開展小組討論。由于大部分同學是帶著本小組討論的問題聽課，因而理論課堂的教學效果也明顯好轉。下面節選的期末網上學生評教和實驗報告學生體會和感言說明了課題答辯式實驗教學達到了較好的教學效果。

(1) 學生對教學的評價(節選自教務管理系統學生網上評教結果)：

① 經常做些答辯，讓學生有機會理論聯系實際，得到鍛煉；

② 注重教學方法，注意師生交流，能調動學生積極性；

③ 給予學生思考、聯想、創新的啟迪，學生收獲大；

④ 工作認真負責，并有效地鍛煉了學生的實踐能力；

⑤ 注重培養學生的動手能力，教學方法比較適合創新型學生的培養；

⑥ 注重教學方法創新，實驗內容豐富，形式多樣化，使所有同學都參與到其中去；

⑦ 李老師給予我們思考、聯想、創新的啟迪， 我學到了解決問題的方法，提高了分析解決問題的能力，收獲大；

(2) 學生感言和體會(節選自學生實驗報告)：

① 對于團體項目，工作組員應該在組長組織下共同努力，說出自己的想法，在完成自己的分內任務下，還應該和大家積極的討論、學習；

② 作為組長，我覺得大家在這次的實驗中真的很努力了，都盡可能最好的完成了布置的任務并且做得更好，還在討論中提出了許多有建設性的問題，有的組員甚至為了弄明白一些自己不懂的東西還向計算機老師請教，我覺得也許我們的程序還有思想不是很成熟，但是我們學習的熱情是絕對很高的；

③ 為了做好這次的實驗，我把不怎么熟悉的C語言看了一遍，還把數據結構也看了一遍，覺得學習到的東西不只是編程序，還懂得了要把所學習到的東西連貫起來運用才達到真正使用的效果；

④ 本來覺得學習C語言和數據結構在實際的生活中不會有什么作用，但是通過這次的學習我了解到其實生活中的許多東西都應用到我們現在學習的東西，現在的知識再結合一些比較好的思路和方法我們也可以成為技術人員；

⑤ 團結就是力量，有多少努力付出就有多少收獲。通過實驗程序的編寫，最大的收獲是學會了如何與組員合作，在遇到問題的時候如何處理問題，培養了一種良好的思維習慣。

4結束語

“數據結構”是一門理論性和實踐性都很強的課程，既需要利用理論教學的結果來指導實驗教學的過程，也需要利用實驗教學的過程來強化理論教學的效果。因此，如何在教學過程中把理論教學與實驗教學很好地結合起來就成為“數據結構”教學成功的關鍵。本文提出的課題答辯式實驗教學能夠激發學生的學習興趣，鍛煉學生分析和解決實際問題的能力，培養學生全面綜合的素質，不失為一種較好的“數據結構”教學方法。

參 考 文 獻

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