信息類專業(yè)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”教學(xué)策略探究

金 靜

摘要:“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”是信息類專業(yè)的核心基礎(chǔ)課,這門課程的掌握直接關(guān)系到學(xué)生后繼課程的學(xué)習(xí)。本文針對(duì)信息類專業(yè)的特點(diǎn),分析了“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題,并進(jìn)一步研究探討了教學(xué)方法改革和實(shí)踐的手段。

關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);課堂教學(xué);實(shí)驗(yàn)教學(xué);教學(xué)策略

中圖分類號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

1引言

近年來(lái),隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展,各高校也都致力于計(jì)算機(jī)交叉學(xué)科專業(yè)的建設(shè),信息管理、信息與計(jì)算科學(xué)以及地理信息系統(tǒng)等信息類新專業(yè)蓬勃發(fā)展。“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”是計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門核心基礎(chǔ)課程,由于各信息類專業(yè)與計(jì)算機(jī)技術(shù)有著密不可分的關(guān)系,因此在這些專業(yè)的本科培養(yǎng)計(jì)劃中,“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”仍是十分重要的專業(yè)必修課。

非計(jì)算機(jī)信息類專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)、課時(shí)安排、學(xué)生基礎(chǔ)等具有自身的特點(diǎn),這也使“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”教學(xué)面臨著新的問(wèn)題。針對(duì)問(wèn)題,筆者在近幾年信息類專業(yè)的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”實(shí)際教學(xué)中,認(rèn)真研究了課堂策略并積極應(yīng)用到了具體的實(shí)踐中,取得了一定的效果。

2存在的問(wèn)題

2.1課堂教學(xué)中的問(wèn)題

(1) 學(xué)生有畏難心理

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”主要研究非數(shù)值計(jì)算的程序設(shè)計(jì)問(wèn)題中計(jì)算機(jī)的操作對(duì)象及其之間的關(guān)系,課程要采用高級(jí)語(yǔ)言作為算法描述和實(shí)現(xiàn)的工具。非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生在大學(xué)一年級(jí)開(kāi)設(shè)了程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程,近兩年我院開(kāi)設(shè)的是“C++”。對(duì)大部分學(xué)生而言這是第一次接觸高級(jí)語(yǔ)言,加之這門公共基礎(chǔ)課課時(shí)分配較少,學(xué)生總體的掌握程度較差。“C++”中的函數(shù)、指針、類與對(duì)象等內(nèi)容更是學(xué)習(xí)中的薄弱環(huán)節(jié),而這部分知識(shí)卻是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中要頻繁用到的。因此,在以“C++”為工具的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”教學(xué)中,學(xué)生打開(kāi)課本看到大量用“C++”描述的算法,覺(jué)得十分繁瑣和復(fù)雜,必然會(huì)產(chǎn)生畏難情緒。

(2) 個(gè)別學(xué)生產(chǎn)生漠視情緒

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程理論性較強(qiáng),在學(xué)習(xí)中部分學(xué)生會(huì)產(chǎn)生“紙上談兵”的感覺(jué),覺(jué)得學(xué)習(xí)這門課程沒(méi)有什么實(shí)用性。同時(shí),個(gè)別非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生還會(huì)覺(jué)得該課程和本專業(yè)關(guān)系不大,所以更容易對(duì)課程的學(xué)習(xí)提不起興趣,即產(chǎn)生漠視的情緒。

(3) 多媒體教學(xué)方式的利弊

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”教學(xué)采用多媒體方式,具有生動(dòng)形象,圖文并茂等優(yōu)點(diǎn),但多媒體課件放映過(guò)程中信息量大、速度快,而學(xué)生的反應(yīng)能力和接受能力有限,這就很容易走入“填鴨式”教學(xué)的誤區(qū)。

2.2實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的問(wèn)題

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是整個(gè)課程中十分重要的環(huán)節(jié)。目前數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中主要存在的問(wèn)題有:

(1) 實(shí)驗(yàn)課時(shí)不足

目前“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的課內(nèi)上機(jī)和課堂教學(xué)時(shí)間分配是1∶3,為16學(xué)時(shí)。學(xué)生在上機(jī)課中完成作業(yè)的時(shí)間很不充裕,課外上機(jī)較難保證,因此很難達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)預(yù)期的效果和目的。

(2) 編程能力兩極分化

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生的表現(xiàn)呈現(xiàn)出兩極分化的現(xiàn)象。通過(guò)觀察和了解,程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)較好或?qū)幊膛d趣濃厚的同學(xué),能夠完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,寫出合格的實(shí)驗(yàn)報(bào)告;而編程基礎(chǔ)較差的同學(xué),缺乏信心,上機(jī)時(shí)坐在計(jì)算機(jī)面前茫然無(wú)措,隨著課程學(xué)習(xí)的深入,形成了惡性循環(huán),進(jìn)而影響到班級(jí)整體實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利開(kāi)展。

3改革措施

3.1重視前導(dǎo)課程相關(guān)內(nèi)容的復(fù)習(xí)

在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的第一講課中,不應(yīng)操之過(guò)急地直接進(jìn)入課程第一章的講解,而應(yīng)對(duì)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)中的指針、函數(shù)及類與對(duì)象等內(nèi)容進(jìn)行歸納和復(fù)習(xí)。由于課程中基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都是用類模板來(lái)描述,因此對(duì)于類和對(duì)象這一部分更是要作為重點(diǎn)。同時(shí),要求學(xué)生課后必須完成程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課本中指定內(nèi)容的復(fù)習(xí)鞏固。第一次實(shí)驗(yàn)的作業(yè)要求學(xué)生編寫兩個(gè)簡(jiǎn)單的基于面向?qū)ο蟮男〕绦?目的在于復(fù)習(xí)如何定義類、如何用構(gòu)造和析構(gòu)等各種成員函數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)成員的操作以及如何使用對(duì)象等。

實(shí)踐證明,學(xué)生通過(guò)對(duì)前導(dǎo)課程的學(xué)與練,通過(guò)上機(jī)成功調(diào)試面向?qū)ο蟮某绦蚝?在心理上首先放下了包袱,不再覺(jué)得類與對(duì)象等概念高不可攀。這也十分有助于教師對(duì)后期教學(xué)的深入展開(kāi)。

3.2轉(zhuǎn)變教學(xué)模式,重視激發(fā)學(xué)生興趣

教學(xué)應(yīng)該是一個(gè)“教”與“學(xué)”同步進(jìn)行的過(guò)程,在這個(gè)過(guò)程中學(xué)生才是主體。授課中如果教師只是滿足于自顧自地把內(nèi)容交代清楚,而不注意學(xué)生的接受程度,不營(yíng)造生動(dòng)的課堂氛圍,那么學(xué)生的學(xué)習(xí)行為只能是被動(dòng)行為,更不可能成為課堂的主體,也就不可能達(dá)到理想的教學(xué)效果。

首先,在課堂教學(xué)中要精心組織課件。多媒體課件決不能是課本內(nèi)容的堆積,應(yīng)該將文本、圖片、聲音、動(dòng)畫等合理地組織起來(lái)。例如在講解算法時(shí),用動(dòng)畫來(lái)演示算法的動(dòng)態(tài)執(zhí)行過(guò)程,以增加課程的生動(dòng)性,降低課程的難度。

其次,課堂講授應(yīng)符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。范例教學(xué)模式在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”授課中就能發(fā)揮很大的優(yōu)勢(shì):即用特例具體直觀地闡明“個(gè)體”的具體特征,根據(jù)范例“個(gè)體”的知識(shí)推論特點(diǎn),分析掌握整個(gè)“類別”事物的特征,使對(duì)“個(gè)體”的認(rèn)識(shí)上升為對(duì)“類別”的認(rèn)識(shí),從而掌握其規(guī)律和范疇。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的主要算法和一些抽象的概念,可以盡量先從直觀意義或具體實(shí)例解釋著手,讓學(xué)生更容易理解。因此在教學(xué)過(guò)程中宜多畫圖、多舉例、多解釋。這種從特殊到一般,從具體到抽象的方法,適用于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的很多內(nèi)容。例如:講解隊(duì)列的概念時(shí),可通過(guò)日常生活中的購(gòu)物排隊(duì)的過(guò)程來(lái)反映隊(duì)列中插入、刪除的原則,再結(jié)合計(jì)算機(jī)中的操作隊(duì)列、打印隊(duì)列的應(yīng)用來(lái)說(shuō)明;對(duì)二叉樹(shù)的遍歷算法可通過(guò)一個(gè)特定的二叉樹(shù)的例子說(shuō)明其遍歷思想,再推廣到一般的二叉樹(shù)。

再次,在課堂上要鼓勵(lì)學(xué)生大膽想象,勇于實(shí)踐。例如在講解起泡排序時(shí),可以啟發(fā)學(xué)生思考:如果在排序中奇數(shù)趟排序從前向后、偶數(shù)趟排序從后向前兩兩比較相鄰記錄,算法的效率會(huì)如何變化?先讓學(xué)生進(jìn)行幾分鐘的討論,然后可以總結(jié)分析:從兩端兩兩比較的起泡算法可稱為雙向起泡排序,它是對(duì)起泡排序的改進(jìn)。然后,請(qǐng)學(xué)生編寫雙向起泡算法,并上機(jī)編程以和傳統(tǒng)起泡排序算法的效率進(jìn)行比較。這樣,可以培養(yǎng)學(xué)生大膽想象、勇于實(shí)踐的創(chuàng)新精神,還可以調(diào)節(jié)課堂氣氛,利于師生交互,同時(shí)還能激發(fā)學(xué)生上機(jī)編程的熱情。

3.3循序漸進(jìn),精心設(shè)計(jì)組織實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程中的實(shí)驗(yàn)可分為三大類:驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)是將教材中的重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上機(jī)實(shí)現(xiàn);設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是針對(duì)具體問(wèn)題來(lái)應(yīng)用某個(gè)知識(shí)點(diǎn),需要自己設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的方案;綜合實(shí)驗(yàn)是針對(duì)具體問(wèn)題應(yīng)用某幾個(gè)知識(shí)點(diǎn),需要設(shè)計(jì)總體方案。這三類實(shí)驗(yàn)由易到難,由淺入深,構(gòu)成了完整的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展應(yīng)該以此為主線,循序漸進(jìn)地進(jìn)行。

在教學(xué)中,每學(xué)習(xí)完一種基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)后就要求學(xué)生完成相應(yīng)的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),這樣不但能深化學(xué)生對(duì)課本知識(shí)的掌握和理解,還能培養(yǎng)調(diào)試和測(cè)試程序的能力。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)驗(yàn)在某部分知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)完后進(jìn)行,以鍛煉學(xué)生利用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解決具體問(wèn)題的能力。實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容應(yīng)該和學(xué)生的專業(yè)相結(jié)合,并且選擇有趣味性的題目以激發(fā)學(xué)生的興趣。同時(shí),結(jié)合非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的具體情況,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)驗(yàn)選題難度不宜太大,綜合實(shí)驗(yàn)若干周進(jìn)行一次,以保證實(shí)驗(yàn)的完成質(zhì)量。

例如,針對(duì)地理信息專業(yè)的學(xué)生,學(xué)習(xí)完線性表這一章后,首先要求上機(jī)建立順序表和單鏈表,并在其上逐一對(duì)插入、刪除等操作進(jìn)行驗(yàn)證。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生編寫算法求解線性表中值最小的元素及其位置,然后上機(jī)在已建好的順序表和單鏈表上實(shí)現(xiàn)該算法。綜合實(shí)驗(yàn)要求解決約瑟夫環(huán)問(wèn)題。對(duì)于信計(jì)專業(yè)的學(xué)生可以適當(dāng)提高難度,例如設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)要求對(duì)建立好的單鏈表進(jìn)行就地置逆。

3.4分組開(kāi)展實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神

針對(duì)班級(jí)里實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蓸O分化的現(xiàn)象,可以組織學(xué)習(xí)小組來(lái)展開(kāi)實(shí)驗(yàn)。在第一、二次上機(jī)時(shí)教師可對(duì)班級(jí)學(xué)生的動(dòng)手能力進(jìn)行摸底,然后進(jìn)行分組。每個(gè)小組由4～5人組成,組員能力的高低須呈階梯狀。對(duì)于驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),要求每組的每個(gè)人都要完成并提交源代碼,但允許同組的同學(xué)互相溝通、互相幫助。綜合實(shí)驗(yàn)以小組為單位組員,通過(guò)互相協(xié)作來(lái)完成,每個(gè)小組最終提交一份源代碼即可,但每個(gè)人必須總結(jié)整理出獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。當(dāng)然,對(duì)于設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和綜合試驗(yàn),要鼓勵(lì)學(xué)生開(kāi)動(dòng)腦筋,盡量發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力。

在這個(gè)過(guò)程中,一方面動(dòng)手能力強(qiáng)的學(xué)生能較好地發(fā)揮幫帶作用,而且自身得到很好的鍛煉,另一方面基礎(chǔ)差的學(xué)生可以增加信心,提高能力。同時(shí)以小組為單位展開(kāi)綜合實(shí)驗(yàn)還能培養(yǎng)學(xué)生良好的團(tuán)隊(duì)精神和科學(xué)作風(fēng)。

4結(jié)語(yǔ)

在信息類專業(yè)的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)中,根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)認(rèn)真研究課堂策略以及構(gòu)建合理完善的實(shí)驗(yàn)體系,是十分有助于提高教學(xué)質(zhì)量的。在這個(gè)過(guò)程中,學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力就能夠得到有效的培養(yǎng)和提高。

參考文獻(xiàn):

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[2] 張桂芬. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)的改革和探索[J]. 高教論壇,2008(6):103-104.

The Discussion and Reformation of “Data Structure” Teaching for Information Technology Major

JIN Jing

(School of Mathematics, Physics & Software Engineering, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou 730070, China)

Abstract:“Data Structure” is an important basic course for Information Technology Major,it is related to the studentsstudy of successive courses directly. The paper has analysised the problems of “Data Structure” in Classroom teaching and Experimental teaching aimed at the characteristics of information technology major,and researched the reformation and practice of teaching strategies.

Key words: Data Structure; classroom teaching; experimental teaching; teaching strategies