發揮教師引導作用，提高“數據結構”教學質量

唐朝勝

文章編號：1672-5913(2009)10-0130-03

摘要：本文通過分析“數據結構”課程的特點以及大學生學習的心理特征，結合筆者自身的教學實踐，探討了在新環境下發揮教師的引導作用，以提高“數據結構”教學質量的方法。

關鍵詞：數據結構；心理特征；引導作用；教學質量

中圖分類號：G64

文獻標識碼：B

1引言

“數據結構”課程主要討論了各種數據類型中的邏輯結構、存儲結構以及有關算法，要求學生學完后能根據實際應用的需要，對數據進行有效的組織、存儲和處理，進而編制出高效率的程序。該課程是一門邏輯性和實踐性都很強的課程，在以往教學實踐中，由于課程內容高度抽象、概念繁多、算法復雜，而教學方式和手段較單一，教與學雙方互動較少，常出現教師教學難度大、學生畏難情緒嚴重、課堂氣氛沉悶、學生興趣不高、動手實踐能力差等情況。

筆者通過具體分析“數據結構”教學實踐中存在的問題，結合自身多年的教學經驗，認為：把握好學生的心理特征，破除師生角色的固化，發揮教師引導作用，加強課堂內外的師生互動，以調動學生學習的積極性和主動性，是提高教學質量行之有效的方法。下面筆者從課內和課外兩個方面，對如何發揮教師引導作用、加強師生互動，提高教學質量進行探討。

2“數據結構”課程教學實踐中的問題分析

2.1課程難度大，學生難以適應

“數據結構”是計算機專業基礎課程，不僅涉及數理邏輯、圖論、集合論以及諸如C語言、JAVA語言等前導課程，還涉及到計算機硬件(存儲設備和存取方法)以及計算機軟件(編譯理論、操作系統)等方面的研究。因此，該課程不僅內容豐富，學習量大，而且邏輯性和抽象性都較強。教材中眾多晦澀難懂的概念、復雜多變的算法，常使初次涉及編程的學生難以適應，產生畏難情緒。

2.2教學方式和方法單一，課堂氣氛沉悶

傳統教學中，教師為了讓學生理解相關的概念、算法等內容，常需要大量的板書配合文字、圖表等加以說明，學生隨著教師的思路分析問題，能有充分時間作筆記，但由于課程內容抽象難懂、教師多忙于板書和講解，學生忙于作筆記，雙方嚴重缺乏互動，課堂氣氛沉悶，學生提不起學習的興趣，往往出現“一邊教師唾沫橫飛、嘶聲力竭，而學生則唉聲嘆氣、一臉困惑的情景”。采用多媒體課件后，教師可以充分利用多媒體技術將算法、圖表等內容形象、生動地表現，學生學習興趣也有很大提高，卻又容易導致學生既要關注屏幕內容又要忙著作筆記，無暇思考問題，課后難以消化，“聽課”則又變成了“看課”。

2.3理論實踐脫節，實踐能力匱乏

“數據結構”涉及內容較廣，學習量大，但是課程學時往往有限。為此，不少教師為了完成理論教學內容，常常壓縮實驗學時，容易形成“重理論講解，輕實踐應用”的現象。加之教學難度大，尤其是不少學生對于“數據結構”實驗中大量使用如C語言中較難的結構體、指針、鏈表等知識點，掌握得不牢固，實踐課程中教師還得花時間去幫助學生復習前導課程的內容，實驗課教學效果自然是大打折扣。為此，教師們常感嘆“數據結構”課“難學難教”，“吃力不討好”，學生則抱怨抓不住學習主線，或者是課堂上似乎聽懂了，理解起來好像也并不困難，到上機實踐卻不知如何下手。久而久之，有的學生對編程逐漸失去興趣，等到課程結束，還是既不會編程序也不會調程序，程序設計的能力、創新能力更是無從談起。

3強化課程主題內容，加強教學手段的多樣化

當代大學生學習的自主性較強，但也存在著急功近利、學習盲目性較大、畏難情緒較重的心理特征。不少學生看到數據結構內容抽象，看到師兄師姐和網絡論壇的學友談及學習數據結構的困難，就開始臨陣退縮了。這種情況下，教師在把握教學內容的基礎上，采取多樣化的教學形式，并營造課堂內師生互動融洽的氣氛就顯得極其重要。以下，筆者用“一根主軸線、兩個基本點、三足鼎立、百花齊放”對在多年“數據結構”教學中，如何把握教學的關鍵點、調動學生學習積極性進行總結和論述。

3.1明確“一根主軸線”，圍繞主軸展開教學

從教學內容來看，“數據結構”主要教授各種數據對象的特點、存儲表示方法，以及處理數據的算法?！皵祿Y構的本質”便是貫穿整個課程的主軸線。筆者發現，部分學生從課程開始直至結束，頭腦始終一片混沌，不清楚數據結構到底是研究什么，有哪些形式，區別何在，更不知道如何運用。筆者認為，關鍵的問題在于他們沒有真正的把握和理解數據結構的本質。雖然不同教材對于數據結構的定義并不一致，但是體現出來的本質都是一樣的，即：數據結構體現的是數據與數據之間的關系，而不同的數據結構體現不同的數據關系。所以，教師授課實踐中應圍繞這根“本質”主軸線進行，尤其在教學初期，時刻提醒學生思考和把握數據結構的本質。

3.2確定“兩個基本點”，共同推進

“數據結構”的教學主要圍繞數據結構的兩種形式(邏輯結構、存儲結構)來進行。教學流程一般是先介紹數據結構涉及到的基本術語；其次是相應的邏輯結構；最后才介紹存儲結構的各種形式。所以，從某種意義上而言，邏輯結構和存儲結構即是數據結構教學流程中的兩個基本點。邏輯結構體現的是數學層次上的數據關系，存儲結構體現的是計算機層次上的數據組織形式。講解分析好這兩種形式之間的區別和聯系，對于學生透徹地理解各種數據對象的特點，學會數據的組織方法和實現方法都有極大的幫助。

而對于存儲結構內容的學習，筆者認為，引導學生進行歸納和分類比較，找到它們的共同點，是促進學習和理解的有效途徑。因為，不同數據結構的存儲結構形式雖然多樣，如線性表有順序表表示、鏈表表示；串有定長順序存儲表示、堆分配儲存表示和塊鏈存儲表示；樹有雙親表示、孩子表示和孩子兄弟表示；圖有矩數組表示、鄰接表表示等，但是經過分析比較歸類，這些存儲結構無非就是兩大類：順序存儲和鏈式存儲。此外，在理解復雜的存儲結構時，可提醒學生注意把握它的定義層次：先簡單后復雜，先局部后整體。例如，在定義圖的鄰接表的時候，先定義弧的結構，再定義頂點的結構以及頂點數組，最后定義整個圖的鄰接表結構。根據不同存儲類型的特點展開教學，引導學生進行總結、思考，幫助學生從紛繁復雜的存儲結構中把握它們的核心和精髓，往往能收到事半功倍的效果。

3.3構建“三足鼎立”的教學模式，齊頭并進

所謂“三足鼎立”，是指“數據結構、算法和程序設計”三項齊頭并進，同等重要。數據結構是核心，算法是基石，程序設計則是實踐。而實踐往往是檢驗理論知識是否能靈活運用的標準。如引言所述的，有不少學生對例題理解了，但真正上機實踐卻不知如何下手，這正是只注重理論而忽視實踐的結果。為此，布置實驗作業時，筆者首先要求學生對每個實驗題目除了給出完整的問題描述、數據描述和算法描述，還需要給出程序源代碼以及調試分析的結果；其次，還有兩個步驟，筆者認為是至關重要的：第一步，預先與學生共同探討解題思路，提示注意事項，為編程打好基礎；第二步，在布置下一個作業前，對上一個完成的作業予以點評，案例程序可以是筆者做的源程序，也可選用學生的。通過講解分析，讓學生將自己的源程序與案例程序進行比較，引導學生找到自己的不足之處，以便及時改進，提高實踐操作的能力。

3.4實施“百花齊放”的教學手段，提高學習效率

“百花齊放”則是對教學手段和教學方式多樣化的形象總結。多樣化的教學手段和方式通常是活躍課堂氣氛，激發學生的學習興趣，提高教學效果的有效措施。“數據結構”課程不同于其他的計算機課程，其涉及大量的函數算法，而枯燥復雜的算法容易使學生產生畏難和厭倦情緒。為了讓學生易于理解和接受這些算法，教師應盡可能應用多媒體技術、網絡技術，以及互動式教學法、任務驅動教學法等先進的教學方法進行教學改革。例如，筆者制作的“數據結構”算法演示課件，已在我校數據結構教學中應用三年多。實踐證明，應用Flash動畫，將各種枯燥難懂的算法進行形象生動的動態演示，讓學生主動參與、干涉程序的執行，積極思考算法的實質，進一步加深了他們對算法的理解，大大提高了學習效率。

此外，除了口授教學，筆者還通過播放名家授課錄像，開展學生數據結構學習心得交流班會，進行算法討論和答疑等方式，引導學生更積極主動地參與到課堂中，并通過加強與學生的課堂互動，營造輕松的學習氛圍，使學生逐漸消除畏難情緒，轉而喜歡上數據結構學習。

4加強課外引導，提升專業思維

當代大學生思維活躍，敢于提出自己的意見和想法，渴望能用所學的知識加以運用。課堂內精致的課件，形象生動的動畫演示雖然激起了學生的學習熱情，但同時也擠壓了他們想象的空間，他們更多的是被動接受，缺少了個性的參與和思考。因此，更多學生也不再滿足于課堂內短時間的知識學習，更希望老師在課堂外也能就他們所提出的問題進行講解、分析，并引導他們在知識鞏固基礎上，在實踐應用環節有更多的創新。為此，加強課外的師生互動，引導學生在實踐應用中拓展思維尤為重要。

4.1及時交流，答疑解惑

除了采用傳統的定時定點交流外，可以充分利用網絡資源，如采用QQ、電子郵件、飛信等方式與學生進行交流。此外，網絡論壇也是師生互動非常不錯的地方。筆者所在的計算機系建立了一個專業課程論壇(圖1)。論壇按課程分為C語言程序設計、數據結構、匯編語言、程序設計等幾個板塊，每個課程由相應的課任教師負責，其他教師做輔助。在論壇中，一方面，學生可以提出學習中的問題，邀請或者指定某位老師進行解答；另一方面，學生可以貼出自己寫的算法和程序，請老師或同學進行討論，相互交流、借鑒經驗；第三，可以由老師或學生設定某一主題，供大家討論，提出見解；第四，學生還可以貼出某一程序、算法的應用實例，請教師或同學進行案例分析，并對其應用拓展進行探討。

總而言之，以論壇為交流平臺，由學生做主角，教師做監督和指引，通過師生互動、生生互動機制，一方面增強了師生、學生間的感情，使教師和學生增進了互相的尊重感，促進了教師的授課熱情和學生學習熱情；另一方面，激發了學生自發學習的能力和動力，提高了學生的對知識的應用和創新意識。

以本課程為例，為了能讓學生盡快融入到“數據結構”的學習中，筆者專門發了兩個帖子：“為什么學數據結構和算法”和“如何將數據結構的算法轉化成程序”，就這兩個問題進行了自己的觀點。學生看后反應強烈，紛紛跟貼，發表自己的看法。多數參與其中討論的學生事后都感覺受益匪淺，學習熱情都有了明顯的提高。

4.2興趣實踐，鞏固知識

培養并提高學生的實踐能力是“數據結構”課程的目標之一。實踐能力的提高則往往需要通過上機實驗以及課程設計(實習)環節來保證。不少教師在提高學生的實踐能力方面提出了許多值得借鑒的方法，如王玉鋒等提出實驗教學中采用三步走的策略，即首先強調實驗內容“應用為主”；其次實驗題目按難易分層次，因材施教；最后挑選一些綜合性、設計性的題目進行課程設計等等。筆者認為，在互動教學模式下，教師除布置如“約瑟夫環”、“停車場調度”等經典題目外，還可以引導學生自主選擇、自主設計感興趣的實習內容，且方式方法不限，以增加學生創新的意識和實踐操作的能力。例如，在筆者采用兩個棧實現后綴表達式的啟發下，有學生提出了采用一個棧來實現前綴表達式的思路，并由此寫出了相應的算法；而對于一些對動畫設計感興趣的學生，在筆者的引導下，他們應用Flash技術自主實現教材中常見算法的動態演示(圖2)，既熟悉了算法，又拓展了個人愛好，可謂一舉兩得。

4.3專業導航，拓寬視野

“數據結構”是一門實踐性很強的課程，但它不像網頁設計、動畫設計等課程，學完后馬上能應用到實踐中去，而教材限于學時以及篇幅等其他因素，并沒有體現太多的實際應用。不少學生正因為看不到實際應用，難以提起學習的興趣。為此，筆者不僅鼓勵學生去瀏覽一些如國內著名大學的“數據結構”課程網站、專業學習網站、CSDN網站等。另外，通過聯合本校圖書館學科館員，挖掘期刊、會議論文等學習資源，引導學生通過閱讀類如《軟件學報》、《計算機學報》、《計算機應用》、《計算機工程》、《計算機教育》等專業雜志來了解數據算法及其實際應用。這樣既激發了學生的學習興趣，又拓寬了視野。而筆者本身也通過對學生的引導與互動，受益匪淺，達到了“教學相長，相得益彰”的良好效果。

5結語

對于“數據結構”課程，不少教師有著豐富而多彩的教學方法和經驗。筆者僅從發揮教師主動性，促進師生互動的角度出發，闡述個人的一些見解。對于廣大教師而言，還需要進一步研究和探索如何更科學、合理地開展教學改革，研究更有效的教學模式，培養出新時代環境下的計算機人才。

參考文獻：

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