數據結構教學方法淺談

摘 要: 本文從教學角度出發，探討了現代數據結構教學存在的難點和解決方法，并對《數據結構》課堂教學的組織與設計、實驗教學設計等方面作了詳細的討論。

關鍵詞: 《數據結構》 教學方法 改進 實踐

《數據結構》是研究非數值計算的程序設計問題中計算機操作對象(數據)，以及它們之間的關系(結構)和操作(算法)等的一門科學。它不僅是一般程序設計的基礎，而且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。《數據結構》課程是計算機及相關學科的一門重要的專業基礎課，也是一門鍛煉程序設計能力的實踐課程。然而，由于以下原因，這門課學習起來相當困難。

(1)本課程高度抽象，枯燥，學生剛開始不容易產生興趣;

(2)與C語言有直接的關系，而C語言大部分同學并沒有學好;

(3)教學內容較多，且相互聯系，沒有明顯的重點次重點;

(4)數據結構算法比較靈活，傳統教學方法不利于拓展學生思路;

(5)具體實踐需要考慮各方面因素。

那么如何解決上述問題，降低理論性程度，增強直觀性，提高學生的學習興趣呢?我從自己的教學體會出發，探討《數據結構》的一些教學方法，希望起到拋磚引玉作用，與同仁共同提高教學水平，以推動《數據結構》課程不斷向前發展。

1.講好第一堂課，調動學生的學習興趣

《數據結構》雖然包含了較多的理論內容，但具有實踐應用的特點?！芭d趣是最好的老師”。因此在進行數據結構課的第一次授課中，我并不急于介紹理論，也不順著內容講解，而是強調應用，先講幾個容易結合實際的定義。比如，在介紹邏輯結構這個定義時，教師要結合實際中的應用來激發學生的學習興趣。如圖書館的書目檢索系統，如何組織圖書的登錄號、書名、分類號等數據，才能快速實現查找、插入、刪除操作;如一個單位的人事管理系統，怎么說明上下級關系，怎么添加刪除;如通信網絡設計問題，如在一個市里到縣區之間架設通信網絡，怎樣安排線路以求花費最少;再如計算機如何解決迷宮問題，等等。這些應用貼近生活，學生都比較熟悉，興趣就能夠被激發起來，形成想了解具體問題到底怎么實現的愿望。而且實踐證明，當學生有了足夠的興趣，并能感覺到具體知識在實際生活中的價值，就越能吸引學生產生對知識的向往與追求的意向。這樣就可以讓學生從“要我學”變為“我要學”。同時，以上例子就已經囊括了本門課中涉及的三大類數據結構——線性表、樹和圖，這樣教師就可以水到渠成地歸結出數據結構的概念和本章涉及的幾種數據結構的類型，為后續章節的講解打下良好的基礎。

2.解決學生對C語言掌握的不足

C語言程序設計是數據結構的前導課程之一，學生對它的掌握程度，直接關系到數據結構課程的教學效果。C語言非常靈活，對于剛剛學完該課程的學生而言，運用不一定很自如。另外，數據結構課程教學過程中主要運用指針、函數、數組作為函數參數，以及結構體類型來分析、解決問題，而這正是C語言的難點內容。對于大部分學生來說，C語言運用能力不是很強，如果上課時直接講程序，學生就會感覺很吃力，也聽不明白。如何來解決這個問題呢?我們可以利用一兩次課的時間來復習C語言的相關知識，即數組、指針、函數和結構體等。教師可以將這些學時納入到教學進度表中，在復習時不需要講得太詳細，只要把數據結構課需要用到的內容涵蓋即可，這樣學生就能循序漸進地過渡到數據結構教學之中了。

3.教學內容的歸納提煉

部分教師認為《數據結構》這門課難講，學生也反映這門課不好學。這是因為《數據結構》不但有很強的理論性，而且有一定的抽象性。既然“教”與“學”都有困難，那么就應該尋找切入點，而在“教”與“學”過程中首先應該突破的就是教師應該怎么“教”。教師首先自己要熟悉教材、精通教材，把握本課程的重點和難點，能夠將前后內容聯系起來分析思考，盡量從中尋找共性的、規律性的東西進行歸納與提煉，并將其系統化、具體化，避免“照本宣科”。例如從數據結構的定義出發包含三方面的內容:邏輯結構、存儲結構和算法。在講到每種數據結構(線性表、棧、隊列、樹、圖)都會涉及到它的邏輯結構、存儲結構和算法。教師在講授的過程中可以用數據結構包含的三方面內容作為一條主線貫穿整本書，每講到一種新的數據結構時都可以拿出這條主線來闡明其上的三方面內容。這樣，學生學起來就會覺得有系統性，容易把握。綜觀全書，不論是線性表、樹還是圖，最基本的的存儲結構就是兩類:順序存儲結構、鏈式存儲結構，只要把它們掌握好，整個課程學習的難度就不大。所以在教學過程中，教師一方面要緊扣課程的主脈，把基本的概念與術語解釋清楚，把各種數據結構與操作運算分析清楚，把有關算法的設計思路與實現方法講解清楚。另一方面要注重有關內容的前后呼應，把握其內在聯系，對各種相關結構的特點與操作，進行相應的歸納、總結與對比。

4.教學方法的改進

教學方法是需要特別注意的問題，傳統的教學方法并不適合現在的教學，教師應該對教學方法進行革新。在《數據結構》教學中，教師應該注意讓學生的交流互動，其中“提問題”非常重要，特別是算法設計中可以設計許多“問題”。教師在備課時，不僅要消化教材內容，深入探究知識的奧秘，而且要精心設計課堂情景，準備好“問題”;數據結構本身算法是比較靈活的，往往一個算法可以有多種實現方法。這樣，教師在課堂教學時不僅要生動詳盡地講解知識，而且要努力激發學生思維;不僅要求學生認真聽，而且要引導學生積極思考，逐步培養學生舉一反三，主動分析問題、解決問題的能力。在課堂教學中，教師除了通過提問增加教師與學生之間的交流互動，還要設置一些機會，鼓勵學生之間進行交流與溝通。例如，講到拓撲排序時，教師應該先把基本原理講清楚，然后講一種常見的實際解決辦法，再由學生自由討論，看有沒有其他辦法可以同樣解決問題，由學生描述，教師進行點評。這樣既有助于活躍課堂氣氛，提高學生的積極性，又能增強競爭意識，鍛煉學生的表達能力。

5.加強實踐環節

為使學生真正學好《數據結構》，除了在課堂上要采用行之有效的教學方法外，教師還要讓學生勤動手，多實踐。只有通過實踐才能發現“教”與“學”中存在的問題。實踐的首要環節是多做習題。學生不僅要做，而且要求交作業。教師則要進行全面檢查與批改，對出現的問題要及時進行總結、歸納、講評。在講評時，教師要細講解題思路，規范解題方法，并強調有關的注意事項。同時，對于作業中的可取之處要加以表揚，鼓勵他們開拓創新。其次是上機實驗。實驗可分兩部分，一是驗證性實驗，主要結合課堂理論教學內容展開，學生可以對在課堂上學到的基本算法進行驗證;二是運用性實驗，堅持“學以致用”的原則，目的是讓學生充分利用所學的理論知識進行相對復雜的應用設計;三是進行系統的設計。上機結束后教師應要求學生完成實習報告，寫出自己調試過程中遇到的問題是如何解決的，以及對設計與實現的回顧討論和分析，算法的時空分析，測試結果，以及經驗體會，并附上源程序代碼，從而寫出完整的實習報告。批改學生實習報告后，教師應對學生的上機實習情況作及時總結，指出成功之處和不足之處。

參考文獻:

[1]嚴尉敏，吳偉民.數據結構 C語言描述.清華大學出版社，1997.

[2]嚴尉敏，吳偉民，米寧.數據結構題集(C語言版).清華大學出版社，1999.

[3]嚴尉敏.編寫數據結構的回顧和體會.教學與研究，1994.