高職院校“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”教學(xué)改革與實(shí)踐

摘要《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》在計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)習(xí)中處于重要地位，本文闡述了筆者在《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》教學(xué)中發(fā)現(xiàn)的問題，針對(duì)它們提出了一些改革方法，并在教學(xué)中進(jìn)行實(shí)踐。

關(guān)鍵詞數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 教學(xué) 改革

中圖分類號(hào):G420文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

做為服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的高等職業(yè)院校，在人才培養(yǎng)上注重“實(shí)用性，技能性”，對(duì)于實(shí)踐性較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)專業(yè)而言更不例外。傳統(tǒng)教學(xué)中習(xí)慣于把數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)當(dāng)作一門理論性課程，這似乎在“重實(shí)踐”的高職教育中顯得無足輕重。但我們知道學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的作用是要程序編寫者提高代碼質(zhì)量，提高算法效率的，對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)有著絕對(duì)的指導(dǎo)意義，所以學(xué)好數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)很重要。但學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的過程中雖然花費(fèi)了大量的精力，也能基本理解書本上的基本概念，卻仍然感到知識(shí)點(diǎn)繁雜，代碼難以編寫，上機(jī)調(diào)試程序無法通過，經(jīng)過幾次失敗，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情便慢慢減退，甚至造成不愿、懼怕學(xué)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的狀況。筆者根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提出了高職“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程改革的幾點(diǎn)意見，并在教學(xué)過程中加以實(shí)踐，取得了一定的效果。

1 改革課程設(shè)計(jì)，精心組織教學(xué)內(nèi)容

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程各章節(jié)聯(lián)系比較緊密，傳統(tǒng)教學(xué)一般都以線性表、棧和隊(duì)列、樹、圖、查找、排序的順序來對(duì)課程進(jìn)行講解，前一個(gè)知識(shí)點(diǎn)講明白了，才繼續(xù)往下進(jìn)行，學(xué)生被動(dòng)的接受知識(shí)。但往往是學(xué)習(xí)后面的，忘著前面的，到了期末考試，熬夜復(fù)習(xí)，考完全部還給老師，起不到學(xué)以致用的效果。筆者在教學(xué)過程中采用了美國(guó)教育家、心理學(xué)家布魯納(J.S.Bruner)的螺旋式課程理論。簡(jiǎn)單來說，螺旋式課程就像繞著一座山往上爬，雖然每次看到的風(fēng)景都一樣，但因?yàn)椴粩嗌仙吹降膹V度和深度發(fā)生了變化，等爬到山頂，就可以縱覽全局，成竹在胸了。在實(shí)施螺旋式教學(xué)的過程中，主要有兩個(gè)方面:面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程和面向計(jì)算機(jī)核心課程體系。不強(qiáng)求學(xué)生一次性的把一個(gè)知識(shí)點(diǎn)吃透，而是隨著課程的深入，將以往講授過的知識(shí)點(diǎn)再一一展開來進(jìn)行深入的研究，使學(xué)生站在更高的高度上看待并理解問題，同時(shí)可以在具備了更寬的知識(shí)面的基礎(chǔ)上，聯(lián)系實(shí)際，舉一反三。

例如，在講解順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)時(shí)，除了告訴學(xué)生這兩種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)在運(yùn)算特征上的區(qū)別外，還要告訴學(xué)生為什么會(huì)有這種區(qū)別，其本質(zhì)是因?yàn)閿?shù)據(jù)對(duì)象所采取存儲(chǔ)分配策略不同，順便簡(jiǎn)單講一下“操作系統(tǒng)”課程中的“靜態(tài)存儲(chǔ)分配策略”和“動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分配策略”，等學(xué)生學(xué)到“操作系統(tǒng)”課程相應(yīng)章節(jié)的時(shí)候，就會(huì)把此處講到的知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系起來，進(jìn)而從系統(tǒng)的高度來理解存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)對(duì)運(yùn)算的決定性因素(圖1)。再例如，在概述數(shù)據(jù)的基本運(yùn)算時(shí)，告訴學(xué)生查找是一種最基本的操作，而查找的效率在很大程度上依賴于數(shù)據(jù)元素的位序。這個(gè)時(shí)候?qū)W生只是很生硬地記住了位序和查找的緊密聯(lián)系，但并不理解。等學(xué)到查找和排序這個(gè)環(huán)節(jié)的時(shí)候，再次給出大量實(shí)例來說明各種查找算法的時(shí)間復(fù)雜度，使學(xué)生真正理解同樣一張查找表，如果元素有序排列就可以使用高效的折半查找，而無序的表只能采用順序查找，平均查找長(zhǎng)度為(N+1)/2。這個(gè)時(shí)候?qū)W生已經(jīng)站在算法效率的角度來看待查找和排序的關(guān)系，學(xué)習(xí)起來自然較輕松，理解也更透徹。

圖 1

2 改革教學(xué)方式，改變學(xué)生學(xué)習(xí)方法

常用的教學(xué)方式為:講授式，探究式，訓(xùn)練與實(shí)訓(xùn)式和啟發(fā)式。其中訓(xùn)練與實(shí)訓(xùn)式是指，通過課內(nèi)外的練習(xí)、實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、社會(huì)實(shí)踐、研究性學(xué)習(xí)等以學(xué)生為主體的實(shí)踐性活動(dòng)，使學(xué)生鞏固、豐富和完善所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力和多方面的實(shí)踐能力。根據(jù)高等職業(yè)教育的要求和學(xué)生特點(diǎn)，大量采用實(shí)訓(xùn)式教學(xué)方式和啟發(fā)式教學(xué)方式，改變“說教式”的教學(xué)方式。在課堂上，教師給出問題，引導(dǎo)學(xué)生思考算法，畫流程圖，寫代碼，上機(jī)調(diào)試程序，通過這種方式來提高學(xué)生對(duì)實(shí)際問題的把握能力，從而解決問題。學(xué)生在不斷的實(shí)踐中，養(yǎng)成了嚴(yán)密的思維習(xí)慣，形成了勤于思考，善于動(dòng)手的能力，對(duì)今后的自主學(xué)習(xí)有著很大的影響。下面以雙向鏈表的插入算法為例來對(duì)實(shí)訓(xùn)教學(xué)方式進(jìn)行說明。

雙向鏈表的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu):

Typedef struct DuLNode

{DataType data;

Struct DuLNode *priors;

Struct DuLNode *next;}DuLinkList;

雙向鏈表插入算法一:

如果要求在第j個(gè)元素之前插入新元素，則指針p要指向第j個(gè)元素aj

Status ListInsert_Dul(DuLinkList L，int j，ElemType b){

If(!(P=GetElemType_Dul(L，j)))

Return error;

If(!(s=(DuLinkList)malloc(sizeof(DuLNode))

Return error;

s->data=b;

s->prior=p->prior;

p->prior->next=s;

s>next=p;

p->prior=s;

return ok;}//ListInsert_Dul

雙向鏈表插入算法二:(在第i個(gè)元素之后插入新元素):

Void ListInsert_DuL(DuLink L， ElemType b，int i)

{S=(Dullink)malloc(sizeof(DulNode));

If(!S)

Return(“error”);

s->data=b;

s->prior=1;

s->next=1;

P=L;

J=1While(p->nextj

p=p->next;

j++;}

If(!p||j>i)

Return error;

s->next=p->next;

p->next->prior=s;

s->prior=p;

p->next=s;}//ListInsert_Dul

算法一由教師給出圖例和偽代碼，學(xué)生掌握基本原理之后，給出算法二的問題，由學(xué)生自己畫圖例，給出代碼，并手工執(zhí)行驗(yàn)證正確性，最后還要寫出C代碼上機(jī)調(diào)試。

啟發(fā)式教學(xué)也是一種常用的教學(xué)方式，《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》中有許多重要的性質(zhì)，記憶他們并不難，難的是如何去證明他們，只有真正理解證明過程，才能深入掌握定理和性質(zhì)本身。比如有這樣一條性質(zhì):一顆二叉樹具有N0個(gè)度為0的結(jié)點(diǎn)，N2個(gè)度為2的結(jié)點(diǎn)，則N0= N2+1。這是二叉樹的一條重要性質(zhì)，如果不理解其證明過程，則對(duì)后面章節(jié)線索二叉樹的學(xué)習(xí)也會(huì)造成阻礙，所以在授課過程中，筆者就要啟發(fā)學(xué)生學(xué)會(huì)自己證明這一條性質(zhì):在二叉樹中假設(shè)結(jié)點(diǎn)的總數(shù)為N，則按照結(jié)點(diǎn)的度數(shù)來劃分，總共可以分為3類節(jié)點(diǎn)，即度為0的葉子結(jié)點(diǎn)，度為1和2的非終端結(jié)點(diǎn)，設(shè)度為0、度為1和2的結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)分別為N0，N1和N2，這時(shí)學(xué)生會(huì)逐漸自己總結(jié)出N= N0+N1+N2，繼續(xù)啟發(fā)學(xué)生，有些結(jié)點(diǎn)具有分支，有些沒有，那些不具有結(jié)點(diǎn)的分支被稱為葉子結(jié)點(diǎn)，具有分支的節(jié)點(diǎn)稱為非終端結(jié)點(diǎn)，那么這些分支都來自于哪里呢?答案很明顯，全部來自于度為1和度為2的節(jié)點(diǎn)，而除根點(diǎn)外，所有結(jié)點(diǎn)都由來自于其上層結(jié)點(diǎn)的一個(gè)分支所連接，這樣，二叉樹中若有一個(gè)分支就有一個(gè)結(jié)點(diǎn)，提示僅到這里結(jié)束，學(xué)生自己總結(jié)出N=B+1，而B= N1+2N2 ，將上述推導(dǎo)出來的各式相結(jié)合可得N0=N2+1。在分析問題的過程中，即不能把任務(wù)完全交給學(xué)生，也不能給與過多提示，因?yàn)檫@會(huì)造成學(xué)生消極或者依賴的心理，當(dāng)學(xué)生逐步具備了獨(dú)立和善于分析問題的能力的時(shí)候，再把更多的分析任務(wù)交給他們?nèi)ネ瓿?比如串的模式匹配之KMP算法)，便能收到更好的教學(xué)效果。

學(xué)生經(jīng)過大量的訓(xùn)練，形成了獨(dú)立分析問題，解決問題的習(xí)慣，并在今后的學(xué)習(xí)中加以應(yīng)用，從而改變了依靠教師講授獲取知識(shí)的方式，學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺性也有很大提高。

3 改革教學(xué)手段，構(gòu)建多元學(xué)習(xí)環(huán)境

在教學(xué)手段上，改革以前的黑板加粉筆傳統(tǒng)模式，采用現(xiàn)代化的教學(xué)手段，制作內(nèi)容豐富的多媒體課件和動(dòng)態(tài)演示系統(tǒng)，并利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行課下學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)建。以多媒體和網(wǎng)絡(luò)共同構(gòu)建多元化的教學(xué)平臺(tái)，利用現(xiàn)代化手段，促進(jìn)師生間的交流，加強(qiáng)師生互動(dòng)。

首先，充分利用多媒體設(shè)備將課件、演示軟件、學(xué)生編寫的程序等進(jìn)行演示，這樣既擴(kuò)充了課堂授課量，同時(shí)幫助學(xué)生形象的理解各種算法規(guī)則，將抽象的問題具體化，復(fù)雜的問題簡(jiǎn)單化，提高了課堂學(xué)習(xí)效率。

其次，充分利用校園網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，將教學(xué)大綱、課時(shí)計(jì)劃、課件、教案、試驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、習(xí)題、習(xí)題答案、源碼、演示軟件等資源進(jìn)行整合，并提供在線交流等功能。學(xué)生可根據(jù)自己的學(xué)習(xí)程度，合理安排課余時(shí)間進(jìn)行自學(xué)，解決在課堂上沒有吃透的知識(shí)點(diǎn)，合理把握學(xué)習(xí)的重難點(diǎn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)線上討論，促進(jìn)師生交流。

4 改革考核方式，注重學(xué)習(xí)過程

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的學(xué)習(xí)目的是提高學(xué)生的分析能力和實(shí)踐能力，如果一味的以期末考試來對(duì)學(xué)習(xí)效果進(jìn)行考評(píng)未免片面。所以，綜合考核成績(jī)可由三部分組成:期末考試占總成績(jī)的60%，期末考試中客觀題和主觀題各占50%，以此來考核學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，;平時(shí)上課是否積極參與討論和回答問題占總成績(jī)的20%，問題的答案是對(duì)是錯(cuò)并不重要，關(guān)鍵是從回答問題中可以看出，學(xué)生是否有一個(gè)積極的討論和思考的過程;平時(shí)作業(yè)占總成績(jī)的20%，其中包括算法設(shè)計(jì)和上機(jī)報(bào)告，并且代碼不能完全重復(fù)，避免相互抄襲，渾水摸魚，督促學(xué)生不斷提高自己的學(xué)習(xí)水平，自覺學(xué)習(xí)。

5 結(jié)束語

教學(xué)有法，但無定法。筆者根據(jù)上文所提到的觀點(diǎn)進(jìn)行實(shí)踐，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性有了很大的提高，教學(xué)效果有了明顯的改善。

參考文獻(xiàn)

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