地球信息科學與技術專業《數據結構》課程教學初探

劉玉芳，宋金星

1. 河南理工大學資源與環境學院，454003；2. 河南理工大學能源科學與工程學院，454003

地球信息科學與技術專業《數據結構》課程教學初探

劉玉芳1，宋金星2

1. 河南理工大學資源與環境學院，454003；2. 河南理工大學能源科學與工程學院，454003

本文順應信息社會對復合型人才需求不斷增長的趨勢，結合河南理工大學、中南大學等八所院校地球信息科學與技術專業數據結構課程的教學現狀和困境，對地球信息科學與技術專業數據結構課程教學進行了探討，提出了自己在數據結構課程教學改革中的一些看法。

數據結構是地球信息科學與技術專業（以下簡稱：地科專業）一門重要的專業必修課程，在教學過程中起著承上啟下的作用，探討地科專業數據結構課程教學內容與方法很有必要[1]。筆者結合近兩年給地科專業授課的經驗和體會，從教學實踐出發，提出了一些數據結構課程教學中常見的問題，并針對這些問題提出了相應的改革措施。

1 地球科學信息與技術專業中數據結構的教學現狀與困境

筆者對中國海洋大學、同濟大學、中山大學、浙江大學、中國地質大學（武漢）、中南大學、河南理工大學、石家莊經濟學院8所院校的地科專業數據結構課程教學現狀進行了調查和分析，認為該專業數據結構課程教學存在著一些亟待解決的問題。這些問題主要表現在以下兩個方面：

1.1 教學內容與專業應用脫節

筆者對上述8所學校的地科專業的基礎信息進行了匯總和分析（見表1），發現8所學校的地科專業成立時間比較晚，集中在2002年至2006年，而且依托學科多為地質學、勘察技術、地球物理學、測繪學，科研實力雄厚、教學經驗豐富，但缺乏計算機學科方面有經驗的教師。目前大部分從事數據結構教學的教師來自于計算機學科，這些教師具有豐富的計算機學科的專業知識，但缺乏的是如何把數據結構同其本專業進行有機地融合，使學生誤認為學習數據結構僅僅是為了掌握相關的計算機技術，而與本專業的知識結構沒有直接聯系。

1.2 學生的計算機語言基礎較為薄弱

數據結構就教科書的內容而言，主要介紹一些算法，理論性強，大部分算法只給出主體的部分，通常采用偽代碼、C語言或者類C語言描述，如果沒有很好的計算機語言基礎，學生就不能很好地在上機實踐中編寫完整程序去檢驗算法[2]。目前，地科專業學生不重視高級語言程序設計課程的學習，導致其計算機語言基礎較為薄弱，影響其對數據結構課程內容的理解和實踐。

2 數據結構課程改革的總體思路

2.1 依據專業特色調整教學內容和教學重點

由表1可知，8所學校地科專業的專業特色各不相同。依據專業特色調整數據結構課程的教學內容和教學重點，把地球信息科學專業知識與數據結構理論進行有機地融合，使學生明白數據結構課程在本專業知識體系中的位置。

2.2 注意前導課程的復習

針對學生計算機語言基礎較為薄弱這種情況，在數據結構正式開始學習之前需要復習一下高級程序設計語言的相關知識，如數組、指針、函數（特別是指針做函數參數）、結構體等[3]。然后，對剛進入本課程學習的前幾個算法給出完整的程序并加以詳細講解，使學生理解算法和源程序之間的關系。

2.3 協調高級語言程序設計與數據結構關系

為避免高級語言程序設計與數據結構課程使用的計算機編程語言不一致而導致數據結構課程教學效果差的情況發生，需要保持高級語言程序設計與數據結構編程語言一致、編譯平臺一致。在數據結構教學過程中應重視學生實踐能力的培養，培養學生在編譯平臺環境中使用高級語言編寫完整程序去檢驗算法的能力。

3 數據結構課程改革的具體實施

3.1 加強學生計算機編程能力的培養力度

首先需要加強地科專業學生計算機編程能力的培養力度。學生應該明確自己學習高級語言程序設計的目的，不是把它作為純理論的課程來學習，而是作為應用技術來掌握，為數據結構課程的順利學習提供扎實的應用基礎。根據這種情況，在這一模塊的改革過程中需要對高級語言程序設計和數據結構課程教學的內容進行微調，在高級語言程序設計課程原有內容的基礎上添加幾章“數據結構”的基礎內容，在數據結構課程正式開始學習之前需要復習一下高級語言程序設計的相關知識，使兩門課程內容順利過渡和銜接。這樣既提高了學生的編程能力，也使兩門課程融會貫通。

3.2 培養學生算法驗證能力

在第一模塊的基礎之上，學生還必須理解數據結構基礎理論，具有算法驗證的能力。簡單地說，數據結構是一門研究非數值計算的程序設計問題中計算機的操作對象以及它們之間的關系和操作等的學科。對于學習數據結構的學生，不能靠死記硬背，必須理解數據結構中的各類定義，抓住研究數據結構的規律，這一規律就是，在研究一種數據結構時，要掌握它的邏輯和物理關系，邏輯關系在其定義中闡述，物理關系在它的存儲結構中說明。另外，數據結構學習一定要要求學生自己獨立完成代碼實現，雖然有時候學生理解算法內容了，但是實現上面還是會遇到很多困難的，解決這些困難會幫助學生提高算法驗證和程序設計的能力。

3.3 培養學生專業應用能力

在前兩個模塊的基礎之上，學生還必須具備專業應用能力，將數據結構理論靈活的應用于本專業領域。對于地科專業的學生來說，在后續課程和以后的工作中有許多地方需要數據結構理論，如：在數據結構課程中學習的排序問題的算法，以及基本的樹、圖等數據結構，是計算機科學的基本功，無論是在數據庫還是網絡中，都將作為基本知識來運用；同時，通過B+樹、Hash等高級數據結構的學習，也對學生今后數據庫的學習影響頗深。根據這種情況，在這一模塊的改革過程中首先需要依據專業特色調整數據結構課程的教學內容和教學重點，把地球信息科學專業知識與數據結構理論進行有機地融合，使學生明白數據結構課程在本專業知識體系中的位置。在數據結構課程教學中加入位圖、遙感圖像、DXF文件、MIF文件、SRF文件等常見圖像或圖形文件結構和四叉樹、八叉樹等二維和三維圖形數據文件存儲結構，使學生能夠理解數據結構的真正內涵并能活學活用，為后續專業課程的學習和專業知識的理解奠定良好的基礎。其次，鼓勵學生參與數據結構與專業相結合方面的課題研究，如“基于VTK技術的三維地層可視化研究”項目需要將專業知識、數據結構理論、數據庫理論、高級語言程序設計交叉融合，學生參與此項目既可以加深對數據結構理論的理解，又提高了專業綜合應用能力。此外，在課程設計和畢業設計時布置相應的課題，在教師的指導下讓學生自己動手去完成這些課題，以求進一步提高學生應用數據結構解決專業問題的綜合能力。

表1 8所院校地球信息科學與技術專業基礎信息

4 結語

本文對地科專業數據結構課程教學進行了探討，給出了課程改革的總體思路和具體實施方案，希望通過本文所述課程改革方案能夠盡量培養和提高地科專業學生的計算機編程能力、數據結構算法驗證能力，數據結構理論的專業應用能力。

[1]陳國能.培養地質學IT人才 加速地球科學信息化——關于設置地球信息科學與技術類專業的建議[J]. 中國地質教育.2003,(1),15-16

[2]謝莉莉,李勤,傅春,張榮新.“C語言與數據結構”課程的教學改革實踐[J].計算機教育.2009,(7),23-26

[3]董振華,于景茹.淺談《數據結構》課程教學改革[J].科技信息.2009,(18),187-187

Teaching Reform of Data Structure Course for Geo-information Science and Technology Profession

LIU Yu-fang SONG Jin-xing
(1. Institute of Resource and Environment, Henan Polytechnic University，Jiaozuo 454003，China；2. School of Energy Science and Engineering, Henan Polytechnic University，Jiaozuo 454003，China)

This paper complies with the increasing requirement of compound talents in information society, discussed the teaching reform of data structure course for geo-information science profession based on the actual teaching situation and difficulties of eight universities geo-information profession, such as Henan Polytechnic University, Central South University etc. and puts forward some suggestions on the teaching reform of data structure courses.

G642

A

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.02.075

劉玉芳（1979-10），女，講師、碩士，

研究方向為地球探測與信息技術；

宋金星（1980-9），男，講師、碩士，研究方向為地球探測與信息技術、煤層氣

工程。

地球信息科學與技術；數據結構；教學研究；教學改革

Geo-information science and technology profession;Data structure; Teaching research; Teaching reform