《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》教學(xué)改革研究

胡章平

(重慶文理學(xué)院軟件工程學(xué)院，重慶 永川 402160)

為了進(jìn)一步深化重慶文理學(xué)院教育教學(xué)改革，探索應(yīng)用型人才培養(yǎng)規(guī)律，重慶文理學(xué)院實(shí)施了新一輪人才培養(yǎng)方案，配合學(xué)分制改革試點(diǎn)，明確學(xué)校今后教學(xué)研究與改革的范圍及方向，推動學(xué)校教育教學(xué)改革，提高學(xué)校教育教學(xué)質(zhì)量水平.其中，對于應(yīng)用型學(xué)生的培養(yǎng)，探索學(xué)生實(shí)踐教學(xué)的新途徑和新方法是至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)［1］.

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課.本課程的目的是使學(xué)生了解數(shù)據(jù)對象的特性，學(xué)會數(shù)據(jù)組織的方法，掌握現(xiàn)實(shí)世界中的問題如何在計(jì)算機(jī)內(nèi)部表示的方法，培養(yǎng)學(xué)生基本、良好的程序設(shè)計(jì)技能.學(xué)生在初步掌握計(jì)算機(jī)基本知識并學(xué)會使用一種計(jì)算機(jī)語言的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之后，能夠結(jié)合實(shí)際問題有意識地選取合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和正確的算法，設(shè)計(jì)出更合理、運(yùn)行效率更高的程序.在理解基本概念的基礎(chǔ)上，掌握設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法的主要原理和方法;研究解決常用問題的經(jīng)典算法，以提高學(xué)生使用計(jì)算機(jī)解決問題的能力［2］.如何提高學(xué)生的抽象思維能力和程序設(shè)計(jì)的能力，培養(yǎng)學(xué)生對該門課程的興趣，是《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》教學(xué)改革中應(yīng)該探索和研究的問題.

1 《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)中存在的問題

這門課程教學(xué)要求相對比較高，不但要求學(xué)生掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念，而且還要在此基礎(chǔ)上用程序設(shè)計(jì)語言進(jìn)行算法描述及分析.因此，要求學(xué)生有較為扎實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和較強(qiáng)的邏輯推理能力，而且還要具備一定的分析能力和動手能力.

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中涉及到大量的概念、模型及操作算法，都較為抽象，學(xué)生理解起來有一定的困難，教師教學(xué)難度也比較大.

學(xué)生對描述算法的程序語言掌握得不夠好.現(xiàn)在，部分?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的教材采用的是C語言描述算法，在剛剛學(xué)完C語言的基礎(chǔ)上，大部分同學(xué)對結(jié)構(gòu)體、指針、鏈表等知識點(diǎn)掌握得都不夠深入.因?yàn)閷W(xué)生沒有扎實(shí)的程序設(shè)計(jì)語言的基礎(chǔ)，導(dǎo)致不能獨(dú)立完成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)，因此學(xué)生對這門課程便逐漸失去了學(xué)習(xí)興趣.

2 《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程改革方案

2.1 改進(jìn)教學(xué)方法，提高課堂效率

大學(xué)課堂應(yīng)該注重兩個(gè)方面的內(nèi)容講授:一是具體知識內(nèi)容，二是科學(xué)的思維方法.如果采用科學(xué)的教學(xué)方法，教師所傳授的知識便易于被學(xué)生有效吸收，同時(shí)其解決問題的思想方法也容易被學(xué)生所吸納并轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N潛在的能力.思維方法在學(xué)生創(chuàng)造力培養(yǎng)方面起著主導(dǎo)作用，而學(xué)生對這些方法的掌握，需要通過教師的具體教學(xué)方法來引導(dǎo).

對于《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》中的許多抽象概念和算法，以教師為中心的教學(xué)模式起不到很好的效果［3］.學(xué)生只是一味被動地接收知識，而這些知識有什么用、該怎么用都不清楚.因此，在教學(xué)過程中，應(yīng)始終圍繞問題而展開教學(xué)活動，引導(dǎo)學(xué)生不斷發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并最終解決問題，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維.故應(yīng)在教學(xué)中采用以學(xué)生為主體、以問題為中心的教學(xué)模式，充分調(diào)動學(xué)生的求知欲，提高他們的積極性和主動性.

因此，在教學(xué)過程中，教師應(yīng)結(jié)合每個(gè)章節(jié)的情況采用不同的教學(xué)方法，避免只注重概念不注重應(yīng)用的純知識灌輸式教學(xué)，而應(yīng)采用啟發(fā)式、案例式等教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生去思考問題并解決問題.

2.2 加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，提高解決實(shí)際問題的能力

當(dāng)前，國內(nèi)幾乎所有高等院校都開設(shè)有計(jì)算機(jī)專業(yè)，但通常只注重學(xué)生計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)理論的培養(yǎng)，缺乏實(shí)踐訓(xùn)練，導(dǎo)致學(xué)生畢業(yè)后無法滿足企業(yè)的實(shí)際要求［4］.《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是一門理論性和實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，它需要理論教學(xué)的結(jié)果來指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程，更需要實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程來強(qiáng)化理論教學(xué)的效果，因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生動手解決實(shí)際問題的能力的關(guān)鍵途徑［5］.

要完成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程要求的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，需要學(xué)生有較好的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，程序語言基礎(chǔ)是提高實(shí)踐教學(xué)效果的關(guān)鍵因素.C語言是廣泛使用的算法描述語言之一，而要實(shí)現(xiàn)一些較綜合的實(shí)驗(yàn)題目，需要學(xué)生能靈活運(yùn)用指針、結(jié)構(gòu)體等知識.因此，從2011屆開始，重慶文理學(xué)院在制定人才培養(yǎng)方案時(shí)增加了24學(xué)時(shí)來學(xué)習(xí)C語言的指針、結(jié)構(gòu)體、文件等部分，將更好地保證數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果.

其次，在制定考核評價(jià)方式時(shí)應(yīng)加重實(shí)驗(yàn)成績在期末總成績中的比例.目前，實(shí)驗(yàn)成績在期末總成績中只占10﹪～20﹪，導(dǎo)致學(xué)生對實(shí)驗(yàn)過程不夠重視.考核評價(jià)方式一定程度上能對學(xué)生的學(xué)習(xí)起到一個(gè)引導(dǎo)作用，因此，如果增加實(shí)驗(yàn)成績在期末總成績中的比例，將更能引起學(xué)生對該課程中實(shí)踐部分的重視.

2.3 注重課程教學(xué)內(nèi)容的有機(jī)整合

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的研究內(nèi)容包括邏輯結(jié)構(gòu)、物理結(jié)構(gòu)(存儲結(jié)構(gòu))和運(yùn)算等三個(gè)方面.數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是指數(shù)據(jù)之間的邏輯關(guān)系，主要有四種基本結(jié)構(gòu):集合(在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中一般不討論)、線性結(jié)構(gòu)、樹形結(jié)構(gòu)和圖狀結(jié)構(gòu);數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)主要包括順序、鏈?zhǔn)降确绞?數(shù)據(jù)的基本運(yùn)算有查找、插入、刪除、更新等.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的主要內(nèi)容如圖1所示.在教學(xué)過程中，教師要注意承前啟后，善于總結(jié)，把內(nèi)容前后串起來，從而有利于學(xué)生對知識的理解和掌握;還要把握其內(nèi)在聯(lián)系，注重有關(guān)內(nèi)容的前后呼應(yīng)，對各種不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)與操作，適時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的歸納、總結(jié)與對比.

圖1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要內(nèi)容

首先，在緒論部分，一定要讓學(xué)生搞清楚抽象數(shù)據(jù)類型的概念、實(shí)現(xiàn)方法和為什么要進(jìn)行抽象類型定義.因?yàn)椴还苁蔷€性表、棧、隊(duì)列，還是樹和圖，都要對它們進(jìn)行抽象定義.抽象數(shù)據(jù)類型是學(xué)好數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一個(gè)理論基礎(chǔ).然后我們沿邏輯結(jié)構(gòu)這條主線展開，循序漸進(jìn)，由淺入深地讓學(xué)生從理論上弄清各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的邏輯關(guān)系.在講解每種結(jié)構(gòu)時(shí)，先講邏輯結(jié)構(gòu)，再講存儲結(jié)構(gòu)，最后講運(yùn)算.在學(xué)習(xí)查找和排序兩種操作時(shí)，對多種查找和排序的方法進(jìn)行類比和對比教學(xué)，并且先講實(shí)例再講思想，最后講算法，讓學(xué)生在真正弄清楚每一種方法的基礎(chǔ)上，在解決實(shí)際問題時(shí)能根據(jù)情況去選擇合適的最優(yōu)的方法.

總之，在教學(xué)時(shí)應(yīng)注意知識點(diǎn)的橫向和縱向的聯(lián)系和比較.比如，線性結(jié)構(gòu)中線性表、棧、隊(duì)列應(yīng)進(jìn)行邏輯結(jié)構(gòu)的比較，它們在存儲時(shí)的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)也應(yīng)進(jìn)行比較;以線性結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，在后面學(xué)習(xí)樹和圖時(shí)再與此進(jìn)行比較，以促進(jìn)學(xué)生對知識點(diǎn)的整體把握.

2.4 培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

興趣是最好的老師.如果不注意教學(xué)的生動性，學(xué)生的學(xué)習(xí)只能是一種被動的行為，為了考試而學(xué)習(xí)，將起不到應(yīng)有的教學(xué)效果.激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣的有效方法就是要變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí).在理論教學(xué)時(shí)，可以針對教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)一系列課堂討論題目，組織學(xué)生進(jìn)行課堂討論.另外，在講每一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用時(shí)，可以結(jié)合生活中的具體實(shí)例.比如，用“迷宮問題”等可以幫助學(xué)生理解數(shù)組、遞歸及回溯問題［6］;用“猜數(shù)字游戲”解決二分查找問題.在講圖的最小生成樹、最短路徑時(shí)，可以讓學(xué)生具體去采集一些身邊的數(shù)據(jù)，然后再畫圖、編程、運(yùn)行程序等.在實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，也應(yīng)該緊密結(jié)合理論知識，找一些實(shí)際案例讓學(xué)生完成編程.比如:鏈表部分的約瑟夫環(huán)，隊(duì)列部分的停車場問題、病人就醫(yī)問題等.但也應(yīng)注意一個(gè)原則，就是要注意難易程度的把握.如果難度太低，達(dá)不到提高編程能力的目的;如果難度太高，學(xué)生望而卻步根本做不出來，打擊其學(xué)習(xí)積極性.總之，在教學(xué)過程中要特別重視學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)，只有學(xué)習(xí)興趣提高了，才能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)自覺性，以保證達(dá)到好的教學(xué)效果.

3 結(jié)語

本課程要求學(xué)生學(xué)會數(shù)據(jù)組織的方法，運(yùn)用求解問題的策略設(shè)計(jì)算法;能夠結(jié)合實(shí)際問題選取合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，設(shè)計(jì)出更合理、運(yùn)行效率更高的程序;運(yùn)用算法復(fù)雜性理論分析所設(shè)計(jì)算法的時(shí)間和空間效率.在教學(xué)中除了強(qiáng)化實(shí)踐、提高學(xué)生軟件設(shè)計(jì)的綜合能力外，還應(yīng)在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，以提高學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力.

［1］馬新強(qiáng)，黃羿.應(yīng)用型本科院校計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)研究［J］.重慶文理學(xué)院學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2011，30(6):78 － 80.

［2］周海巖，陳宏明，殷路.《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)的思考［J］.教育理論與實(shí)踐，2010，30(6):62 －63.

［3］賈慶節(jié)，栗紅生.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革與探索［J］.中國成人教育，2009(22):152－153.

［4］王瑞胡，羅代忠，張蓮.應(yīng)用型本科院校計(jì)算機(jī)專業(yè)引入北大青鳥Aptech課程體系的實(shí)踐研究［J］.職業(yè)技術(shù)教育，2010，31(11):26 －28.

［5］彭聲澤，李瓊.培養(yǎng)計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的探索［J］.計(jì)算機(jī)教育，2007(7):60－63.

［6］馬秋菊，孔小利，馬曉晨.加強(qiáng)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程建設(shè)培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用與創(chuàng)新能力［J］.石油教育，2004(5):72－74.