面向應用型本科院校的數(shù)據(jù)結構教學方法改進

程波 熊江

摘要：本文以重慶三峽學院在基于C語言數(shù)據(jù)結構課程教學改革中的探索和實踐為例，介紹了面向應用型本科院校的數(shù)據(jù)結構課程教學存在的問題，提出了一系列教學方法改進策略。通過多年教學實踐表明，這些舉措在培養(yǎng)學生分析解決問題的能力和增強學生實際應用及操作能力方面，取得了良好的教學效果。

關鍵詞：應用型本科;數(shù)據(jù)結構;教學方法;教學改革

中圖分類號：G642.41 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2015）35-0159-02

數(shù)據(jù)結構是一門理論性、實踐性并重的計算機專業(yè)核心基礎課程，在計算機課程體系中處于承上啟下的地位[1]。圖1展示了數(shù)據(jù)結構與計算機其他課程的關系，以及在計算機課程體系中的地位。通過數(shù)據(jù)結構這一門課程，一方面培養(yǎng)學生算法設計基本能力，另一方面是要重點培養(yǎng)學生養(yǎng)成按照計算機思維方式分析問題，解決問題，為培養(yǎng)軟件開發(fā)綜合能力打好基礎。由于應用型本科院校的特殊性，培養(yǎng)學生應用、實踐能力是本科教學的目標，如果單純采用傳統(tǒng)課堂教學方式，很難培養(yǎng)學生的這些能力。又加之數(shù)據(jù)結構課程內容本身晦澀難懂，課堂教學效果往往不盡人意，學生也不易理解大多數(shù)算法原理，長此以往，學生逐漸失去學習興趣[2]。因此，本文針對應用型本科院校的特殊性，尋找當前數(shù)據(jù)結構教學方法的缺陷，探索一種理論實踐相結合的，培養(yǎng)學生算法分析設計能力的教學方法。

一、數(shù)據(jù)結構課程教學中存在的問題

數(shù)據(jù)結構課程是計算機科學與技術、軟件工程、互聯(lián)網(wǎng)工程、信息管理與信息系統(tǒng)等專業(yè)的核心課程，很多院校都把它作為專業(yè)必修課。在實際教學過程中，由于該課程的理論抽象、復雜，學生動手編寫算法能力不足，傳統(tǒng)的教學方法已經(jīng)不能適應于應用型人才的培養(yǎng)目標[3]。具體來講，當前數(shù)據(jù)結構課程教學中存在以下幾個方面的問題。

1.學生對學習數(shù)據(jù)結構所需的預備知識掌握不牢。其中，C語言程序設計是數(shù)據(jù)結構重要的先修課程之一。然而，經(jīng)過多年的教學實際情況表明，大多數(shù)學生的C語言學習效果不佳。主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)結構中，從線性表開始，都會廣泛使用結構體這一數(shù)據(jù)類型，而結構體在C語言的教學中，很多教材往往出現(xiàn)在最后的幾個章節(jié)，多數(shù)老師也不會重點講解這一部分內容，也有的老師根本不講。此外，C語言中函數(shù)和指針方面的知識，掌握情況也很差。因此，這些先導知識與技能的儲備不足，直接導致大多數(shù)學生一開始接觸數(shù)據(jù)結構就迷惑，從而失去學習動力。

2.單一的課堂理論教學不能充分培養(yǎng)學生的算法分析、設計能力。由于數(shù)據(jù)結構很多算法理論性較強，單一的課堂教學，無法使學生理解這些算法的實際用途和理論來源。此外，大多數(shù)學生靈活應用C語言能力不足，不能將C語言的知識儲備轉化為數(shù)據(jù)結構算法分析、設計的基礎能力。

3.實踐能力欠缺，傳統(tǒng)只注重理論教學，實驗課程安排課時比例偏小。加之，理論教學無法充分展現(xiàn)數(shù)據(jù)模型的內在聯(lián)系，學生無法理解數(shù)據(jù)之間的各種關系。上機編寫算法能力很差，也無法體會數(shù)據(jù)結構的實際應用價值，失去學習興趣。

4.當前大多數(shù)教材偏重數(shù)據(jù)結構算法模型的講解，沒有強調面向實際應用的價值性。面向應用型本科院校強調“學以致用”，編寫實用性、趣味性的數(shù)據(jù)結構實驗教材勢在必行。

二、案例教學法用于理論課程教學

在經(jīng)濟、管理等學科教學中，案例教學法是普遍采用的有效教學方法。合理的、趣味性強的案例應用于理論教學中，十分有助于學生理解抽象復雜的理論知識，也很容易激發(fā)學生的學習興趣。因此，可以嘗試將案例教學法引入數(shù)據(jù)結構的課堂理論教學中，改善現(xiàn)有教學方式，提高課堂理論教學的趣味性。但是，如何尋找合理的、趣味性強的案例是案例教學的首要問題。此外，如何有效利用這些案例，是改進數(shù)據(jù)結構教學效果的關鍵因素。

數(shù)據(jù)結構的基本概念和算法是很抽象的，對于在校的大學生，他們從未從事過軟件開發(fā)等相關工作，結合案例，將抽象的概念實例化，為進一步理解算法打好基礎。通過案例提供的情境，學生們可以從中體會數(shù)據(jù)之間的復雜關系，促進學生思考算法的應用性。此外，針對各個算法，開發(fā)生動、直觀的教學動畫課件，能有效幫助學生理解抽象的算法過程。動畫模擬真實場景的案例，引起了學生的關注，培養(yǎng)了學習興趣，增強了數(shù)據(jù)結構理論教學的趣味性。

將案例分析同課堂討論式教學相結合，是提高學習效果的一種重要手段。對一些重要的、較復雜的算法模型，尋找一些趣味性的案例，采用提問式教學，結合動畫課件教學。在課堂教學中，把學生分成若干小組，組織學生去分小組討論算法的難點，尋找算法在實際應用中的真實案例，結合這些案例分析理解這些算法，并做好報告。這種啟發(fā)式教學，能提高學生學習的主動性和參與性。在這個過程中，教師積極引導，對算法講解深入淺出，培養(yǎng)學生學以致用、從生活中學習知識的能力。

因此，將案例教學法引入數(shù)據(jù)結構的課堂教學是提高學生理解、分析算法，培養(yǎng)學習興趣的有效途徑。

三、項目驅動式教學用于實驗課程教學

項目驅動式教學法是一種行為引導式的教學形式[4]，被廣泛應用于計算機課程教學中，特別是軟件工程等課程。該教學方法是強調教學過程以學生的實際完成項目情況為考核目標，教師輔助引導學生完成項目，最后評判項目。通過分組做項目，驅動學生應用理論知識解決實際問題，同時加深學生理解算法，發(fā)現(xiàn)算法的優(yōu)缺點，思考算法改進的途徑。

數(shù)據(jù)結構是一門應用性很強的課程，除了課堂理論教學之外，實驗教學也很重要[5]。課程開課前，便從網(wǎng)上和熟悉的企業(yè)中廣泛收集該課程的相關項目。對于這些項目，應該要把握難易程度。在上完數(shù)據(jù)結構緒論章節(jié)后，把這些項目公布出來，供學生分小組選擇，這樣可以培養(yǎng)學生的團隊合作意識，根據(jù)自己的能力選擇合適的項目。如果提供的項目列表中，沒有合適的項目，要引導學生尋找自己合適的、感興趣的項目。如果多個組選擇了同一個項目，教師可以組織一個項目競標會，通過比較評分決定項目歸屬權。接下來，在教學過程中，結合項目需求進行重點、難點知識的講解。遇到有爭議的問題，結合本組的項目，大家通過課堂討論解決問題。臨近期末時，組織學生相互驗收對方的項目，同時還組織老師團隊驗收項目，把教師和學生驗收情況進行對比，讓學生發(fā)現(xiàn)自己項目的問題，對于獲得優(yōu)秀評價的項目要給予獎勵。

項目驅動式教學做到了以學生為中心，教師只是提供必要的理論、技術指導，實現(xiàn)了一切以學生為主的教學理念[6]。

四、編寫面向應用型本科的數(shù)據(jù)結構教材

當前，大多數(shù)數(shù)據(jù)結構教材都以理論闡述為主，缺少應用性的內容。結合現(xiàn)有優(yōu)秀數(shù)據(jù)結構理論教材，加入相應的案例引導，編寫生動、直觀的動畫課件，使枯燥、難懂的數(shù)據(jù)結構教材變得生動有趣。對于一些特殊算法，可以加入游戲等內容，幫助學生理解算法。比如，“棧與隊列”章節(jié)中，把一些游戲算法作為引導案例，對于學生理解棧與隊列的基本概念和算法大有裨益。此外，在數(shù)據(jù)結構第一章，應該增加該課程預備知識的內容，主要包含結構體的概念與編程實例、指針、函數(shù)等相關內容，同時還可以增加一些算法在實際應用中的案例等內容。總之，針對面向應用型本科院校的教學要求，使數(shù)據(jù)結構教材更加淺顯易懂、趣味生動，使學生通過教材可以自學數(shù)據(jù)結構，增加學習興趣。

五、結論

總而言之，針對面向應用型本科院校的數(shù)據(jù)結構課程教學，我們要進一步強化學生的算法設計預備基礎知識，編寫合適的教材。在課堂理論教學過程中增加趣味性案例教學內容，積極探索合適的理論教學方法，培養(yǎng)學生對數(shù)據(jù)結構算法的分析、理解能力，開發(fā)學生算法設計能力。對于實驗教學，也加大投入力度，以項目驅動方式改進傳統(tǒng)的實驗教學方法。另外，數(shù)據(jù)結構課程的教學方法隨著社會的需求改變而不斷變革。信息技術迅速發(fā)展，課程也需要及時調整，將最新科研成果融入到課程教學過程中，以開拓學生的視野。

參考文獻：

[1]范莉麗，彭濤.基于C語言的數(shù)據(jù)結構教學技巧[J].計算機教育，2011，（18）：61-64.

[2]董麗薇.“數(shù)據(jù)結構”課程教學方法的改進[J].沈陽師范大學學報（自然科學版），2012，（30）：307-309.

[3]萬書振.多聯(lián)動教學法在數(shù)據(jù)結構教學中的應用[J].計算機教育，2014，（23）：76-79.

[4]王樹鋒，曹寶香.以實驗教學深化理論教學的數(shù)據(jù)結構教學新模式[J].計算機教育，2014，（10）：97-100.

[5]呂亞榮，繆相林.數(shù)據(jù)結構與算法實驗教學的改革與探索[J].教育教學論壇，2014，（18）：28-29.

[6]孫玉霞，李國屏，夏端峰.《數(shù)據(jù)結構》教學初探[J].福建電腦，2011，（2）：208-209.