“卓越計劃”中的數據結構實驗教學改革探討

何鋒　陳壽宏

【摘 要】本文在分析數據結構實驗教學中普遍存在問題的基礎上，結合“卓越計劃”通用標準對傳統教學模式、實驗教學內容、評價手段等幾個方面提出了相應的對策。并進行了改革實踐，有效地提高了數據結構實驗教學的質量，提高了學生的編程能力及興趣。

【關鍵詞】數據結構；實驗改革；卓越計劃

0 引言

“卓越工程師教育培養計劃”（以下簡稱“卓越計劃”）是為貫徹落實黨的十七大提出的走中國特色新型工業化道路、建設創新型國家、建設人力資源強國等重要戰略部署而提出的重大教育改革計劃[1]。本科“卓越計劃”通用標準主要要求學生具有：握扎實的工程基礎知識和本專業的基本理論知識；分析、提出方案并解決工程實際問題的能力；較強的創新意識及能力；較強的交流溝通、環境適應和團隊合作的能力；一定的國際視野等能力[2]。

數據結構是計算機及電子信息類相關專業的一門軟件編程核心基礎課，眾所周知，沃思公式：程序=數據結構+算法。算法是程序設計的靈魂，由此可見，本課程在計算機軟件教學體系中具有舉足輕重的地位，而數據結構實驗則是此課程在理論與實踐中的具體結合，因此，在“卓越計劃”通用標準的指引下，研究與探討數據結構實驗改革具有重要的實踐意義。

1 普通高校數據結構實驗教學中通常存在的一些主要問題

數據結構實驗是課堂教學的重要補充，是提高教學質量的重要環節，學生通過上機實踐，有助于更好地理解、消化和掌握數據結構理論基礎，有助于提高學生的編程能力和實踐能力。但長期以來數據結構實驗教學中普遍存在以下突出問題：

1）學生程序設計基礎薄弱，盡管學生在本課程前學習過C語言程序設計等基礎課程，但很多學生只是側重于簡單數據類型、基本語法等細節的學習，對這些知識的內在原理及使用場合并未十分清楚，對數據結構實驗中經常用到的宏定義、頭文件、結構體、指針及動態內存分配、函數遞歸調用等知識具體應用接觸較少[3]。如果長期忽視這些學生，容易導致這部分學生在學習數據結構時產生困難，理解新的知識容易受阻，久而久之，學生的學習興趣和積極性就會在時光流逝中消磨殆盡。

2）部分實驗內容設計不夠合理，實驗項目單一，有的實驗內容存在過易或過難的問題。從以往實驗教學中發現有關“線性表”、“棧”和“隊列”的實驗項目較易，學生往往能夠提前完成，而有關“樹”、“圖”和“散列表”的實驗項目則相對較難，很多學生不能按時完成，從而不能達到實驗教學目的。有點實驗內容與現實問題脫節，缺乏獨立思考性，不利學生自主創新能力的培養。

3）課后學生與老師溝通與交流不足。上完課后即離開學校是很多教師的通病，原因也很多，有的教師可能還要去別的班級上課，有的可能還有繁重的科研任務，但如果學生長期不能跟主講教師交流接觸，容易導致教師與學生之間的教與學的脫節。

4）實驗環境落后，實驗開放時間不足。

5）對學生的考核和評價方式不科學。

2 “卓越計劃”中的數據結構實驗教學改革措施

針對上述問題，本文結合本科“卓越計劃”通用標準對數據結構的實驗教學進行了如下的改革探索：

1）針對部分學生程序設計基礎薄弱的問題，作者采取“重點精講、程序示例、分組討論”相結合的模式。重點精講就是教師在上課伊始，對本次實驗的重點、難點及一些重要算法進行講解分析；程序示例就是向學生展示一個完整的例程，由于很多數據結構教材中的程序只是給出了核心的算法代碼，比如“棧”的知識，往往只給出了棧的結構體的定義，進棧、出棧等有關棧的函數的定義，而對如何建立棧，如何使用棧來解決實際問題則缺乏完整的、可以上機直接運行的程序示例，因此有必要舉一個簡單完整的示例來讓學生對程序有一個整體的認識，從而讓學生在解決別的問題時能夠觸類旁通；分組討論即在學生實驗過程中，對出現的有代表性的問題進行分組討論，讓學生充分發表意見，在實踐中發現問題、提出不同的解決方案，最終解決問題。這樣既可以調動學生的創新思維，又可以提高學生分析、提出方案并解決實際問題的能力，激發了學生的學習興趣，同時又培養了學生的團隊合作能力，這些措施與“卓越計劃”通用標準緊密契合。

2）對于實驗內容設計不夠合理的問題，精心設計實驗項目，增強學生的動手能力。

實驗內容設計是實驗教學改革中最重要的一個環節，是實驗教學改革的重點和突破口。針對不同層次和不同基礎的學生，設置不同難度實驗內容[4]，難度級別低的經典問題和基礎性實驗內容要求所有學生必須完成，較難的實驗內容可作為選做，供學有余力和有興趣的同學課外拓展。從而激發學生的學習興趣，真正達到學以致用的目標。

3）課后學生與老師溝通與交流不足的問題，我們采取了以下措施：

首先，規定主講教師每周至少安排一次集中答疑的時間，學生可以自愿來答疑，從以往經驗來看，來主動來答疑的學生一般都是學習好、有較高興趣的學生，為了防止學生兩極分化，另外我們還需要根據學生平時作業完成情況，另點一些作業完成不好或者作業有抄襲嫌疑的學生去答疑，這樣就避免了差生越學越差、越學越沒興趣的情況，杜絕了好或差的兩極分化現象。

其次，還可以通過其他的方式進行交流，比如課通過開通課程討論的QQ群、微信群答疑等等，這樣可以讓學生與老師或者學生之間有一個交流的平臺。

4）對于實驗環境落后，實驗開放時間不足的問題，我校相繼成立了多個創新實驗室專用于“卓越計劃”學生的培養，創新實驗室在相關老師的監督下由學生自主管理，“卓越計劃”的學生可以在實驗室上課的任何其他時間到實驗室調試程序，學生可根據自己的空閑時間自主安排時間上機調試程序，這樣極大的調動了學生的學習主動性，為學生創造了良好的實驗環境。

5）為了提高對學生的考核和評價方式的準確性和公平性，總評成績由平時成績和考核成績組成。平時實驗成績包括考勤、預習報告、動手能力和實驗總結報告。其中動手能力是在實驗過程中逐個檢查學生是否是獨立完成的，能否正確回答實驗老師對相關知識點的提問，是否有抄襲等；考核成績是根據考試題目的要求，在實驗老師的監督下，要求學生獨立完成實驗。在規定的考試時間內，根據學生完成的程度，由老師給出實驗考試成績等級。通過這些手段盡量做到對學生的評價公平、準確。

3 結語

通過上述實踐改革，數據結構實驗教學方法日趨合理，實驗內容更加完善，教學質量不斷提高。既培養了學生的創新思維能力，使學生深入理解、掌握各種數據結構及算法的基本知識；同時又培養了學生分析、解決問題的能力，使學生能夠將典型的數據結構應用到實際問題中，提高學生編寫程序的能力，奠定了學生開發大型軟件的基礎。

【參考文獻】

[1]林健.“卓越工程師教育培養計劃”通用標準研制[J].高等工程教育研究，2010（4）.

[2]林健.“卓越工程師教育培養計劃”通用標準詮釋[J].高等工程教育研究，2014（1）.

[3]楊慧.數據結構實驗教學改革探討[J].赤峰學院學報（自然科學版），2009（3）：189-190.

[4]陳壽宏.項目教學法實驗教學過程中的應用[J].科技視界，2013（13）.

[責任編輯：楊玉潔]