《數據結構與算法》的教改問題研究

李婷+許鴻儒

摘要：目前，地方高等院校的教學目標正逐步轉型為以培養應用型人才。我們以信息與計算科學的《數據結構與算法》課程為例，結合多年的教學觀察分析傳統教學中出現的若干問題，并提出一系列教學改革的研究方向進行探討，以達到應用型人才培養的目標。

關鍵詞：數據結構與算法；教學改革；應用型人才培養

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）23-0128-02

一、引言

1.地方高等院校應用型人才培養改革。地方高等院校的教學目標正逐步轉型為以培養應用型人才為目標，課程教學方法及設置要求學生在學習過程中能學到與社會接軌的知識，從而能提高學生的學習興趣，且在系統學習后，即畢業后進入社會能較快上手，從而培養出適應社會需求的應用型人才。

2.《數據結構與算法》課程地位。《數據結構與算法》是信息與計算科學專業的核心基礎課程。數據結構的研究范圍主要涉及數據的邏輯結構、存儲結構和操作的實現，內容是程序設計（特別是非數值計算的程序設計）的基礎，也是設計和實現編譯程序、操作系統、數據系統及其他系統程序和大型應用程序的重要基礎，是一門理論性強且實踐性強的課程。通過這門課程的學習，學生在程序編寫的過程中能夠正確、合理地選擇數據的存儲結構，有效地設計算法，從而提高軟件整體質量和效率。

3.本文研究方向。本文著重研究如何針對信息與計算科學專業的特點，地方院校培養應用型人才的教育模式，學生基礎相對薄弱的情況，設計合理的教學方法，達到應用型人才培養的目的。

二、傳統教學中存在的問題

筆者多年從事數據結構與算法課程的教學，經與學生進行溝通后，總結出傳統教學中存在的問題有如下幾點：

1.理論性強，知識點多。數據結構與算法課程的知識點多，理論性和實踐性均較強，且有高度抽象的特點。故要求學生對程序設計語言和相應的數學知識掌握要足夠深入，才能較好地學習。信息計算科學專業的學生數學基礎較薄弱，學生反映，理論過于抽象且內容較多，越學后面越不懂，內容枯燥不易理解。

2.上機動手能力差。數據結構與算法課程中一個重要部分是上機編寫程序實現算法，學生由于上一門程序設計課程還未理解，難將算法實現，體會不到編程的樂趣、算法的優美，在學習中易失去信心。

在上機實踐觀察中學生常出現兩種情形：一種是理論尚未理解透徹，后續上機實踐根本毫無頭緒，不能靈活應用推廣；一種是理論可以明白，但程序設計的能力跟不上，無法獨立完現算法編寫實現和調試，甚至無從入手去完成偽代碼的書寫。這兩類學生占絕大多數，只有少部分學生可以較順利地掌握教學內容并實現完整算法。

3.學生對數據結構的認識不夠。外面有些培訓機構的速成模式對學生的影響大，它們往往針對某一具體工具軟件的使用，工具軟件已經將許多知識進行了集成封裝，使用者只需調用即可，不用關心具體實現步驟、方法和效率。而這些步驟、方法、算法效率的討論都是數據結構中要學習的內容。學生認識不到數據結構的重要性，于是覺得這門課程沒有應用的前途和學習的動力，不肯多花時間在上面去練習和實踐，從而限制了自己后續能力的提高，比如改進算法的效率，優化程序等。

三、改革方法探討

1.以理論教學為主，案例式教學為輔。針對應用型人才培養的目的和學生普遍反映的課本內容過于抽象的問題，可以選擇一本以案例式教學為主的教材作為教學輔助教材。在講授某個知識點前，布置學生在輔助教材中閱讀，了解相關的應用背景。在預習過程中學生往往能發現一些問題，于是在課堂學習中將更有目的性和積極性去學習理論知識，有能力者甚至可以在課外嘗試實現案例、發現問題。通過案例學習可以提高學生的學習興趣，符合應用型人才改革的目標。學生也通過案例學習了解現實中出現的問題有哪些解決方法。當理論具體化后，在工作或后續學習中遇上實際問題將更有解決的方法和思路，而且再進行類比推廣應用就比較容易。

但教學中又不能簡單的以案例式教學為主。因為案例式教學的一個缺點是案例中涉及到的應用理論未必完全，而是某種模型結構的某些方面的具體應用。如樹的教學，一般的課本對樹的應用講了六七方面，采用案例教學法，可能只面對幾種應用。故教師在課堂上要將案例抽象出對應的結構，與理論結合在一起，詳細講解理論，即課堂上仍是以理論教學為主。

2.理論教學中知識點的篩選和難易處理。考慮到學院的學生基礎問題，學生相應的數學知識掌握不夠深入，若面面俱到地將所有理論全部講完，將知其然而不知其所以然，也不符合應用型人才培養的目標，故課程內容要進行一定的篩選，后續課程中將出現的問題，不妨留到后續課程后再詳細討論。

比如，圖的關鍵路徑問題，對于基礎掌握好的學生經過課堂學習確實可以掌握，但大部分學生或是不理解，或是理解后不能上機實現，而這一問題在離散數學課程中圖論一章后有詳細論述，那在數據結構中有限的課時中就不妨先簡講，多花時間在圖的存儲、遍歷算法、最小生成樹等算法上，效果會更好。

另外，教師在理論講解中注意難易的處理。學生要是產生了畏難情緒，就容易造成前面的知識未消化，后面的知識更無從理解的學習障礙。據過往經驗，數據結構線性表一章是比較簡單的，其難點在于鏈表，接著的隊和棧一章與線性表是一致的，僅操作方法不同。若學生在線性表上卡住了，再學棧和隊列會覺得更難。于是教師授課時對一些基礎又簡單的問題，講深入、講透徹，配合傳統的黑板結合粉筆效果更好，學生能有效跟著教師進行思考，注意歸納總結，雖然花時間多，但再學習后續知識時會觸類旁通，學習自信心能提高，有利于形成良性的促進作用。

3.上機實踐的難易處理和互動改革。上機實踐主要是將偽代碼的算法用具體程序語言實現、運行。應用型人才培養的目的就是要培養學生將理論知識用于實踐，即能實現運行具體算法。故培養學生的動手能力是學好這門課程的關鍵。

在整個學期的實踐處理上，實踐難度安排由易至難。在前面的章節實踐作業中，給出的可運行代碼應該較完整，留下關鍵部分讓學生去編寫，尤其是學會調試。隨著章節的推進，給出的可運行代碼逐步減少至不給。這樣處理是可以讓學生在初學時不至于無從入手，而且可以讓程序設計基礎不牢的學生有時間通過實踐強化鞏固，讓學生獲得編程樂趣。

另外，上機實踐時可將學生分成若干小組，每個小組選出一個學習較好的學生為組長，上機中組長可以幫助組員進行程序的調試和講解，使學生能夠閱讀程序理解程序所表達的意義。學生對知識點理解的角度和教師的角度可能不同，有時候同學請教比教師更能讓他們接受，從現實課堂中反映，學生確實更愿意向同學請教。

組員們在討論中產生解決不了的問題，再與教師討論得到解答，這樣的互動改革既可以有效解決教師逐一回答時間有限的問題，又可以提高學生的學習熱情，學生之間不斷相互學習共同提高，真正讓大家都能動起手來，鍛煉編程能力和舉一反三的自學能力，為將來到社會工作打下扎實的基礎。

教師在指導中要引導學生學會讀懂程序錯誤提示，自己調試修改程序，提高學生實踐水平。加強對學生舉一反三能力的培訓，讓實踐教學反哺理論教學，使學生對理論有更深層次的理解。培養學生良好的程序編寫習慣和風格，注重程序注解。

4.開展課外講座。在課外，邀請已學過這門課程的學生和正在學習的學生進行經驗交流。尤其是一些已經參加工作的學生，他們可以帶來更多的實際案例，這些案例比教材中提供的更新穎、更具體，涉及到更全面知識的融會貫通，而且他們可以提供工作中有關《數據結構與算法》這門課程的經驗，可以讓學生們了解與社會接軌的知識，提高學生的學習興趣。

四、總結

近年畢業生就業問題日趨嚴重，通過上述討論發現，傳統數據結構與算法課程的教學形式已不能滿足現階段實際要求，地方高等院校如何進行應用型人才培養改革，培養出適應社會需求的應用型人才成為研究重點。本文以地方院校信息與計算科學專業的《數據結構與算法》課程為例，探討一系列的教學改革措施，以達到應用型人才培養的目標。

參考文獻：

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[2]李克清.《數據結構》課程中的案例教學初探[J].長江大學學報（自科版），2004，12（1）4：135-136.

[3]嚴蔚敏.吳敏民.數據結構（C語言版）[M].北京：清華大學出版社，1997.

A Study on "Data Structure and Algorithm" Curriculum Reformation

LI Ting，XU Hong-ru

（School of Mathematics，Jiaying University，Meizhou，Guangdong 514015，China）

Abstract：At present，the purpose of reforming in education for local ordinary colleges and universities is strengthening innovation.On this background，we take "Data Structure and Algorithm" course for example，combined with years of teaching observation analyzes，comprehensively analysed the problems of traditional teaching process，and then propose a number of approaches to explore the practice of application-oriented professional courses.

Key words："Data Structure and Algorithm"；reform in education；cultivation of applied talents