數據結構課程案例式教學初探①

鄭馨++江偉

摘 要：數據結構是介于數學、計算機硬件和計算機軟件之間的核心課程，在計算機科學與技術專業(yè)課程體系中占據非常重要的地位。由于數據結構是一門理論性與實踐性很強的專業(yè)基礎課，所以教學難度相對較大。針對傳統(tǒng)數據結構教學存在的問題，該文就案例式教學、實驗設計和過程性考核三個方面對數據結構課程教學進行了初步探索。

關鍵詞：數據結構 案例教學 教學研究

中圖分類號：G719.21 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）06（c）-0182-02

數據結構課程不僅是一般程序設計的基礎，也是操作系統(tǒng)、數據庫管理系統(tǒng)、軟件工程、編譯原理、人工智能等后續(xù)課程的重要基礎。數據結構課程是一門理論與實踐并重、綜合性很強的課程，教學難度大：（1）課程內容豐富、概念抽象，理論知識枯燥，對抽象思維能力要求高；（2）以設計實現高性能算法為目的，對編程能力與分析解決問題的能力要求高。

1 數據結構教學存在的問題

1.1 教學模式過于陳舊

傳統(tǒng)的數據結構教學一般采用“課堂集中教學+機房實踐”的教學模式。課堂上，以教師為主，學生為輔：教師枯燥地講，從頭到尾不斷地對課本上零散的理論知識點進行講解；學生被動地聽、機械地學，缺乏師生互動，課堂氣氛沉悶。學生學習興趣不濃，主動學習能力和創(chuàng)新性思維能力無法提高，無法達到理想的教學效果。

1.2 實驗設計不夠系統(tǒng)

傳統(tǒng)的數據結構實驗通常以驗證性的單元小實驗為主，學生按照設定好的步驟進行復制性的實驗。盡管與課本上的知識點聯(lián)系緊密，基礎差的學生也能較容易實現，但其缺點更加明顯，既與書中內容重復，無法調動學生動手實踐的積極性，又無法體現知識的系統(tǒng)性和整體性，以及處理大規(guī)模數據的時間復雜度和空間復雜度，還容易使學生學完數據結構仍感覺云里霧里，不能從軟件設計的角度高屋建瓴地理解數據結構的意義，從而導致學生的主動思維能力、工程化能力和團隊合作能力都沒有得到訓練。

1.3 考核方式過于傳統(tǒng)

目前數據結構課程的考核仍以期末試卷成績等終結性考核為主，忽視了過程性考核的重要性。一考定分數的考核方式，使得很多學生只在臨考前突擊復習理論知識、死記硬背就可以通過考核；而對平時的課堂討論、隨堂測驗、提高型附加題、課程實訓等平時學習不夠重視，在課外投入的時間更是非常有限。一方面極易導致學完就忘或知識水平仍停留在紙上談兵上，學習的主動性、編程能力、解決實際問題的能力等始終得不到鍛煉。

2 針對現狀進行的教學方法探索和實踐

針對傳統(tǒng)數據結構課程教學存在的問題，該文對數據結構課程案例式教學方法進行了如下初步探討。

2.1 采用案例式教學，提高學習興趣

2.1.1 精心設計案例，寓教于樂

興趣是學生最好的老師，在數據結構課程中引入案例教學法，可以將枯燥乏味的理論知識放到實際情境中，激發(fā)學生的學習熱情，使學生喜歡學習、主動學習，在課外投入大量的時間自主學習。再在章節(jié)結束時對該案例進行啟發(fā)式教學和課堂討論，利用已學知識解決該問題，既達到學以致用，又實現復習和總結的目的。

2.1.2 啟發(fā)式教學，引導學生主動學習

除了理論知識的講授以外，教師需要帶著批判性的眼光、站在一個客觀的角度上，通過不斷的提問引出問題、啟發(fā)學生分析問題、解決問題以及問題遷移，營造學生自主學習的環(huán)境。在這個過程中，可以結合多種現代化教學手段輔助教學，將書中抽象枯燥的靜態(tài)文字轉化為形象生動的動畫效果，立體化、全方位將不同知識點直觀地展現給學生，從而幫助學生更具象地理解并消化知識。

2.1.3 課堂討論，鼓勵學生參與教學

可以先通過分組討論得出每一組的方案，再讓學生通過投票自行選出最佳的方案，最后再將該方案與教師拿出的方案進行對比分析并比較優(yōu)劣。既鼓勵學生獨立思考與團隊合作，讓每個學生都積極參與其中；又可以增強學生自主學習與分析問題的能力；還可以通過模仿和對比，在實踐中深刻理解理論知識、快速獲得提高。

2.2 設計綜合性實驗，鼓勵一題多解

在實驗內容的設計上，可以分別設計應用性的單元實驗和綜合實驗。

2.2.1 單元實驗設計

單元實驗以驗證每個章節(jié)的理論內容為主。為了降低重復性、提升趣味性、培養(yǎng)學生的工程思維能力，單元實驗可以設計成一個完整的軟件開發(fā)過程。如線性表實驗對應學生成績管理系統(tǒng)，棧實驗對應停車場管理系統(tǒng)等。不僅可以提高學生動手實踐的興趣，還可以提高學生軟件編程實踐能力。針對不同水平的學生，還可以通過設置不同難度的實驗，分層次提高不同水平學生的編程能力。

2.2.2 綜合實驗設計

應用性的綜合實驗可以選取趣味性強的、難易適中的、能夠一題多解的實驗題目。例如，迷宮問題可以用棧的深度優(yōu)先搜索和隊列的廣度優(yōu)先搜索等多種算法解決；貪吃蛇游戲設計中，貪吃蛇的移動可以用順序表、單鏈表、循環(huán)隊列、鏈隊列等不同線性結構的插入和刪除操作解決。選擇一題多解的題目，可以使學生具有一定的發(fā)揮空間，啟發(fā)學生從不同角度、通過不同思路、利用不同數據結構，解決同一個問題，從而鍛煉學生的創(chuàng)造性思維；同時，大量使用對比，同類邏輯結構之間、同類存儲結構之間反復對比，使學生可以深入理解與吃透每個章節(jié)的重要概念與重要算法。另外，綜合性實驗的完成需要學生主動思考、查閱資料、團隊合作，因此，可以全面提升學生分析問題能力、編程能力、測試能力、組織文檔能力，以及團隊協(xié)作的能力。

2.3 加強過程性考核，鼓勵健康競爭

2.3.1 綜合測評方式

采用多種形式的綜合測評方式，降低終結性考核的比重，提升過程性考核的重要性。數據結構課程的綜合考評成績由平時成績、實驗考察、期末考試組成。平時成績包括考勤、隨堂測驗、課堂表現和作業(yè)等，實驗考察包括單元實驗和綜合實驗，其中單元實驗考察包括課堂表現和實驗成績，綜合實驗包括答辯成績和報告成績，期末考試包括筆試和機試。細致的考核標準的制定可以督促學生重視平時學習，積極參與課堂教學，培養(yǎng)良好的學習習慣，實驗考核比重的加大可以引導學生多動手多實踐，從而徹底改變學生心中固有的重考試輕平時、重理論輕實踐的錯誤觀念。

2.3.2 完善激勵措施

為了促進學生取得更大的進步，需要一套行之有效的激勵措施。第一，如舉手發(fā)言、完成加分作業(yè)和實驗、發(fā)表課程論文、參與程序設計競賽等均可以在總評成績上直接獲得相應的加分，充分調動學生的學習積極性和主動性。第二，對大型綜合實驗劃分不同的角色，如編程人員、文檔人員和匯報人員，不同角色可以獲取不同比例的分數，鼓勵學生分工協(xié)作。第三，實驗成績公開透明，所有學生都可以隨時看到每個人的實驗成績，培養(yǎng)學生健康的競爭心理，化壓力為動力，在競爭中共同進步。

3 結語

數據結構是一門理論與實踐并重的專業(yè)基礎課，其目的在于培養(yǎng)學生的抽象思維能力和程序設計能力。為了培養(yǎng)學生自主學習能力和創(chuàng)新性思維，該文圍繞案例式教學模式、綜合性實驗設計和過程性考核與激勵機制三個方面對數據結構課程教學方法進行了探索，并取得了良好的教學效果。隨著信息化時代的發(fā)展，還需要不斷探索新的教學方法，對每個具體的教學實施環(huán)節(jié)繼續(xù)深入優(yōu)化，培養(yǎng)高素質計算機人才。

參考文獻

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