數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)方法探討

蘇艷

【摘 要】《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是軟件工程專業(yè)的一門(mén)核心課程，也是培養(yǎng)學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力的一門(mén)專業(yè)課。但這門(mén)課程比較抽象，學(xué)起來(lái)比較困難，因此本文從教學(xué)的角度出發(fā)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面進(jìn)行了一些探討。

【關(guān)鍵詞】數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是軟件工程專業(yè)的一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課，其課程內(nèi)容與軟件工程專業(yè)的其他課程有著密切的關(guān)系，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)、編譯原理、數(shù)據(jù)庫(kù)等專業(yè)課奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。該課程的特點(diǎn)是知識(shí)點(diǎn)多，概念之間聯(lián)系緊密，算法抽象難懂，要求學(xué)生具有較強(qiáng)的邏輯思維能力，給學(xué)生學(xué)習(xí)帶來(lái)一定困難，使用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，教學(xué)效果很不理想。本人從自己的教學(xué)體會(huì)出發(fā)，結(jié)合我校具體情況，對(duì)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》這門(mén)課程的教學(xué)方法進(jìn)行了一些探討。

一、學(xué)生學(xué)習(xí)情況分析

講課不是教師的個(gè)人秀，而是讓學(xué)生學(xué)到知識(shí)。任何一門(mén)課程，不僅要將知識(shí)傳授給學(xué)生，還應(yīng)該提高學(xué)生的各種能力。C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)課程，學(xué)生對(duì)它的掌握程度，關(guān)系到《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程的教學(xué)效果。因此，上課之前，需要充分了解學(xué)生對(duì)C語(yǔ)言的掌握程度。對(duì)于大多數(shù)學(xué)生來(lái)說(shuō)，對(duì)C語(yǔ)言的運(yùn)用能力不是很強(qiáng)，如果直接對(duì)學(xué)生講算法和程序，學(xué)生會(huì)感覺(jué)很吃力，跟不上教師的進(jìn)度。《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程主要運(yùn)用C語(yǔ)言中的數(shù)組、函數(shù)、指針、結(jié)構(gòu)體等知識(shí)點(diǎn)來(lái)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，因此，在講授該課程之初，可以利用兩個(gè)課時(shí)，對(duì)這些知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)習(xí)。只有把這些知識(shí)點(diǎn)理解透徹了，才能進(jìn)一步的學(xué)好《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程。

二、分析教學(xué)任務(wù)與教學(xué)目的

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)任務(wù)是讓學(xué)生掌握一些最常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，闡明數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)在的邏輯關(guān)系，討論其在計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)表示，并結(jié)合各種典型應(yīng)用說(shuō)明其在進(jìn)行各種運(yùn)算（操作）時(shí)的動(dòng)態(tài)性質(zhì)及實(shí)際的執(zhí)行算法。通過(guò)對(duì)不同存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和相應(yīng)算法的對(duì)比以及上機(jī)編程練習(xí)，增強(qiáng)根據(jù)求解問(wèn)題的性質(zhì)選擇合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是一門(mén)實(shí)踐性較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，教學(xué)目的就是培養(yǎng)學(xué)生針對(duì)實(shí)際問(wèn)題在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇和應(yīng)用、算法的設(shè)計(jì)及其實(shí)現(xiàn)以及程序設(shè)計(jì)方法等方面的基本技能。

三、歸納教學(xué)內(nèi)容

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是概念多。學(xué)生之所以感覺(jué)老師講的內(nèi)容都聽(tīng)懂了可就是不會(huì)編寫(xiě)算法，正是因?yàn)樗麄儧](méi)有把握住這門(mén)課程的主線，沒(méi)有把概念理出層次，而僅僅是孤立的認(rèn)知，所以不懂得靈活的應(yīng)用。

因此，理清主線、對(duì)于基本概念的正確理解是合理選擇算法的前提。在此基礎(chǔ)上，明確數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，它包括數(shù)據(jù)之間的邏輯結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)的基本運(yùn)算等3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，分為4種結(jié)構(gòu)：集合、線性結(jié)構(gòu)、樹(shù)形結(jié)構(gòu)和圖形結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)指數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)形式，包括：順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)的基本運(yùn)算：定位、插入、刪除、更新。然后，討論兩種實(shí)際操作：查找和排序。最后，為了構(gòu)造好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)，還需要考慮數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法實(shí)現(xiàn)的性能，即時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。

講解每一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)均貫穿這一主線，這樣既保持了課程的邏輯性，又對(duì)課堂教學(xué)起到強(qiáng)化作用，加深理解和記憶。例如，講解第三章的隊(duì)列結(jié)構(gòu)時(shí)，可以按照如下主線進(jìn)行：隊(duì)列是限定僅在表尾進(jìn)行插入，在表頭進(jìn)行刪除操作的線性表，又稱為先進(jìn)先出線性表；隊(duì)列的邏輯結(jié)構(gòu)是線性結(jié)構(gòu)；隊(duì)列的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)可以是順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)（稱為順序隊(duì)列）或鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)（稱為鏈隊(duì)列）；隊(duì)列的基本運(yùn)算為入隊(duì)（插入）、出隊(duì)（刪除）等；基于順序隊(duì)列和鏈隊(duì)列的各種算法實(shí)現(xiàn)性能（時(shí)間復(fù)雜度）的比較、各自適用的范圍等；隊(duì)列結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用于解決叫號(hào)系統(tǒng)等實(shí)際問(wèn)題。

四、教學(xué)方法的改進(jìn)

現(xiàn)代的教育模式應(yīng)該由“授之以魚(yú)”轉(zhuǎn)換為“授之以漁”，使學(xué)生不僅知其然，還要知其所以然。因此在教學(xué)中要著重體現(xiàn)啟發(fā)式教學(xué)，除了詳盡的講解知識(shí)的內(nèi)涵，還要將教學(xué)意圖融入其中，在課堂教學(xué)中既能吸引學(xué)生的注意力，又能充分表達(dá)問(wèn)題的實(shí)質(zhì)。通過(guò)提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的過(guò)程，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深對(duì)知識(shí)的理解程度。例如講解隊(duì)列的順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)時(shí)，通過(guò)對(duì)順序隊(duì)列的特點(diǎn)的講解，得出順序隊(duì)列存在假溢出的現(xiàn)象，由此提出問(wèn)題：如何解決假溢出？進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行分析，給出解決方案：將順序隊(duì)列當(dāng)做首尾相連的表處理，從而引出循環(huán)隊(duì)列。

在算法設(shè)計(jì)的講授過(guò)程中，始終以問(wèn)題為研究對(duì)象，按照上述問(wèn)題求解的過(guò)程，找到每個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題的解決方法后，不要急于給出算法的程序代碼，不管是什么語(yǔ)言，一旦將程序給出，就完全禁錮了學(xué)生的想象空間，學(xué)生只是一味的去理解程序的語(yǔ)句、過(guò)程和函數(shù)。因此在課堂教學(xué)中，凡講解算法時(shí)，應(yīng)采用“算法的求解思路”→“偽代碼描述”→“C語(yǔ)言描述”的三級(jí)模式描述算法，這樣不僅解決了由于學(xué)生語(yǔ)言不足而影響算法掌握的難題，同時(shí)也給學(xué)生留下足夠的發(fā)揮空間，培養(yǎng)了良好的解決實(shí)際問(wèn)題習(xí)慣。

例如，講解“在順序表L中第i個(gè)位置之前插入新的元素x”算法時(shí)。首先利用自然語(yǔ)言描述算法思路如下：

①判斷順序表否滿；

②定位參數(shù)i是否合法；

③最后一個(gè)元素～第i號(hào)元素依次后移一位；

④將元素x放入第i號(hào)位置；

⑤表長(zhǎng)加1。

然后再將各步驟轉(zhuǎn)換成C語(yǔ)言描述具體算法。

教師在授課時(shí)，可以使用案例式教學(xué)，適當(dāng)介紹與課程知識(shí)的應(yīng)用性相關(guān)的案例以引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如，在講解隊(duì)列的入隊(duì)、出隊(duì)算法時(shí)，我們以去銀行的ATM機(jī)取款為案例，引導(dǎo)學(xué)生給出入隊(duì)、出隊(duì)的算法思路，然后通過(guò)課件動(dòng)態(tài)演示入隊(duì)、出隊(duì)的過(guò)程。通過(guò)案例引導(dǎo)學(xué)生，使學(xué)生更深刻、更快地理解算法，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生的信心。

五、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》這門(mén)課程既要培養(yǎng)學(xué)生軟件設(shè)計(jì)方面的理論水平，也要培養(yǎng)學(xué)生基本的上機(jī)動(dòng)手能力。從本專業(yè)學(xué)生實(shí)際情況出發(fā)，總結(jié)多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，撰寫(xiě)了《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)》。指導(dǎo)書(shū)內(nèi)容詳細(xì)，極大方便了學(xué)生學(xué)習(xí)，鞏固了課堂教學(xué)效果。在實(shí)驗(yàn)選題上，考慮到學(xué)生的個(gè)體差異，將實(shí)驗(yàn)設(shè)置成不同的類(lèi)型：必做和選做實(shí)驗(yàn)，前者目的在于幫助學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)，例如：基于線性表、棧和隊(duì)列、串、二叉樹(shù)等的操作以及查找、排序的實(shí)現(xiàn)等等，題目類(lèi)型為驗(yàn)證性；后者的題目類(lèi)型為設(shè)計(jì)性，則在于培養(yǎng)和鼓勵(lì)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、擴(kuò)大知識(shí)面以及培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新意識(shí)，例如：有序順序表的操作等。

總之，每位教師要講好任何一門(mén)課程，都要了解課程、了解學(xué)生，準(zhǔn)確的定位課程及教學(xué)目標(biāo)，合理的安排教學(xué)內(nèi)容，采用合適的教學(xué)方法，才能收到良好的教學(xué)效果。

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