基于案例的數據結構立體化教學資源平臺構建

文/劉宇君

1 引言

數據結構是計算機專業課程體系中一門非常重要的專業基礎課，它前承C/C++等程序設計語言基礎課和離散數學，后接操作系統、數據庫原理、編譯原理、計算機網絡、計算機圖形學等專業必修課，是研究開發各種系統軟件和應用軟件的理論和實踐基礎。美國計算機協會ACM和電子電氣工程師協會IEEE的CC2005規定大學計算機專業課程中將《數據結構》列為核心課程之首。在數據結構課程中，基于案例教學是主流的教學方式之一，它以創新的、體驗式的、啟發式的方法培養學生的自主學習能力及將理論知識運用于實踐的能力。

數據結構的主要內容包括將現實世界轉化為在計算機世界中抽象的數據描述、數據在計算機中的組織形式以及不同數據類型的基本操作的實現，是一門內容比較抽象、相對難以理解和掌握的課程。該門課要求學生學會分析計算機加工的數據結構的特點，為實際應用中涉及到的數據選擇適當的邏輯結構、存儲結構和相應的算法。在課程學習過程中能夠培養學生的數據抽象能力，訓練學生的復雜程序設計能力。

圖1：數據結構課程內容體系

圖2：數據結構教學案例層次

圖3：數據結構立體化資源結構圖

2 教學中數據結構存在的問題

經過項目組成員的實踐教學和前期調研，該課程目前的實際教學效果并不很理想。學生普遍反映內容枯燥、算法復雜、聽得懂卻不會寫，或者感覺學而無用。經過分析總結，歸納了目前教學中存在的一些主要問題，以期通過不斷的教學改革和實踐來改善教學現狀。目前存在的主要問題有：

（1）傳統的教學方法是教師按照教材內容傳授理論知識，課堂教學內容局限于教材，而課程相關概念又比較抽象，講解的內容局限于抽象層次，缺乏一套完整的實際案例，因此學生難以理解。

（2）在理解算法上有困難，導致學習失去興趣，而有些學生能夠聽懂所講內容，但給一個新的問題卻不會自行分析，或者不會設計算法，出現 “能聽懂，不會寫”的現象。

（3）在實驗課上學生上機練習的內容局限于將課本的算法實現，在完成實踐任務后并不知道如何應用到實際項目中，出現理論與實際脫節，沒有達到學以致用的目的。

3 基于案例教學方法數據結構課程的構建

3.1 數據結構課程內容體系

算法設計取決于邏輯結構，算法實現依賴于存儲結構。數據結構課程內容體系如圖1所示。

3.2 案例教學法的數據結構立體化教學資源平臺構建

建設滿足基于案例課堂教學、實驗教學、課程設計以及項目化訓練的數據結構精品資源，打造以課程體系建設、教學案例資源建設、實驗實踐教學資源建設以及試題庫資源建設的“四位一體”的立體化示范課程資源；開發基于網絡端和移動終端的兩種學習平臺，方便學生隨時隨地學習。使本課程達到一流的教學水平和質量，更加充分的發揮教學的示范和輻射作用。

通過建設數據結構立體化精品資源，改進數據結構教學計劃、完善數據結構課件和教案，使得本課程在信息化、統一化、系統化和項目化等方面體現出獨有的特色，為教師教學和學生學習提供全方位的服務。

3.2.1 課程體系建設

深化教學改革，設計教學內容，不斷創新教學模式，采用“以學生為主、教師引導”、“以案例導向為核心”、“以任務驅動為主線”的教學模式；建立以學生自主學習為目標的學習系統，采取設置情境的、由學生參與的、交互式的教學形式，為學生自主學習提供條件，構建激勵學生自主學習的機制與氛圍。推行符合軟件開發團隊模式的項目導向教學，營造仿真的軟件項目開發企業環境，通過項目化實訓模式，讓學生經歷企業全真軟件編程的全過程。

3.2.2 教學案例資源建設

設立“入門級”案例50個、“提高級”案例40個、“擴展級”案例10個，通過三個層次的典型教學案例資源保障教學“由簡入繁、循序漸進”的科學過程，同時保障教學內容的完整性。如圖2所示。

3.2.3 試題庫資源建設

試題庫資源包括“章節練習”、“真題測試”兩部分資源。通過規范化的題庫建設，可以更加客觀科學地評估教師的教學情況和學生的學習情況，對教學質量的考核也更加規范和公平。

3.2.4 實驗實踐教學資源建設

實驗實踐教學是課程教學的重要一環。通過實踐教學提高學生對本課程理論知識的理解，加強動手能力培養，增強工程意識，提高解決實際問題的能力和創新能力，為后續課程和今后走向工作崗位打好基礎。實驗實踐教學建設主要包括實驗項目、實驗內容和實驗指導書等的建設，將“入門級”、“提高級”、“擴展級”三個教學層次有機的結合在一起。通過實驗實踐教學資源建設使得課程資源更大程度的達到共享和輻射作用。

3.2.5 搭建基于案例的數據結構教學資源平臺

合理設計對應于每種數據結構的典型案例。案例既不能太龐大，又不失趣味性，還能讓學生理清每種數據結構的邏輯結構特點、存儲結構方式、基本運算的具體實現。合理選擇實踐案例。選擇綜合性較強的實際案例，幫助學生把握數據結構的整體脈絡，并通過獨立完成實際項目的開發來提高程序設計和分析問題、解決問題的能力。

基于案例的數據結構教學資源平臺如圖3所示。

4 結論

根據數據結構課程的特點，結合應用型人才培養模式的教學方法對數據結構課程的情境教學資源進行深化整合和再建設，實現“寓學于用”。

4.1 以學生為主導，創造學生自主學習環境，激發學生自主學習興趣

采用“以學生為主、教師引導”；“以案例導向為核心”；“以任務驅動為主線”的教學模式；建立以學生自主學習為目標的學習系統，采取由學生參與的、交互式的教學形式，為學生自主學習提供條件，構建激勵學生自主學習的機制與氛圍。

4.2 針對課程特點，強化實訓環節，提高學生實踐能力

采用任務驅動，通過案例教學方法，提高學生的學習積極性和主動性；通過典型案例設立“入門級”、“提高級”、“擴展級”三個層次的教學案例，以保障教學案例“由簡入繁、循序漸進”的科學過程，同時要保障教學內容的完整性；通過三個層次的教學案例設計，實現系統化、項目化的訓練。

以案例為驅動來重新設計并組織教學內容，以期通過“做中學”來改善目前教學中理論與實踐相脫節的現狀，培養學生實際編程能力，提高課堂教學質量。

參考文獻

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