面向電類專業(yè)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革研究

喻劍平

（荊楚理工學(xué)院電子信息工程學(xué)院 湖北 荊門 448000）

面向電類專業(yè)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革研究

喻劍平

（荊楚理工學(xué)院電子信息工程學(xué)院 湖北 荊門 448000）

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是電類專業(yè)一門專業(yè)選修課程，由于課程具有知識點(diǎn)分散、先行課為C語言程序設(shè)計(jì)等特點(diǎn)，實(shí)際教學(xué)效果并不理想。本文主要分析目前電類專業(yè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)現(xiàn)狀及其存在的教學(xué)問題，從培養(yǎng)學(xué)生的興趣和掌握編程思想出發(fā)，為提高學(xué)生的編程能力和解決實(shí)際問題的能力，在教學(xué)過程中對教學(xué)方法進(jìn)行一定程度地研究和探索，提出一些可操作的建議。

電類專業(yè)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；教學(xué)改革

1 引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)+概念不斷深入，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為電類的一門專業(yè)選修課程，雖然沒有專業(yè)基礎(chǔ)課重要，但對于電類專業(yè)學(xué)生來說是以后繼續(xù)深造和從事軟件編程工作的一門重要的課程。學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)，一定要靈活運(yùn)用，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)也一樣，然而要讓學(xué)生做到對知識點(diǎn)深刻理解并靈活應(yīng)用存在一定難度。針對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中的教學(xué)問題，結(jié)合本人的教學(xué)實(shí)踐，談?wù)剶?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)中的一些見解。

2 教學(xué)中存在的問題

2.1 知識點(diǎn)繁雜，認(rèn)知任務(wù)重。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一般開設(shè)在第三或第四學(xué)期，它的先行課是C語言程序設(shè)計(jì)。對于非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生來說，C語言程序設(shè)計(jì)的知識與本專業(yè)相關(guān)性不大，時(shí)間長了自然生疏、掌握不牢，現(xiàn)在要在此基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，對他們來說有點(diǎn)難度。而數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一門理論性比較強(qiáng)的課程，由于其概念抽象，算法經(jīng)典和復(fù)雜使得該課程的教學(xué)難度較大，增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)，成為學(xué)習(xí)過程中的障礙。

2.2 教學(xué)內(nèi)容與專業(yè)相關(guān)性不大。目前電類專業(yè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程不能和本專業(yè)的其他課程知識建立有效聯(lián)系，無法滿足電類專業(yè)的實(shí)際需求，學(xué)生只能孤立地學(xué)習(xí)該課程。很多學(xué)生在學(xué)完后不知道如何在實(shí)際編程中予以應(yīng)用，學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確，認(rèn)識不到它的重要性，使得學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性不高。

3 明確教學(xué)原則，把握教學(xué)主線

老師在教這門課之前一定要明確其目的是學(xué)習(xí)算法思想而不是程序。否則可能會把數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)當(dāng)成編程語言課的“升華”和“提高”，教學(xué)時(shí)帶領(lǐng)學(xué)生去讀和講解算法程序。不管是C語言程序設(shè)計(jì)還是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，對課程章節(jié)知識點(diǎn)的編排始終沿著一條主線展開，及以“程序=數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+算法”為主線鋪開。如果沿著這條主線梳理教材的知識點(diǎn)，就會發(fā)現(xiàn)每個(gè)知識點(diǎn)的前后關(guān)系，兩門課程的詳細(xì)分析過程如圖1所示。學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的目的是根據(jù)實(shí)際問題中的數(shù)據(jù)選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)合適算法并編寫程序，解決實(shí)際問題。

圖1 主線串接知識點(diǎn)

上每節(jié)課時(shí)都應(yīng)該以“思想第一，實(shí)現(xiàn)第二”為教學(xué)主線，以算法思想為主，程序?qū)崿F(xiàn)為輔，適當(dāng)?shù)亟虒W(xué)生如何用程序?qū)崿F(xiàn)思想，培養(yǎng)學(xué)生利用編程思想來解決實(shí)際問題的能力。讓學(xué)生理解程序的根本是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法。舉例來說，寫程序就好比設(shè)計(jì)電路，想要設(shè)計(jì)一個(gè)什么樣的電路，電路要實(shí)現(xiàn)的功能以及具體的參數(shù)等數(shù)據(jù)要做到心中有數(shù)，一定要有規(guī)劃，才能設(shè)計(jì)出滿足功能和相關(guān)參數(shù)的電路。

電類專業(yè)學(xué)生對C語言程序設(shè)計(jì)還不能靈活運(yùn)用，不能很好的將類C語言（偽代碼）描述的算法轉(zhuǎn)化為可執(zhí)行程序，無疑增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的難度。所以在選擇教材上，教材中的算法最好是經(jīng)過編程軟件調(diào)試過的完整代碼，能夠讓學(xué)生直接用到編程軟件中運(yùn)行，方便學(xué)生學(xué)習(xí)和理解。

4 教學(xué)改革

4.1 引入案例，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

“興趣是第一動(dòng)力”，學(xué)生有了興趣才會提高學(xué)習(xí)的積極性，尤其對于理論性較強(qiáng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來講，學(xué)生的興趣更為重要。如何激發(fā)學(xué)生的興趣呢？主要是讓學(xué)生了解所學(xué)知識能解決實(shí)際問題。例如我們講線性表時(shí)，可以用約瑟夫環(huán)問題來導(dǎo)入，在學(xué)完這章內(nèi)容后，再拿出約瑟夫環(huán)問題，和學(xué)生一起分析用哪種存儲結(jié)構(gòu)來解決，之后再引入新的問題，如何報(bào)數(shù)，當(dāng)數(shù)到m的人時(shí)又如何出列？將這些問題轉(zhuǎn)化為線性表的相關(guān)知識點(diǎn)。通過分析，讓學(xué)生有了一定的解題思路，可以選擇循環(huán)單鏈表來描述這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用指針來報(bào)數(shù)，當(dāng)指針指到m的人時(shí)進(jìn)行刪除操作，直到鏈表只有最后一人為止。然后將算法思路轉(zhuǎn)換為程序的各個(gè)功能模塊，包括循環(huán)單鏈表的定義和創(chuàng)建，用指針循環(huán)數(shù)數(shù)，以及刪除指定結(jié)點(diǎn)，讓學(xué)生根據(jù)各個(gè)功能模塊寫出相應(yīng)的程序代碼。最后讓學(xué)生將程序用編程軟件來調(diào)試和運(yùn)行。使學(xué)生從中逐一體會到如何用自己學(xué)過的知識解決實(shí)際問題。

這里需要注意的是，引入的實(shí)際問題不能太難，不然學(xué)生就沒有興趣繼續(xù)學(xué)習(xí)。我們可以在教學(xué)中引入一些小型實(shí)用的軟件開發(fā)項(xiàng)目，幫助學(xué)生掌握實(shí)際編程時(shí)選擇哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的方法。例如：大多數(shù)學(xué)生喜歡玩游戲，但不知道數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的原理在游戲編程中如何應(yīng)用。像游戲中某些“怪物”的反應(yīng)可通過構(gòu)造哈夫曼樹來作為判定樹設(shè)定算法；而游戲“連連看”就涉及到相同圖形之間最短路徑的求解。通過這些例子，讓學(xué)生知道在軟件開發(fā)過程中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)扮演的重要角色。明白學(xué)以致用，幫助學(xué)生理解知識點(diǎn)，提高應(yīng)用能力。

4.2 采用Word作為黑板，結(jié)合PPT，利用編程工具直接編程和調(diào)試運(yùn)行。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)著重于提高學(xué)生算法設(shè)計(jì)與編程能力的培養(yǎng)。通過多讀程序，分析別人的程序設(shè)計(jì)思想，從中汲取編程經(jīng)驗(yàn)。其次就是要多練，養(yǎng)成讀懂問題、設(shè)計(jì)思路、編寫程序、上機(jī)調(diào)試并分析程序運(yùn)行結(jié)果的良好程序設(shè)計(jì)習(xí)慣。不管上理論課還是實(shí)驗(yàn)課，最好選擇在機(jī)房上課，可以充分利用現(xiàn)有的信息化教學(xué)資源，教學(xué)效果會更好。

老師可以直接用Word作為黑板，而不需要一會操作電腦一會站起來到黑板上板書，原來用板書完成的事情均可用Word實(shí)現(xiàn)，為了節(jié)約課上時(shí)間，還可以結(jié)合PPT演示相關(guān)的圖表。而算法程序可以直接啟動(dòng)Visual C++或其他編程工具進(jìn)行編寫、修改、調(diào)試和運(yùn)行。Word黑板的特點(diǎn)是直觀性較強(qiáng)，與學(xué)生面對面，克服了板書不雅和反復(fù)檫黑板的麻煩。采用PPT演示相關(guān)圖表，節(jié)約了畫圖和表的時(shí)間。而利用編程工具直接編程和調(diào)試運(yùn)行，可以讓學(xué)生看清如何在讀懂算法的基礎(chǔ)上進(jìn)行編程，以及后續(xù)的錄入、調(diào)試運(yùn)行和評價(jià)程序。這種教學(xué)方式直觀性強(qiáng)，易于理解和掌握算法的基本思想和編程工具的操作過程。

很多任課教師熱衷于制作多媒體課件，通過事先做好的演示文稿進(jìn)行教學(xué)。但是對于像數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這類程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)，有著其自身的特點(diǎn)，單純使用多媒體課件教學(xué)效果不太理想。而采用Word作為黑板，結(jié)合PPT，利用編程工具直接編程和調(diào)試運(yùn)行，充分利用現(xiàn)代化信息技術(shù)，學(xué)生較容易掌握相關(guān)知識點(diǎn)。

總之，在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的教學(xué)中根據(jù)教學(xué)內(nèi)容使用不同的教學(xué)方法，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，吸引學(xué)生的注意力，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力。同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生參加大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目、互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽等賽事，讓枯燥的知識變成有趣的體驗(yàn)，提高學(xué)生主動(dòng)能力性，給學(xué)生創(chuàng)造機(jī)會將所學(xué)的理論知識運(yùn)用到實(shí)踐中去。

[1]李燕.“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程中算法實(shí)現(xiàn)的學(xué)習(xí)方法研究[J].計(jì)算機(jī)時(shí)代，2014(11).

[2]周張?zhí)m.導(dǎo)入在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課堂教學(xué)中的應(yīng)用[J].科教文匯，2014(11).

[3]孫杰，等.面向工科專業(yè)的C語言程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革探索[J].計(jì)算機(jī)教育，2016(11).

[4]馬靖善.“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程實(shí)踐教學(xué)法研究[J].渤海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2017(1).

TP311.12-4;G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1009-5624（2018）01-0116-03

參與項(xiàng)目：校級教學(xué)研究項(xiàng)目JX-201627：基于“口袋實(shí)驗(yàn)室”的單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)改革探討

喻劍平（1983-）,女，漢族，湖北武漢人，碩士，講師，主要從事自動(dòng)化、信息處理方面研究。