地理信息科學專業數據結構課程教學內容改革與探索

梁天全　湯慶新　于泉洲　張保華

摘? 要： 針對目前地理信息科學專業數據結構課程教學實際，分析該課程在教學過程中存在的問題，指出相關課程承接性不足以及與其他專業課程關聯性不強是問題的根源。文章提出通過理論與實踐相結合、數據結構課程與地理信息科學專業課程相結合來進行以地理信息科學專業特色為基礎的教學內容改革。

關鍵詞： 數據結構; 地理信息科學; 專業課程; 教學內容; 教學手段

中圖分類號：G642.0? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2022）03-92-03

Abstract： In view of the current teaching practice of the data structure course for geographic information science specialty， this paper analyzes the problems existing in the teaching process of the course， and points out that the lack of continuity of related courses and weak correlation with other professional courses are the root of the problems. It is proposed to carry out the teaching content reform based on the characteristics of geographic information science specialty， by combining theory and practice， and combining the data structure course and the professional courses in geographic information science.

Key words： data structure; geographic information science; professional course; teaching content; teaching method

0 引言

程序由數據結構與算法共同構成，數據結構涵蓋程序設計理論技術核心支撐內容，是一門重要的專業核心課程。地理信息科學專業（以下簡稱地信專業）作為一門新興交叉學科，內容涉及計算機、遙感、地理學等領域。計算機領域相關內容構成了地信專業重要支撐技術工具。其中，數據結構屬于地信專業核心基礎課程之一，旨在分析、研究數據結構特性，設計算法時選擇適當的邏輯結構、存儲結構等[1，4-6]。

地信專業作為非計算機類專業，在專業培養方案設定中，選擇數據結構作為其專業核心課程，其重要性不言而喻。但是，目前地信專業開設的數據結構課程，存在諸如總學時相對計算機類專業課時設置偏少。同時，作為前導課程的C語言程序設計，課時設置量存在同樣共性不足的問題。在有限的課時設置條件下，前導課程C語言程序設計重點講解算法、結構化程序設計、數組與函數部分，對于C語言的“靈魂”指針部分粗略講解或不涉及[2-3]。指針部分的有效理解與掌握，對于數據結構鏈表內容的講授具有重要意義。上述原因導致了地信專業數據結構課程難學的困境。

在地信專業數據結構課程教學上，為了讓學生聽得懂、學得會，亟需給出教學實踐解決方案。本文尋求數據結構與地信專業的內在耦合關聯，制定符合地信專業學生學習的數據結構課程的教學方案。同時，總結教學方法，提升教學手段。結合課堂反饋，及時反思并修正教學方法，凝練出行之有效的數據結構教學思路。

1 地信專業數據結構課程教學問題剖析

數據結構課程，相對地信專業培養方案中開設的其他課程而言，概念比較抽象，但對于編程思想構建非常重要。目前的地理信息產業處于戰略規劃與上升階段，下游數據產品的處理與深度開發應用，潛在需求大批地信專業畢業生。工作崗位設置中，軟件開發類占比較大，地理信息類公司對熟練的編程開發人員有一定的需求。地信專業學生編程知識體系的培養十分重要，因此，教學中需要總結和歸納問題，找出問題根源。

1.1 相關課程承接性不足

對于算法設計的初步理解，基本程序結構編寫的掌握，數組與字符串知識的掌握，指針知識的理解與掌握，離散數學知識的運用等，這些都是數據結構課程學習中十分重要的。對于C語言程序設計內容，在前期課程中雖然設置，但存在課時量不足的問題，導致前期的知識體系掌握不全面，特別是指針相關知識，在理解單鏈表與雙向鏈表中，存在困難，導致數據結構形成晦澀難懂的情形。

1.2 與專業課程關聯性不強

數據結構與地信專業其他專業課程關聯性不強，在學習過程中起不到立竿見影的效果，導致部分同學對課程重要性沒有充分認識。地信專業的部分專業基礎課程與核心課程，諸如地理信息系統概論、地圖學、遙感導論等，與數據結構耦合性偏弱。存在地信專業的學生，在學習過程中，對地信專業課程體系融會貫通形成一定障礙。

2 地信專業數據結構課程教學改革探索

2.1 理論與實踐相結合

本專業數據結構課程主講了線性表、棧與隊列、串、數組和廣義表、樹和圖的內容。對于各部分內容，理論講解注重循序漸進，透徹理解算法實現。對于線性結構諸如線性表、棧和隊列、串、數組和廣義表，在講解理論知識的過程中，選擇CodeBlocks集成開發環境，通過編程實操演練，實現不同數據結構的數據操作算法。通過理論講解與編程實操，對不同數據結構的各種數據操作算法實現，能夠理解算法的設計實現思路。安排獨立的上機課時，監督地信專業學生獨立完成所講解的數據操作算法，對教科書中經典的數據操作給出正確的運行結果。理論與實踐的有效結合，讓學生思考數據結構學什么，怎樣學，學過以后能夠解決什么樣的問題。

2.2 數據結構與地信專業相結合

將數據結構課程與地信專業學習的空間數據分析課程進行深度融合?？臻g數據分析作為地信專業核心選修課程，主講柵格數據的空間分析方法、矢量數據的空間分析方法、三維數據的空間分析方法、空間數據的統計分析方法等內容。其中，矢量數據的網絡分析是對地理網絡和城市基礎設施網絡等網狀事物及他們的相互關系和內在聯系進行地理分析和模型化。網絡分析的作用選擇最佳路徑與最佳布局中心位置。對數據結構圖部分內容與網絡分析內容緊密結合，網絡分析最短路徑求解通過圖數據結構可以有效求解，通過數據結構圖的學習進一步深化空間數據分析的理解。例如，網絡分析從某個源點到其余各頂點的最短路徑求解的Dijkstra算法，每一對頂點之間的最短路徑求解的Floyd算法。通過將數據結構與空間數據分析地信專業的必修課程有效關聯講解，勢必一定程度破解課程壁壘，有助于地信專業學生學習和理解相關內容。

2.3 加強課程互動與考核

依據地信專業學生的實際情況，按需對教學過程進行相應修改與提升。同時，加強課程師生互動，互動可以讓“課堂氣場”流動，流動的氣場能夠一定程度與學生形成共振，激勵學生自發學習?？紤]到地信學生數據結構相關知識薄弱的特點，加強前導課程的復習回顧，做好本次講授課程的引入環節。相對計算機學院開設的數據結構課程，地信專業在教學方案設計、教學方法有所調整。用有限的學時把數據結構的重點內容與難點內容講解清楚。在講解過程中，通過地信專業學生熟悉的柵格數據結構、矢量數據結構、三維數據結構等內容，引導學生思考數據結構的課程邏輯，激發學生的學習興趣與學習動力。通過已知的數據結構內容進行類比理解、消化吸收數據結構的核心知識體系，此過程貫穿數據結構的教學過程。

注重多種考核方式的結合，對每一部分知識講解后，需設計安排相應的上機實踐任務，并要求及時提交上機實驗書。在正常教學周第十一周時，安排地信專業學生進行期中考試，通過期中考試反饋的情況，及時調整教學內容與教學方法，構成有效的學習生態閉環。通過考核督促學生有效學習，通過一定的正向約束壓力激勵，激活“課堂氣場”，讓學生更加高效、主動的學習。

3 結束語

針對地信專業自身獨有的特點及數據結構課程在教學過程中存在的問題，通過理論與實際相結合、數據結構與地信專業相結合、加強課程互動與考核等有效方式，在數據結構課程教學中有效對地信專業的教學內容進行了改革與探索。通過若干學期地信專業教學實踐與學生問卷調查的有效反饋，對教學內容進行了相應的調整與優化，形成良好的正反饋模式。讓地信專業學生學習到數據結構知識，一定程度打破課程之間存在的專業壁壘，讓劣勢轉變為優勢，讓“課堂氣場”更加活躍與流動，打造形成良好的反饋修正的教學生態與教學效果。

參考文獻（References）：

[1] 嚴蔚敏，吳偉民.數據結構（C語言版）[M].北京：清華大學出版社，2018：6

[2] 肖媚燕.地理信息科學專業的數據結構課程教學[J].計算機教育，2015（3）：87-89

[3] 沈敬偉.地理信息科學專業數據結構課程教學內容改革實踐[J].教學實戰，2016（3）：78-81

[4] 孫陸鵬，劉婷.翻轉課堂教學模式在“數據結構”課程教學中的實踐與思考[J].中國信息技術教育，2019（17）：105-107

[5] 程鴻芳.多元融合教學模式在《數據結構》課程的運用[J].教育教學論壇，2019（23）：118-119

[6] 趙慶聰.基于翻轉課堂的數據結構課程實驗教學模式研究[J].大學教育，2016（2）：9-10

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