独立学院数据结构教学模式的探索

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摘 要 文章根据数据结构课程理论性和实践性强的特点，针对独立学院学生普遍认为数据结构难学，从课堂教学模式、上机实践内容设置等几个方面介绍了数据结构课程教学体系的实施过程及实施效果。不仅有利于培养学生学习兴趣，而且有利于培养学生分析问题与解决问题的能力，为学生奠定了扎实的软件开发基础。

关键词 数据结构 教学模式 层次化教学

中图分类号：G424 文献标识码：A

1 数据结构在本科生教学中的地位

数据结构是计算机学科本科教学中的核心课程，课程知识丰富，内容抽象，实践性强，主要研究各种基本的数据结构在存储器中的映像和各种基本操作在相应的存储映像上的实现。学习本课程旨在使学生增强分析计算机所加工数据的数据结构特性，选择合适的逻辑结构、存储结构和相应的算法的能力，并初步掌握算法的时间效率分析和空间效率分析的技术，编写出高效的程序。①

数据结构作为实践性很强的计算机专业基础课，在计算机科学教育中有着重要的地位和作用。美国IEEE和ACM的教学计划均把算法与数据结构类课程列为计算机以及信息技术相关学科专业的本科必修基础课程。②

2 数据结构教学体系的实施和效果

数据结构课程内容比较抽象，教学中长期存在一部分老师重理论轻实践的现象，即使老师花费很多时间备课和授课，却经常出现学生只能大致明白算法思想，而无法真正实现算法的情况，学生逐渐对这门课程的学习失去了兴趣和信心。

由于我院的授课对象是三本学生，如果只是枯燥地介绍各种数据结构以及算法实现，学生很难理解并掌握相应知识点，最终只能勉强应付考试，而失去了学习该门课程的真正意义。为了实现课程的教学目标，使学生不但掌握数据结构的基本理论知识点，更要掌握各种经典算法，学会分析实际执行的算法，培养学生创造性地应用各种数据结构和算法，解决实际的应用问题的能力，以及探索和创新能力。针对我院学生的特点，在教学中采取层次化教学，既要培养多数应用型人才的实践能力，又要培养少数研究型人才的科研能力。

2.1 强化实践，注重培养能力

数据结构是一门理论性和实践性都很强的课程，培养学生的实践能力是教学的首要目的，理论知识的传授是为提高实践能力的，因此必须通过上机实验来加强实践能力。由于学生的学习主动性和学习能力各不相同，为了达到因材施教的目的，每个上机题目既要考虑学生总体的动手编程能力，又要考虑学生的个体差异，上机内容采取层次化思想。上机题目中包括了基础性、设计性和综合性实验，各种类型的上机题目之间存在着承接关系。经实践证明，采用由浅入深的上机实践环节，既有全体学生都能顺利完成的基础验证性题目，可以巩固并深化理论内容，实现教学要结合实际应用的特点，又考虑到学生专业特点和个性的设计综合题，培养了学生独立运用所学知识解决实际问题的能力，最大程度挖掘自身潜能。

2.2 注重引导学生思考，采用多样化的理论教学

课堂教学应把学生放在一种根本的、重要的位置上，从根本上确立以学生为主体的地位，把学生看成是积极的、富有创造性的程序语言使用者，而不是被动的接受者。为了避免传统的学生被动地接受书本知识的教学模式，在数据结构的教学中，采用“问题”组织教学，包括问题设置、学生通过思考和讨论提出解决方案、教师对学生的解决方案的评价并给出最佳解决方案。这样可以把课程的知识点转化为对某个问题的求解过程，使学生通过解决问题掌握知识。强调学生在学习和发展中的主体性和潜力的发挥，同时又不忽视教师的主导作用，通常采用小组协作式、个别化等教学形式或采用多种教学形式组合起来进行教学。数据结构教学的过程，实际上就是师生互相协作的一个过程。在课堂教学中充分发挥学生的主体性，让学生主动积极地去学习。

在教学方式中，如果只通过传统的黑板加粉笔的教学模式让学生通过脑海中执行静态的程序代码来了解数据结构的动态变化，这种方式缺乏直观性效果，难以充分展示算法的动态变化过程，学生难以想象数据之间的复杂关系。因此要充分利用多媒体教学课件动态地演示各种数据结构和算法，把知识生动、形象、动态地呈现给学生。

2.3 加强前导课程复习

学习本课程前学生虽已学过C语言程序设计与离散数学，但仅仅是初步掌握，并不精通，不能熟练运用程序设计语言进行编程。很难将算法转化成程序设计语言中的函数并编写出调用该函数的主函数，有的同学甚至直接将算法放到机器上运行，这是摆在学生面前的难题。针对以上情况，在开始讲授数据结构前，都会将之前学习的C语言程序设计中的数组、指针、函数、结构体和离散数学中的树和图相关知识进行复习，然后再开始学习数据结构。对于课程中的算法，除了讲解之外，部分算法在课上都会写出完整的源程序并运行，使学生理解算法和源程序之间的关系。

2.4 激励个性化学习，改革考核方式

在教学内容和实施上，适当考虑多样性和灵活性，对于应用型人才着重培养学生通过典型数据结构和算法实现的学习和训练，逐步掌握根据实际问题分析数据和数据结构，设计相应的运算和处理算法。对于研究型人才着重培养学生建立数据结构与算法的思维方法，形成数据结构和问题求解的知识体系，理解抽象的概念和复杂算法。对于能力较强的同学，可以选择一些数据结构应用等高级主题予以介绍，例如红黑树、伸展树、后缀树等复杂结构。学生在将来的科学研究和工程项目实践中将广泛接触到这些实用的数据结构和算法技术。

为了体现上机实践对该课程的重要性，我们在数据结构课程考核中采取重视上机实践成绩的考核方式，即平时成绩30%（其中上机占20%）+期末考试成绩70%的形式对学生学习成绩予以评价。

3 结语

以“学”为中心的教学设计，设计起来容易，因为那只是做一些决策。难在具体地教学实施。只有在教学实施过程中才会检验出教师是否真的坚持以“学”为中心的教学。教学过程中，以学生为主体，教师为主导，让学生体会到数据结构是一门与实践紧密联系且非常有趣的课程。通过数据结构的学习提高了学生的逻辑思维能力和数据抽象能力，提高了设计高质量程序的能力，为学生奠定了扎实的软件开发基础。

注释

① 季晓慧，王群，管建和.“数据结构”课程教学初探[J].中国地质教育，2009（1）：149.

② 张铭，许卓群，杨冬青等.数据结构课程的知识体系和教学实践[J].计算机教育，2004（2）：89-91.

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