【《数据结构》课程教学改革初探】数据结构课程

　　摘要： 《数据结构》是计算机专业的专业基础课程，是一门理论性和实践性都很强的课程。如何将理论同实践相结合是一个值得探讨的问题。本文探讨了该课程的改革思路，重点在于培养学生创新思维能力和解决问题的能力，该改革思路在我们的教学实践中得到了贯彻，并取得了良好的效果。
　　关键词： 数据结构；改革思路；创新能力
　　中图分类号：G642 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2012）05-0226-02
　　0引言
　　《数据结构》是计算机程序设计的重要理论技术基础，是计算机科学与技术专业和软件工程专业的核心课程，在整个课程体系中处于承上启下的地位，它的理论性和实践性都很强，是从事计算机软件开发的基础，主要研究数据在计算机中的表示和组织，进而研究对数据的处理方式。因此，这门课程要求学生要学会分析计算机中各种数据结构的特性，并且初步掌握算法的时间分析和空间分析技术，以便遇到实际应用问题时会选择适当的逻辑结构、存储结构及相应的算法。本课程在教给学生数据结构设计和计算机求解问题（算法设计）的同时，注重培养学生的抽象思维能力和逻辑推理能力，提高分析问题和解决问题的能力。
　　《数据结构》课程相对于其他应用性课程来说，比较抽象、枯燥，学生学习有一定的难度，教师讲课也比较难讲。如何降低理论性程度，增强直观性，提高学生的学习兴趣，对于教师来说，是一个十分重要的的问题。传统的教学方法过分偏重讲授，学生通过学习，虽然能够掌握各种数据结构的一些基本知识，会做题，能通过卷面考试，但缺乏自己的思考，对数据结构课程的意义并不理解，在实践过程中便无法灵活应用。
　　本文根据目前教学中存在的问题，经过实践研究，对课程教学方法的改进做一探讨，提出一些改革思路。
　　1改革理论教学方法
　　《数据结构》课程教学难点在于教学内容的抽象性和动态性，讲解时采用启发式、案例驱动式教学、互动式、体验式等多种形式相结合的教学手段，并结合图形化的算法演示系统，将算法的的执行过程动态的呈现在学生面前，这样不仅能激发学生的学习兴趣，而且能帮助学生理解知识，同时也能发挥学习的主动性，激发学生积极的思考，促进创新思维的形成。
　　1.1 提高学生的学习兴趣俗话说：“良好的开端，是成功的一半。”因此，数据结构课程的第一堂课，应从学生身边的一些有趣的实例入手，激发学生们的学习兴趣，引导学生从宏观上了解数据结构的知识在日常生活中的应用，并大致掌握各种数据结构的意义，理解课程的安排，找到教师的讲授和自己的学习线索。比如，打印机的速度比CPU慢，那么，怎么解决可能出现的数据丢失或者打印次序混乱的问题，用“队列”这个数据结构就可以解决这样的问题；图书馆的书目检索系统涉及到线性表等。这些都是学生所熟悉的、贴近生活的问题，因此可以激发学生探索问题的解决方法，渴望掌握相应的数据结构知识。这样便形成了一个良好的开端，带着强烈兴趣和愿望去学好这门课程。
　　1.2 采用启发式教学算法的分析需要注意突出重点，分散难点，并在适当的时候设置一些问题，引导学生自己去积极思考，寻找解决途径。当然，由于教学任务重，不少教师认为如果在课堂上给学生太多时间，可能无法完成教学任务。这就需要在给学生更多的思考机会的同时，权衡教学内容的取舍，不求广，但求精。只要学生掌握了分析问题的方法，便可以解决课堂上即使没有覆盖的问题，引导学生掌握方法一定比在课堂上罗列问题解决问题效果更好。
　　根据以往的教学实践，发现大多数同学能掌握数据结构本身的理论知识，老师上课讲的和书本上的算法能读懂，但是要让设计一个算法，就感到无从下手。这个问题的原因是来自各方面的，其中可能包括学生的程序设计语言学得不够扎实，但更重要的是教师讲得太多，而留给学生思考和练习的时间太少。
　　教师在教学过程中可以先提出问题，把所讲解的内容与学生的思考有机地结合起来，激发调动学生的积极性和主动性，培养学生独立思考能力和创新意识。对每个知识点的讲授，采用提出问题、分析问题、引导学生自己去思考如何解决问题的方法进行讲解。例如：图的最短路径问题，可以让学生思考，如果要自己去组建校园网，怎样能使总的代价最小？或你想去几个城市旅游，怎样才能使得你的花费最小？通过这种启发式教学可以让学生思维高速运转，激发学生浓烈的探求欲望，使学生积极主动的思考，把好的学习方法、思维方式自然而然地在课堂上传递给学生。
　　1.3 案例驱动式教学所谓“案例教学”，就是针对课程中的重点、难点知识，选用适当的例题、运用恰当的比喻进行讲解，把抽象的内容具体化、形象化，帮助学生理解和掌握，并适当加以引伸，引导学生作进一步的思考和探索。
　　例如在讲解堆栈和队列的时候，学生对这两个概念比较陌生，于是我们通过一些日常生活中的例子进行比喻说明，学生不仅听起来较有兴趣，易于理解，而且效果也远比只单纯地讲概念要强得多。比如：排队买车票，每个学生都经历过，可以通过这个例子引入队列的概念。刚来到要排在队列的最后（入队列操作），买过票离开的一定是排在队列最前面的人（出队列操作），说明了队列是一种“先进先出线性表”的特殊线性表。
　　1.4 课堂讨论式教学选取一些比较简单的案例作为课堂讨论，融汇贯通前后的知识点。比如学生在前面已经学习了线性表的基本概念、存储方式、操作集等内容，这时就可以列举一些问题让学生分组讨论，如：①线性表的存储方式有顺序存储和链式存储，队列也是一种线性表，那么队列是否也可以这样存储呢？②队列应该有哪些操作？③使用链式存储和使用顺序存储的优缺点是什么，具体应如何选择？教师再适当地加以讲评，并给出一个或多个参考答案。或者让学生自己上网或去图书馆查阅资料，等到下次上课时检查结果并给出参考答案，从而激发学生的探究性学习兴趣。在教学中还要鼓励学生敢于质疑，并敢于向大家质疑，对一些有争议的算法让学生自己上机编程、调试来验证自己的想法。
　　2加强实践教学
　　数据结构课程是一门实践性很强的课程，在以往的实践教学中，实验大都由教师按教材统一组织进行，先理论后实践，实践只是对理论知识的简单验证，很多学生只要能调试出结果便完成了任务，教师只关心学生是否来做实验，而很少关注学生实验的效果。导致学生对实验逐渐失去兴趣。
　　因此，我们在改革教学手段的同时也要整体规划实验内容，以理论指导实验，以实验来巩固和促进理论，理论与实践相结合，培养学生团队合作精神，提高学生学习兴趣、分析和解决问题的能力、程序的调试能力、编写能力及创新能力。
　　在课程的理论教学中，教师为主，学生为辅，在实践教学中一定要打破这个角色定位，实现学生为主，教师为辅。教师在给出实验任务后，要引导同学自己来分析问题并解决问题，自己编写程序。在实验过程中，可能有个别同学存在特殊问题，教师可对其进行个别辅导，随时总结，对具有共性的问题，应给予集体辅导。在学生编写完程序之后，教师应针对性的对其程序进行分析，并给出一个示范程序，以便学生可以参照示范程序发现自己思路的优点或者不足，以便更好地完善和改进自己的程序。
　　3改革课程设计
　　课程设计是《数据结构》课程一个必修环节，是学生综合应用数据结构的训练。在期末给出不同难度的课程设计题目，要求学生分成若干小组，进行选题，每个小组根据题目难度的不同分成2～3人不等，组内成员分工合作，最后提交完成的作品和规范的课程设计报告。教师引导学生分析问题，并进行一些必要的指导，调动学生的主动性，激发学生的创造力，不断培养学生发现问题、分析问题的能力。最后要求学生按照软件工程的思想，从需求分析、总体设计、详细设计、编程实现到测试结果进行设计。这种规范有利于提高学生的基本程序设计素质，形成良好的程序设计习惯。
　　4改革考试方式
　　课程考核是教学过程中的重要环节，是督促学生加强学习和了解教学效果的重要手段。作为核心基础课，“数据结构”既注重理论又注重实践，通过实践，不仅可以提升学生程序设计的能力，更重要的是提高他们对问题分析和数据抽象的能力。因此，考核分三个部分：①上机考试占总成绩20%，检验实验课程的学习效果；②平时作业与实验报告占总成绩20%，主要督促学生学习和及时复习，加强学生实践动手能力；③期末考试占总成绩60%，主要考核学生对知识的掌握和运用程度。可以看出，方案制定的主导思想突出了平时考核和实践环节考核的重要性。
　　5结束语
　　针对数据结构课程的特点，本文从教学实践的各个环节积极改变原有的教学方法，运用多种现代教学模式，以最优的组合完成教学任务，让学生既能学到新的知识又可以掌握学习的技能，达到提高学生学习能力的目的。该教学模式在数据结构课程多年的教学实践中取得了较好的效果，大大提高了学生的实践与创新能力。随着计算机科学技术的发展和培养人才的需要，数据结构的新教学模式必将不断发展完善。
　　参考文献：
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