基于多學(xué)科的應(yīng)用型“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程體系建設(shè)成果

孫麗云++宋麗輝+朱世英

摘要：針對目前數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中“重理論，輕實(shí)踐”的現(xiàn)狀，以“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程體系建設(shè)為契機(jī)，以應(yīng)用型教材建設(shè)為主線，將“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程與“運(yùn)籌學(xué)”課程教學(xué)相結(jié)合，開辟一條通過交叉學(xué)科建設(shè)將不同課程內(nèi)容融會貫通，增強(qiáng)學(xué)生解決多領(lǐng)域問題綜合能力的教學(xué)改革新思路。

關(guān)鍵詞： 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；課程體系；運(yùn)籌學(xué)；應(yīng)用型；多學(xué)科

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）04-0123-02

Multidisciplinary Applied“Data Structures” Course System Construction

SUN Li-yun，SONG Li-hui， ZHU Shi-ying

（Yanqing Institute of Technology， Sanhe 065201， China）

Abstract： Base on the reality of “academy taking precedence over practice” in data structures course， a novel teaching revolution of multidisciplinary combination to improve the students trouble shooting capability in complex fields was proposed， based on the combination of “data structures” and “planning and management” teaching. This innovation was initiated form “data structures” course system construction， and focused on the applied textbooks application.

Key words： data structures； course system； planning and management； applied；multidisciplinary

本文介紹了河北省高等學(xué)校社科研究年度基金項(xiàng)目——“基于多學(xué)科的應(yīng)用型‘?dāng)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程體系建設(shè)綜合研究”的研究過程及各項(xiàng)研究成果。

1 教材建設(shè)

1）《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)從應(yīng)用到實(shí)現(xiàn)（C語言版）》是在深入研究國內(nèi)外數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)秀教材和大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合各位作者多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和科研實(shí)踐編寫而成。

① 本書注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，每章導(dǎo)讀中利用生活實(shí)例引出相關(guān)的知識點(diǎn)，這些案例都是編者根據(jù)生活實(shí)例原創(chuàng)的。

如第3章棧和隊(duì)列的導(dǎo)讀部分為：小王搬新家，他找來了搬家公司，搬家公司的員工將家里的床、沙發(fā)、衣柜等依次裝入搬家用的貨車中；到了新家后，貨車中貨物只能按和裝車相反的順序往外搬，因?yàn)閷τ诎峒业呢涇?，它裝貨物的車廂只有一個(gè)進(jìn)出口，裝貨、卸貨都在車門處進(jìn)行，所以先放進(jìn)去的貨物需要最后搬出來，這與本節(jié)要介紹的棧的操作特點(diǎn)相似；

小王搬完家后要去銀行取錢，來到銀行已經(jīng)有很多人了，他在門口的自動叫號機(jī)上拿到一個(gè)號碼等待工作人員呼叫其辦理業(yè)務(wù)，并顯示他前面還有5人在等待。叫號機(jī)維護(hù)的功能是：先到的人先辦理業(yè)務(wù)，后到的人后辦理業(yè)務(wù)，這與本節(jié)要介紹的隊(duì)列的操作特點(diǎn)相似。

② 在每種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)介紹完都會舉一個(gè)應(yīng)用案例，讀者在學(xué)習(xí)知識點(diǎn)的基礎(chǔ)上能夠與實(shí)際結(jié)合，學(xué)有所用。

如隊(duì)列的應(yīng)用舉例為：一次華爾茲舞會，有男女若干人參加，男女各排一隊(duì)，跳舞開始時(shí)，依次從男女隊(duì)伍的隊(duì)頭出一人配成舞伴。若兩隊(duì)初始人數(shù)不同，則較長一隊(duì)中未配對者等待下一輪舞曲。請寫出算法模擬舞伴配對問題，顯示出每對舞者的信息。

③ 本書中所有算法都采用C語言函數(shù)的形式描述，這些函數(shù)中都在關(guān)鍵語句做了詳細(xì)注釋，并已在Visual C++6.0運(yùn)行環(huán)境下調(diào)試運(yùn)行，書中給出了程序運(yùn)行結(jié)果的截圖，便于讀者理解算法，并方便讀者對基本運(yùn)算進(jìn)行驗(yàn)證，在此基礎(chǔ)上學(xué)會應(yīng)用。

如隊(duì)列應(yīng)用舉例給出的程序運(yùn)行結(jié)果截圖1所示。

圖1 隊(duì)列應(yīng)用舉例程序運(yùn)行結(jié)果截圖

利用圖1的截圖，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中，能夠看到程序運(yùn)行的結(jié)果，直觀了解題目原意，從而更好的理解代碼。

2）很多學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的時(shí)候存在“理論強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)弱”的現(xiàn)象。即課堂上所講算法都明白，但自己卻無法實(shí)現(xiàn)這些算法。對此《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)與習(xí)題解析》一書提出了有針對性的舉措：

①《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)與習(xí)題解析》的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)部分，在“基本實(shí)驗(yàn)練習(xí)”中給出了一個(gè)問題的完整實(shí)現(xiàn)算法，學(xué)生可以先通過讀代碼，來理解算法；在“自己動手做練習(xí)”中給出了一個(gè)相似的問題，學(xué)生可以借助解決相似問題，進(jìn)一步理解算法，并且在本部分只給出了程序運(yùn)行的界面圖，即給出了具體要求，但沒有給出代碼，學(xué)生可模仿“基本實(shí)驗(yàn)練習(xí)”中的代碼來實(shí)現(xiàn)，進(jìn)行自我練習(xí)；在“綜合應(yīng)用實(shí)例”中給出了一個(gè)綜合應(yīng)用的例子，并給出了具體的實(shí)現(xiàn)代碼，學(xué)生可以將本部分知識進(jìn)行綜合應(yīng)用。

在實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)的最后部分給出了2個(gè)綜合的課程實(shí)驗(yàn)，分別對線性結(jié)構(gòu)和樹型結(jié)構(gòu)進(jìn)行了綜合考量，學(xué)生可以在學(xué)完每部分知識后進(jìn)行綜合練習(xí)。

②習(xí)題解析部分是對課本課后習(xí)題進(jìn)行了詳細(xì)的解析，選擇題和填空題不是僅給出答案，而是給出了結(jié)果的分析過程；編程題每道都給出了代碼及詳細(xì)的注釋。

在習(xí)題解析的最后增加了一份自測練習(xí)題，這份自測練習(xí)題完全按照期末試卷的形式，標(biāo)識出了每部分的分?jǐn)?shù)，學(xué)生在學(xué)習(xí)了全部的知識點(diǎn)之后，在進(jìn)行期末考試之前可以通過這份自測練習(xí)題來檢驗(yàn)自己的學(xué)習(xí)情況。

在實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)部分沒有再羅列習(xí)題，因?yàn)橹鹘滩牡恼n后習(xí)題部分是經(jīng)過嚴(yán)格篩選，包含相關(guān)章節(jié)的全部知識點(diǎn)，并給出了詳細(xì)的解析，學(xué)生通過這部分習(xí)題能夠掌握全面知識，不用重復(fù)練習(xí)相同的知識點(diǎn)。課題研究過程中，將題庫放在了教學(xué)網(wǎng)站中建設(shè)。

2 教學(xué)網(wǎng)站的建設(shè)

由北京化工大學(xué)夏濤老師建設(shè)的教學(xué)網(wǎng)站www.5ic.net.cn中，新建了關(guān)于《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程的應(yīng)用，網(wǎng)站中包括：定義考試、成績管理、學(xué)生作業(yè)、評分規(guī)則、教學(xué)組考題、考題維護(hù)、考題審核等模塊。里面共包含單選題、多選題、填空題、判斷題、問答題等多種題型的600多道題目，學(xué)生平時(shí)可以在線做練習(xí)，可以在自己不理解的題目下面進(jìn)行討論，教師或者其他同學(xué)都可以回答同學(xué)的提問，答疑不再局限于在教室或者辦公室，教師在家也可以完成答疑，并且其他同學(xué)也可幫助老師來答疑。

教師也可以利用教學(xué)網(wǎng)站進(jìn)行平時(shí)測驗(yàn)，期中考試、期末考試等，客觀題可以自動判卷，目前在燕京理工學(xué)院和北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院等高校使用。

可以挑選教材中任何章節(jié)的題目，每章題目分3個(gè)難度，分別以1，2，3表示，根據(jù)考試的層次來挑選試題的難度組合，進(jìn)行組卷考試。

也可以自動組卷，即教師只定義試卷結(jié)構(gòu)，如試卷只包含10道選擇題，其中第1章2道題目，難度為2；第2章2道題目，1道難度為1，1道難度為3；第3章4道題目，難度為3；第6章1道題目，難度為1；第8章1道題目，難度為2。系統(tǒng)會自動在題庫中所有題目里挑選符合要求的題目，自動組成一份試卷。

3 相關(guān)論文發(fā)表

在開展課題研究的過程中，我們注重將課題研究的成果整理成論文發(fā)表，其中發(fā)表于《電腦知識與技術(shù)》期刊中的文章，重點(diǎn)介紹了分層次教學(xué)改革的過程；發(fā)表于《課程教育研究》期刊中的文章，則系統(tǒng)介紹了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程體系建設(shè)過程，論文經(jīng)該期刊專家評審，榮獲優(yōu)秀論文一等獎。

4 其他應(yīng)用

在進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程講解時(shí)，我們利用案例教學(xué)法、分組教學(xué)法、分層次教學(xué)方法等等展開教學(xué)改革。其中在上機(jī)時(shí)，我們根據(jù)同學(xué)的不同層次給出了不同的要求，如對基礎(chǔ)好，能力強(qiáng)的同學(xué)，要求其針對給出的案例充分利用各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)完成實(shí)例編程。其中計(jì)科的某位同學(xué)在上機(jī)過程中，完成了運(yùn)動會計(jì)分系統(tǒng)和學(xué)生績點(diǎn)計(jì)算系統(tǒng)等幾個(gè)可以在平時(shí)的學(xué)習(xí)生活中使用的系統(tǒng)。學(xué)生績點(diǎn)系統(tǒng)里他根據(jù)燕京理工學(xué)院的實(shí)際情況，按照績點(diǎn)換算要求，每位同學(xué)只要輸入自己成績，就能得出最終的績點(diǎn)。在完成系統(tǒng)的過程中，他遇到了一個(gè)問題，學(xué)生的成績有百分制與五分制，學(xué)生成績該用什么數(shù)據(jù)類型存儲，因?yàn)樗谴蠖W(xué)生，學(xué)期初只有C語言的基礎(chǔ)，教師引導(dǎo)他用共用體數(shù)據(jù)類型實(shí)現(xiàn)，等到了期末，他發(fā)現(xiàn)在Java語言里實(shí)現(xiàn)起來很方便，這表示他能夠自動將各科知識聯(lián)系起來進(jìn)行綜合運(yùn)用。對于這部分同學(xué)只要給予適當(dāng)引導(dǎo)，不用花費(fèi)大量時(shí)間指導(dǎo)。

對基礎(chǔ)差，能力弱的同學(xué)要求其完成課本上的基本算法實(shí)現(xiàn)，并適當(dāng)引導(dǎo)鼓勵，激發(fā)這部分同學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，并需要花費(fèi)大量的時(shí)間來進(jìn)行單獨(dú)的輔導(dǎo)；對于基礎(chǔ)尚可，但上課注意力不夠集中的同學(xué)，我們采取上課指定座位的方法督促其認(rèn)真學(xué)習(xí)。

在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)時(shí)，我們提供了至少50道題目，要求每個(gè)班級里不能有題目重復(fù)的同學(xué)，每個(gè)同學(xué)綜合利用所學(xué)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識來完成實(shí)際案例的實(shí)現(xiàn)，且做完后通過答辯的形式檢查，最后老師根據(jù)學(xué)生代碼實(shí)現(xiàn)、答辯情況及報(bào)告等給出綜合分?jǐn)?shù)。

《運(yùn)籌學(xué)》教師提供了20道運(yùn)籌學(xué)的常見題目，我們發(fā)現(xiàn)這些題目的知識點(diǎn)其實(shí)就是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵路徑、最短路徑、最小生成樹等基本算法，而這些算法學(xué)生在做課程設(shè)計(jì)時(shí)都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，并進(jìn)行了更實(shí)際的應(yīng)用，如將圖里的“最短路徑”算法實(shí)現(xiàn)并用于校園導(dǎo)航中；將“關(guān)鍵路徑”算法實(shí)現(xiàn)并用于實(shí)際工程應(yīng)用中等等。將學(xué)生實(shí)現(xiàn)的這些代碼提供給運(yùn)籌學(xué)教師，老師在課堂上講解知識點(diǎn)時(shí)，將計(jì)科學(xué)生演示給其他專業(yè)的學(xué)生看，這些學(xué)生覺得知識點(diǎn)更直觀、明了，得到了較好的教學(xué)效果。

5 結(jié)論

通過《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程體系建設(shè)，學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力得到了加強(qiáng)，同時(shí)學(xué)生在《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程設(shè)計(jì)中編寫的代碼幫助學(xué)習(xí)《運(yùn)籌學(xué)》的非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生更好地理解了相關(guān)知識點(diǎn)，學(xué)習(xí)成果得到了充分的利用，講授《運(yùn)籌學(xué)》的老師的教學(xué)也輕松。學(xué)生的成就感加強(qiáng)，更有助于其進(jìn)行相關(guān)的研究學(xué)習(xí)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 馬睿，孫麗云.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（C語言版）[M].北京：北京郵電出版社，2009.

[2] 孫麗云，劉淑艷，李珊. 大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)改革實(shí)踐[J].電腦知識與技術(shù)，2015，11（17）：121-122.

[3] 孫麗云，劉淑艷，李珊. 基于多學(xué)科的應(yīng)用型“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)改革探討[J].課程教育研究，2015（33）：28-29.