數(shù)據(jù)結構教學中培養(yǎng)學生思維能力的教學范例

董思妤

摘 要： 《數(shù)據(jù)結構》是一門比較抽象、理論性強、難度較大又極其重要的課程，通過高效、優(yōu)質的課堂提問，對于學員邏輯思維能力和創(chuàng)造力的培養(yǎng)有非常重要的作用。本文從教學實踐出發(fā)，通過具體教學實例，探討如何提高學員的思維能力。

關鍵詞： 《數(shù)據(jù)結構》 思維能力 優(yōu)質提問教學法 教學實踐 教學方法

引言

《數(shù)據(jù)結構》是武警初級指揮生長干部四年制“學歷教育合訓”本科學員指揮信息系統(tǒng)工程專業(yè)的專業(yè)基礎必修課。對學員信息素質的培養(yǎng)、信息系統(tǒng)的開發(fā)等技能具有一定的指導作用，訓練學員分析和解決問題的能力，使學員了解數(shù)據(jù)結構在解決現(xiàn)實問題中的重要應用，培養(yǎng)學員探索精神，提高學員綜合素質，實現(xiàn)知識、能力與素質協(xié)調發(fā)展，為培養(yǎng)具有較強創(chuàng)新能力的高素質新型軍事人才奠定基礎。

1.優(yōu)質提問教學法

課堂提問是教學中的一個重要環(huán)節(jié)，通過提問，可以提高學員注意力，激發(fā)學員積極思考，使課堂氣氛變得活躍，進而提高學員的學習興趣；通過提問，可促使學員對已學知識進行回顧，對未學的知識進行探索，并將各知識點串聯(lián)起來，形成更完整、更具體的知識體系[1]。為了提高學員的思維能力，培養(yǎng)學員解決問題的能力，教員在授課時就要有意識地引導學員思考，通過教員的引導使學員形成自己的思維過程。因此，教員應掌握一定的課堂提問技巧，因為不合理的提問反而會影響教學效果。

優(yōu)質提問教學法指教員一定要科學設問。提出的問題需要掌握一定的技巧，問題要設置在關鍵之處，如在回顧舊知識引入新課及重要知識點之間的銜接時，都可以設問。課堂設問的難易程度要適中，以能激發(fā)學員的學習興趣為前提。教員在設置問題時，應循序漸進，通過問題的層層深入，讓學員掌握理解問題本質的思維方法，使學員分析問題的能力得以提高。

2.教學范例：線性表的單鏈式存儲結構

“線性表的單鏈式存儲結構”教學內容安排在“線性表的順序存儲結構（包含特殊線性表棧和隊列）”之后[2]，首先回顧線性表的順序存儲結構，用類比法引入新課。將在座每一位同學類比為數(shù)據(jù)元素，將教室每一個座位類比為計算機的存儲單元，前面學習的順序存儲方式就好比每一位同學按學號依次就座，座位是固定的，而今天要學習的鏈式存儲結構，可不按順序就座，只要有空位就可以坐，讓每一位同學記住學號在你后面的下一位同學的位置即可。單鏈表只能單方向查找，就好比我們經(jīng)?？吹恼檻?zhàn)片，你只知道你的下線，卻永遠不知道你的上線是誰。從生活中的事例引入，很快就讓學員明白了，而不會覺得很抽象?；氐綌?shù)據(jù)結構中，鏈式存儲將每一個數(shù)據(jù)元素看做一個結點，每一個結點的存儲單元不需要是連續(xù)的，每一個結點中存放它后繼結點的地址。第一個結點的地址通過頭結點獲取，之后每一個結點都可以通過它的前驅結點找到。

這時，提出第一個問題：（1）在一個已知結點之前插入刪除數(shù)據(jù)容易呢？還是在已知結點之后插入刪除數(shù)據(jù)容易？這時學員就會思考如果已知結點p，那么p的后繼結點地址可輕松地通過p->next獲取，如果在p結點后插入結點s的話很容易，只需要s->next=p->next；p->next=s；重新鏈接一下指針就可以了，時間復雜度為O（1）。而p的前驅結點能不能直接獲取到呢？由前面所學的知識學員很快就明白了，不行，只能通過頭指針L依次從頭結點開始獲取，q=L->next；while（q->next！=p）q=q->next；此時q指向的結點就是p的前驅結點，查找結點的時間復雜度為O（n），再通過q->next=s；s->next=p，就可以成功地在p結點前插入結點s了。而刪除操作亦然。引導學員分析完后，學員在認真思考下，很快就能給出答案：當然是在已知結點之后插入刪除數(shù)據(jù)容易了。

掌握了這部分知識點之后，接著拋出第二個問題：（2）對于棧這種操作受限的線性表，它只能在一端進行插入和刪除，它的鏈式存儲結構—鏈棧，結點的插入和刪除操作應該放在鏈首還是鏈尾？教員再引導學員通過前面所學的知識思考：如果在鏈首操作，就應該是在頭結點之后插入和刪除，而頭結點的地址容易獲取嗎？顯而易見，通過頭指針可以直接獲取到，時間復雜度為O（1），這就轉化為第一個問題中的已知結點（頭結點L->next）之后插入和刪除的問題。而若在鏈尾操作，插入結點需要獲取最后一個結點的地址，刪除最后一個結點需要獲取倒數(shù)第二個結點的地址，這些都需要從頭指針處開始查找，時間復雜度為O（n）。這時學員很快就能給出答案：對于鏈棧，結點的插入和刪除操作應該放在鏈首。并且引導學員依照第一個問題寫出程序代碼。

對于鏈棧的操作大家明白了，請思考最后一個問題：（3）對于隊列這種操作受限的線性表，它只能在一端進行插入另一端進行刪除，它的鏈式存儲結構—鏈隊列，結點的插入和刪除操作應該放在鏈首還是鏈尾呢？首先要讓學員明白鏈隊列的頭指針與鏈棧的不同，是一結構體，其中Q.front始終指向頭結點，Q.rear始終指向尾結點，如圖1。

若在鏈首刪除鏈尾插入，則引導學員分析，學員通過前面所學知識，很容易就能寫出實現(xiàn)代碼。

鏈首刪除（出隊）：p=Q.front->next；Q.front->next=p->next；free（p）；考慮當只剩下一個結點刪除后隊列為空的情況：if（Q.rear==p）；Q.rear=Q.front；free（p）；時間復雜度為O（1）；

鏈尾插入（入隊）：Q.rear->next=S；Q.rear=S；時間復雜度為O（1）。

反過來，若在鏈首插入鏈尾刪除，則讓學員自己分析。

鏈首插入（入隊）：與鏈棧操作相同。S->next=Q.front->next；Q.front->next=S；時間復雜度為O（1）。

鏈尾刪除（出隊）：即是要刪除Q.rear指向的結點，刪除后Q.rear指向前驅結點。讓學員思考該怎么做，Q.rear的前驅結點地址如何獲?。窟@時學員馬上就會想到只能從Q.front處開始查找獲取，時間復雜度為O（n）。隨后讓學員自己寫出實現(xiàn)代碼。

最后，學員給出答案：鏈隊列出隊在鏈首，入隊在鏈尾比較好。

以上這三個問題是將不同章節(jié)的知識點串聯(lián)起來，對授課內容進行重組，所提出的問題環(huán)環(huán)相扣，由易到難、循序漸進。不僅讓學員有效掌握了對鏈式存儲結構操作的相關知識，而且啟發(fā)了學員的思維，調動了學員學習的積極性，鍛煉了學員的邏輯思維和獨立思考問題的能力。

3.結語

本文通過具體教學案例，探討了以教員充分引導和啟發(fā)學員思維相結合為主要特征的優(yōu)質提問教學法。通過構建“問題鏈”，創(chuàng)設問題情境，恰當?shù)爻尸F(xiàn)問題，激發(fā)學員的興趣，激發(fā)學員參與解決問題的欲望，調動他們主動探索問題的積極性，對學員思維能力的培養(yǎng)起到重要作用，對教員課堂教學質量的提高也起到積極作用。

參考文獻：

[1]嚴太山，郭觀七，李文彬.課堂設問的技巧及其在《數(shù)據(jù)結構》課程教學中的應用[J].湖南理工學院學報（自然科學版），2015（3）：81-83.

[2]嚴蔚敏，吳偉民.數(shù)據(jù)結構（C語言版）[M].清華大學出版社，2007.