軟件工程專業(yè)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)踐》課程教學(xué)探討

接標(biāo)++汪小寒++左開中

摘要：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)踐教學(xué)是其必要的組成部分。針對該課程在教學(xué)實(shí)踐過程存在的一些問題和困難，課題組對實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容、教學(xué)方法進(jìn)行不斷的探索和嘗試，以更好的發(fā)揮實(shí)踐教學(xué)在學(xué)生能力培養(yǎng)中的作用

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；實(shí)踐教學(xué)；層次設(shè)計(jì)

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）11-0075-02

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要研究數(shù)據(jù)的各種邏輯結(jié)構(gòu)，存儲和組織方式，以及相應(yīng)算法的性能分析等。本課程在計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)課程教學(xué)體系中，具有舉足輕重的地位。這門課程的學(xué)習(xí)不僅能提高學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力，培養(yǎng)學(xué)生的編程技巧，而且為后續(xù)課程（如：算法設(shè)計(jì)與分析、數(shù)據(jù)庫和操作系統(tǒng)等）打下良好的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)踐作為安徽師范大學(xué)數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院軟件工程專業(yè)的一門獨(dú)立的專業(yè)實(shí)踐課程，一方面使學(xué)生加深對《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》理論的理解，另一方面培養(yǎng)學(xué)生利用理論知識進(jìn)行實(shí)踐設(shè)計(jì)的能力，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)踐教學(xué)中存在的問題

由于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)本身概念較為抽象，算法也較難以理解和掌握。因此，在長期的教學(xué)過程實(shí)踐中，通過課題組連續(xù)2年對我校209名軟件工程專業(yè)同學(xué)進(jìn)行跟蹤調(diào)查問卷發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)踐課程存在這樣一些問題和困難?？偨Y(jié)如下：

1.1 基礎(chǔ)編程語言較為薄弱

我校主要選擇C語言作為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐的工作平臺。但課題組調(diào)查發(fā)現(xiàn)，僅有近30%的學(xué)生能夠掌握和較為熟練運(yùn)用C語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。進(jìn)一步的跟蹤調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大部分學(xué)生對C語言的困惑主要體現(xiàn)在：1）對一些抽象概念的理解。例如，對指針相關(guān)的概念的理解，特別是當(dāng)指針與數(shù)組、函數(shù)關(guān)聯(lián)在一起時，學(xué)生猶如霧里看花，很難把握。2）動手編程能力。課題組調(diào)查發(fā)現(xiàn)有近47%的學(xué)生編寫代碼的總量少于1000行；有近41%的學(xué)生能夠理解理論知識，但編程遇到困難，只有不到20%的學(xué)生能夠理解理論知識，并能夠熟練編程實(shí)現(xiàn)。

1.2 實(shí)踐內(nèi)容繁多， 學(xué)生靈活運(yùn)用知識能力不足

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程知識點(diǎn)繁多，而且理論概念較為抽象。教師在教學(xué)過程中基本采用每個知識點(diǎn)進(jìn)行獨(dú)立的講解和分析的教學(xué)方式，這種方式最大的優(yōu)勢是能夠重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)和解析所要講解的知識點(diǎn)，但帶來的弊端是學(xué)生很難從整體上把各個分散的知識點(diǎn)進(jìn)行融會貫通，靈活運(yùn)用于對具體問題的解決。調(diào)查發(fā)現(xiàn)有近60%的學(xué)生認(rèn)為教師講解過程過分強(qiáng)調(diào)理論的講解，而缺乏對具體的例子進(jìn)行特定問題特定分析。同樣，調(diào)查也發(fā)現(xiàn)近60%的學(xué)生更期望采用自頂向下的教學(xué)方法，即針對特定的問題，對問題進(jìn)行相應(yīng)的分解，分析和講解其中利用到的知識點(diǎn)，從而最終解決特定的問題。也有88%的學(xué)生期望能夠定期講解經(jīng)典算法設(shè)計(jì)的案例。

1.3 缺乏對學(xué)生興趣的培養(yǎng)

心理學(xué)研究表明，興趣既能夠改善學(xué)習(xí)的過程，也能改進(jìn)學(xué)習(xí)的效果，導(dǎo)致質(zhì)與量更優(yōu)越的學(xué)習(xí)。Schiefele等人（1992）的研究結(jié)果也表明，興趣和成就之間有接近30%的相關(guān)性。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一門非常抽象的課程，而實(shí)踐過程又是枯燥、費(fèi)時費(fèi)神的工作，沒有濃厚的學(xué)習(xí)興趣是很難堅(jiān)持和深入學(xué)習(xí)的，也很難體會到學(xué)習(xí)過程帶來的樂趣和成功帶來的愉悅。課題組跟蹤調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在學(xué)習(xí)該課程的前后，對該課程很感興趣或感興趣的學(xué)生的比例下降了近27%。

1.4 缺乏必要的師生互動

教學(xué)不僅是一個教與學(xué)的過程，更是一個教學(xué)互動的過程。即是師生之間進(jìn)行交流，探討和不同思想碰撞的過程。因此，教學(xué)，一方面包含著教師的教和學(xué)生的學(xué)，同時也包含著學(xué)生的反饋和教師的學(xué)習(xí)的過程，更重要的是也包含著學(xué)生的質(zhì)疑，教師的理性的說服甚至爭辯。師生之間的互動是教學(xué)中重要的環(huán)節(jié)，也是必要的過程。然而，在實(shí)際的教學(xué)中，教師依然采用填鴨式教學(xué)，只管知識的傳授，而忽略了與學(xué)生的互動。而學(xué)生也不愿或者不會主動與教師進(jìn)行交流、討論甚至爭辯。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，絕大部分學(xué)生由于各種原因很少或者不愿參與各種討論和互動，即使學(xué)生當(dāng)遇到問題時，也只有不到10%的學(xué)生會向老師請教討論，僅有20%學(xué)生和同學(xué)進(jìn)行討論，有近60%的學(xué)生會通過其它方式（如互聯(lián)網(wǎng)）來解決問題。這一方面反映學(xué)生會利用先進(jìn)的信息技術(shù)來解決自己的問題，同時也反映出師生間互動的缺乏。

2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)踐教學(xué)的探討

針對實(shí)踐教學(xué)過程出現(xiàn)的問題和困難，課題組對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)踐的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行了深入的探索和不斷的改進(jìn)，從而形成了一套較為完整的教學(xué)體系。

2.1 強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)，明確教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容

為強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)踐已經(jīng)被作為安徽師范大學(xué)軟件工程專業(yè)的一門獨(dú)立課程開設(shè)。該課程具有統(tǒng)一的教學(xué)大綱，教學(xué)計(jì)劃和課程設(shè)計(jì)大綱，每周安排4個學(xué)時，共計(jì)68個總學(xué)時實(shí)踐教學(xué)。對該課程也設(shè)定了固定的課題組，其核心人員由2位具有副教授以上職稱人員構(gòu)成，并配備一定數(shù)量的助教人員。這些為實(shí)現(xiàn)課程的教學(xué)目標(biāo)和任務(wù)提供了必要的保證。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程包含的內(nèi)容眾多，教學(xué)任務(wù)繁重，但各個教學(xué)內(nèi)容和任務(wù)間并非孤立。因此，課題組的首要任務(wù)是教師自己要精通并讓學(xué)生能從整體上把握整個課程的體系，明確課程研究的目的和內(nèi)容。具體而言就是：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程主要研究內(nèi)容是各種數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)、存儲結(jié)構(gòu)，以及建立在這些結(jié)構(gòu)的算法及其性能分析，其主要學(xué)習(xí)目標(biāo)對這些內(nèi)容的掌握和理解。因此，在教學(xué)實(shí)踐過程中，一方面要把握“一條主干，四種邏輯結(jié)構(gòu)，兩種存儲表示”這樣一條主線。即一條主干就是數(shù)據(jù)及其結(jié)構(gòu)表示和存儲，四種結(jié)構(gòu)就是集合、線性結(jié)構(gòu)、樹形結(jié)構(gòu)和圖結(jié)構(gòu)，兩種存儲就是順序存儲和鏈?zhǔn)酱鎯?。另一方面，要理解四種邏輯結(jié)構(gòu)的區(qū)別和聯(lián)系，以及兩種存儲結(jié)構(gòu)的各自優(yōu)勢及不足。

2.2 加強(qiáng)教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)，注重運(yùn)用知識能力的培養(yǎng)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)踐課程，既要穩(wěn)固和加強(qiáng)對理論知識的理解，又要培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐設(shè)計(jì)能力，從而培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用知識的能力。因此，在實(shí)踐過程中，課題組采用層次設(shè)計(jì)的思想進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐。具體而言就是：對每個知識點(diǎn)，課題組要求學(xué)生進(jìn)行驗(yàn)證性的設(shè)計(jì)練習(xí)，從而達(dá)到加深對理論知識理解的目的；對每種邏輯結(jié)構(gòu)，課題組都構(gòu)造出一套設(shè)計(jì)性的試題，讓學(xué)生自己動手進(jìn)行實(shí)踐設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用多種知識進(jìn)行實(shí)踐設(shè)計(jì)的能力；最后，課題組設(shè)計(jì)出一套綜合的設(shè)計(jì)試題，讓學(xué)生利用學(xué)到的理論知識，進(jìn)行綜合性的設(shè)計(jì)和實(shí)踐，從而培養(yǎng)了學(xué)生綜合利用各種知識解決具體問題的能力。

2.3 加強(qiáng)對學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)，培育良好的師生關(guān)系

心理學(xué)研究表明，良好的評價和反饋能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。為了激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，課題組一方面對每個實(shí)踐到的知識點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)概括，讓學(xué)生能夠知其然并知其所以然。另一方面，對每個學(xué)生的實(shí)踐設(shè)計(jì)的內(nèi)容，進(jìn)行認(rèn)真的評閱，給出相應(yīng)的反饋和評價，并對實(shí)踐的內(nèi)容給出具體的討論和分析，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的潛在動力和興趣。另外，在實(shí)踐過程中，課題組會有意識鼓勵學(xué)生自己動手設(shè)計(jì)和實(shí)踐一些課題，而不僅僅實(shí)現(xiàn)和模仿書本的內(nèi)容。這一方面可以培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)能力，同時也可以讓學(xué)生感受到學(xué)習(xí)的樂趣和成功的喜悅。

良好的師生互動，能夠培育出良好的師生關(guān)系，也有助于學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)。課題組跟調(diào)查發(fā)現(xiàn)僅有不到20%學(xué)生是因?yàn)榛A(chǔ)不好無法交流而不愿參與教學(xué)互動，有超過80%的學(xué)生是由于信心不足或者沒有參與討論的習(xí)慣而不愿參與教學(xué)互動。因此，在教學(xué)設(shè)計(jì)過程中，課題組采用引導(dǎo)和鼓勵的方式，讓學(xué)生積極參與各種討論和互動中。具體而言就是：對與設(shè)計(jì)類和綜合類試題，課題組首先采用小組的方式（學(xué)生自由組合，每小組原則上不超過3人）進(jìn)行實(shí)踐活動，鼓勵小組成員間進(jìn)行交流互動。進(jìn)一步，定期選擇優(yōu)秀的實(shí)踐設(shè)計(jì)進(jìn)行公開討論，讓其小組成員匯報(bào)自己工作，課題組和其它小組進(jìn)行相應(yīng)的評價和反饋，從而鼓勵小組間進(jìn)行交流互動。這種教學(xué)方式既增加了師生間，學(xué)生間的互動，同時也培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作精神，更激發(fā)了學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性。.

2.4 加強(qiáng)基礎(chǔ)語言的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)程序編寫能力

C作為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的工作語言，對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)踐教學(xué)具有非常重要的作用。為了使學(xué)生能夠掌握和熟練的運(yùn)用該編程語言，課題組首先要求C語言課程的授課教師要加強(qiáng)對C語言的內(nèi)容講解和訓(xùn)練，特別是與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程聯(lián)系比較緊密的知識點(diǎn)（如指針及相關(guān)的概念）要進(jìn)行精講精練。同時，課題組對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中相應(yīng)的知識點(diǎn)涉及到的C語言知識，會進(jìn)一步進(jìn)行講解和分析，確保相應(yīng)的實(shí)踐能夠順利進(jìn)行。

3 結(jié)束語

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的一門非常重要的核心基礎(chǔ)課程。針對該課程在教學(xué)實(shí)踐過程中出現(xiàn)的問題和困難，課題組對教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)方法進(jìn)行了新的探索和嘗試，取得了很好的教學(xué)效果，加強(qiáng)了學(xué)生靈活運(yùn)用各種知識的能力，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的信心和興趣，同時調(diào)動了學(xué)生積極參與各種的討論和互動積極性，培育了學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作的精神。但課題組也非常清楚的知道對于該課程的教學(xué)探索還遠(yuǎn)未結(jié)束，課題組將一如既往的關(guān)注在教學(xué)過程中出現(xiàn)的新問題和新困難，并進(jìn)行不斷的探索和嘗試，從而使數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)踐教學(xué)達(dá)到一個新的高度。

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