“卓越計(jì)劃”中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討

何鋒　陳壽宏

【摘 要】本文在分析數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中普遍存在問題的基礎(chǔ)上，結(jié)合“卓越計(jì)劃”通用標(biāo)準(zhǔn)對傳統(tǒng)教學(xué)模式、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、評價(jià)手段等幾個(gè)方面提出了相應(yīng)的對策。并進(jìn)行了改革實(shí)踐，有效地提高了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量，提高了學(xué)生的編程能力及興趣。

【關(guān)鍵詞】數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；實(shí)驗(yàn)改革；卓越計(jì)劃

0 引言

“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”（以下簡稱“卓越計(jì)劃”）是為貫徹落實(shí)黨的十七大提出的走中國特色新型工業(yè)化道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家、建設(shè)人力資源強(qiáng)國等重要戰(zhàn)略部署而提出的重大教育改革計(jì)劃[1]。本科“卓越計(jì)劃”通用標(biāo)準(zhǔn)主要要求學(xué)生具有：握扎實(shí)的工程基礎(chǔ)知識和本專業(yè)的基本理論知識；分析、提出方案并解決工程實(shí)際問題的能力；較強(qiáng)的創(chuàng)新意識及能力；較強(qiáng)的交流溝通、環(huán)境適應(yīng)和團(tuán)隊(duì)合作的能力；一定的國際視野等能力[2]。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)及電子信息類相關(guān)專業(yè)的一門軟件編程核心基礎(chǔ)課，眾所周知，沃思公式：程序=數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+算法。算法是程序設(shè)計(jì)的靈魂，由此可見，本課程在計(jì)算機(jī)軟件教學(xué)體系中具有舉足輕重的地位，而數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)則是此課程在理論與實(shí)踐中的具體結(jié)合，因此，在“卓越計(jì)劃”通用標(biāo)準(zhǔn)的指引下，研究與探討數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)改革具有重要的實(shí)踐意義。

1 普通高校數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中通常存在的一些主要問題

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)是課堂教學(xué)的重要補(bǔ)充，是提高教學(xué)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，學(xué)生通過上機(jī)實(shí)踐，有助于更好地理解、消化和掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)理論基礎(chǔ)，有助于提高學(xué)生的編程能力和實(shí)踐能力。但長期以來數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中普遍存在以下突出問題：

1）學(xué)生程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)薄弱，盡管學(xué)生在本課程前學(xué)習(xí)過C語言程序設(shè)計(jì)等基礎(chǔ)課程，但很多學(xué)生只是側(cè)重于簡單數(shù)據(jù)類型、基本語法等細(xì)節(jié)的學(xué)習(xí)，對這些知識的內(nèi)在原理及使用場合并未十分清楚，對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常用到的宏定義、頭文件、結(jié)構(gòu)體、指針及動態(tài)內(nèi)存分配、函數(shù)遞歸調(diào)用等知識具體應(yīng)用接觸較少[3]。如果長期忽視這些學(xué)生，容易導(dǎo)致這部分學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)產(chǎn)生困難，理解新的知識容易受阻，久而久之，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性就會在時(shí)光流逝中消磨殆盡。

2）部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)不夠合理，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目單一，有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容存在過易或過難的問題。從以往實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)現(xiàn)有關(guān)“線性表”、“?！焙汀瓣?duì)列”的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目較易，學(xué)生往往能夠提前完成，而有關(guān)“樹”、“圖”和“散列表”的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目則相對較難，很多學(xué)生不能按時(shí)完成，從而不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的。有點(diǎn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與現(xiàn)實(shí)問題脫節(jié)，缺乏獨(dú)立思考性，不利學(xué)生自主創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

3）課后學(xué)生與老師溝通與交流不足。上完課后即離開學(xué)校是很多教師的通病，原因也很多，有的教師可能還要去別的班級上課，有的可能還有繁重的科研任務(wù)，但如果學(xué)生長期不能跟主講教師交流接觸，容易導(dǎo)致教師與學(xué)生之間的教與學(xué)的脫節(jié)。

4）實(shí)驗(yàn)環(huán)境落后，實(shí)驗(yàn)開放時(shí)間不足。

5）對學(xué)生的考核和評價(jià)方式不科學(xué)。

2 “卓越計(jì)劃”中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革措施

針對上述問題，本文結(jié)合本科“卓越計(jì)劃”通用標(biāo)準(zhǔn)對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了如下的改革探索：

1）針對部分學(xué)生程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)薄弱的問題，作者采取“重點(diǎn)精講、程序示例、分組討論”相結(jié)合的模式。重點(diǎn)精講就是教師在上課伊始，對本次實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)、難點(diǎn)及一些重要算法進(jìn)行講解分析；程序示例就是向?qū)W生展示一個(gè)完整的例程，由于很多數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教材中的程序只是給出了核心的算法代碼，比如“棧”的知識，往往只給出了棧的結(jié)構(gòu)體的定義，進(jìn)棧、出棧等有關(guān)棧的函數(shù)的定義，而對如何建立棧，如何使用棧來解決實(shí)際問題則缺乏完整的、可以上機(jī)直接運(yùn)行的程序示例，因此有必要舉一個(gè)簡單完整的示例來讓學(xué)生對程序有一個(gè)整體的認(rèn)識，從而讓學(xué)生在解決別的問題時(shí)能夠觸類旁通；分組討論即在學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中，對出現(xiàn)的有代表性的問題進(jìn)行分組討論，讓學(xué)生充分發(fā)表意見，在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題、提出不同的解決方案，最終解決問題。這樣既可以調(diào)動學(xué)生的創(chuàng)新思維，又可以提高學(xué)生分析、提出方案并解決實(shí)際問題的能力，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)又培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力，這些措施與“卓越計(jì)劃”通用標(biāo)準(zhǔn)緊密契合。

2）對于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)不夠合理的問題，精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，增強(qiáng)學(xué)生的動手能力。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重點(diǎn)和突破口。針對不同層次和不同基礎(chǔ)的學(xué)生，設(shè)置不同難度實(shí)驗(yàn)內(nèi)容[4]，難度級別低的經(jīng)典問題和基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求所有學(xué)生必須完成，較難的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可作為選做，供學(xué)有余力和有興趣的同學(xué)課外拓展。從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，真正達(dá)到學(xué)以致用的目標(biāo)。

3）課后學(xué)生與老師溝通與交流不足的問題，我們采取了以下措施：

首先，規(guī)定主講教師每周至少安排一次集中答疑的時(shí)間，學(xué)生可以自愿來答疑，從以往經(jīng)驗(yàn)來看，來主動來答疑的學(xué)生一般都是學(xué)習(xí)好、有較高興趣的學(xué)生，為了防止學(xué)生兩極分化，另外我們還需要根據(jù)學(xué)生平時(shí)作業(yè)完成情況，另點(diǎn)一些作業(yè)完成不好或者作業(yè)有抄襲嫌疑的學(xué)生去答疑，這樣就避免了差生越學(xué)越差、越學(xué)越?jīng)]興趣的情況，杜絕了好或差的兩極分化現(xiàn)象。

其次，還可以通過其他的方式進(jìn)行交流，比如課通過開通課程討論的QQ群、微信群答疑等等，這樣可以讓學(xué)生與老師或者學(xué)生之間有一個(gè)交流的平臺。

4）對于實(shí)驗(yàn)環(huán)境落后，實(shí)驗(yàn)開放時(shí)間不足的問題，我校相繼成立了多個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室專用于“卓越計(jì)劃”學(xué)生的培養(yǎng)，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室在相關(guān)老師的監(jiān)督下由學(xué)生自主管理，“卓越計(jì)劃”的學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)室上課的任何其他時(shí)間到實(shí)驗(yàn)室調(diào)試程序，學(xué)生可根據(jù)自己的空閑時(shí)間自主安排時(shí)間上機(jī)調(diào)試程序，這樣極大的調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，為學(xué)生創(chuàng)造了良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

5）為了提高對學(xué)生的考核和評價(jià)方式的準(zhǔn)確性和公平性，總評成績由平時(shí)成績和考核成績組成。平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績包括考勤、預(yù)習(xí)報(bào)告、動手能力和實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告。其中動手能力是在實(shí)驗(yàn)過程中逐個(gè)檢查學(xué)生是否是獨(dú)立完成的，能否正確回答實(shí)驗(yàn)老師對相關(guān)知識點(diǎn)的提問，是否有抄襲等；考核成績是根據(jù)考試題目的要求，在實(shí)驗(yàn)老師的監(jiān)督下，要求學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。在規(guī)定的考試時(shí)間內(nèi)，根據(jù)學(xué)生完成的程度，由老師給出實(shí)驗(yàn)考試成績等級。通過這些手段盡量做到對學(xué)生的評價(jià)公平、準(zhǔn)確。

3 結(jié)語

通過上述實(shí)踐改革，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法日趨合理，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更加完善，教學(xué)質(zhì)量不斷提高。既培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，使學(xué)生深入理解、掌握各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法的基本知識；同時(shí)又培養(yǎng)了學(xué)生分析、解決問題的能力，使學(xué)生能夠?qū)⒌湫偷臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)用到實(shí)際問題中，提高學(xué)生編寫程序的能力，奠定了學(xué)生開發(fā)大型軟件的基礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]林健.“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”通用標(biāo)準(zhǔn)研制[J].高等工程教育研究，2010（4）.

[2]林健.“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”通用標(biāo)準(zhǔn)詮釋[J].高等工程教育研究，2014（1）.

[3]楊慧.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2009（3）：189-190.

[4]陳壽宏.項(xiàng)目教學(xué)法實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中的應(yīng)用[J].科技視界，2013（13）.

[責(zé)任編輯：楊玉潔]