數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程第一堂課設(shè)計(jì)

劉合兵　尚俊平　翁梅

[摘 要]數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是計(jì)算機(jī)類專業(yè)的核心必修課程，在整個(gè)專業(yè)教學(xué)體系中占有重要地位。以上好數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程第一堂課為切入點(diǎn)，通過(guò)教師自我介紹、課程內(nèi)容介紹和學(xué)習(xí)方法指導(dǎo)等幾個(gè)方面來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，能調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和自主探究能力。講好第一堂課對(duì)建立師生良好關(guān)系、增強(qiáng)課堂教學(xué)管理和提高教育教學(xué)質(zhì)量有著深刻的意義。

[關(guān)鍵詞]數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；課堂教學(xué)；教學(xué)設(shè)計(jì)

[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2017）03-0029-02

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是計(jì)算機(jī)類專業(yè)的核心必修課程，在整個(gè)專業(yè)教學(xué)體系中占有重要地位。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)內(nèi)容涉及構(gòu)筑計(jì)算機(jī)求解問(wèn)題的兩大基石：刻畫(huà)實(shí)際問(wèn)題中信息及其關(guān)系的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，描述問(wèn)題解決方案的算法。[1]數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生縝密的邏輯思維能力和數(shù)據(jù)抽象能力，把數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法理論與編程實(shí)踐相結(jié)合，并在軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中靈活運(yùn)用。學(xué)好數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程對(duì)操作系統(tǒng)、編譯原理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等后續(xù)課程的學(xué)習(xí)以及培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力等方面起著至關(guān)重要的作用。如何講好數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程，一直是各高校計(jì)算機(jī)教師研究探索的熱門(mén)課題。俗話說(shuō)“好的開(kāi)端是成功的一半”，第一堂課的教學(xué)設(shè)計(jì)至關(guān)重要。好的開(kāi)端能激發(fā)學(xué)生對(duì)課程的興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使其產(chǎn)生強(qiáng)烈的求知欲，從“要我學(xué)”變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”，從而為教師有序、有效展開(kāi)課程教學(xué)奠定良好的基礎(chǔ)。[2]

本文從以下幾個(gè)方面具體討論如何上好數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第一堂課。

一、教師自我介紹

教師給學(xué)生的第一印象很重要。第一堂課教師第一次接觸學(xué)生，自我介紹必不可少。自我介紹的內(nèi)容主要包括介紹教師的姓名、學(xué)院、辦公地點(diǎn)、移動(dòng)電話等，可以把微信、QQ或E？鄄mail等其他聯(lián)系方式告訴學(xué)生，還可以組建數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程學(xué)習(xí)的QQ群或微信群，學(xué)生遇到問(wèn)題后可以在群里討論，也可以通過(guò)電話、E？鄄mail等與教師單獨(dú)聯(lián)系。教師愿意做學(xué)生的朋友，學(xué)生在學(xué)習(xí)上、生活上、思想上需要教師幫助時(shí)，可及時(shí)與教師聯(lián)系。教師的積極態(tài)度能夠?qū)W(xué)生產(chǎn)生積極的影響，有助于與學(xué)生建立良好的師生關(guān)系，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺(jué)性。

二、課程介紹

（一）課程定位

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是計(jì)算機(jī)類專業(yè)的核心必修課程，美國(guó)ACM/IEEE CC-2005課程體系將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法類課程列為核心課程之首。我國(guó)教育部計(jì)算機(jī)教育指導(dǎo)委員會(huì)“計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)規(guī)范”2006中明確把數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法列入計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)相關(guān)學(xué)科專業(yè)的本科必修基礎(chǔ)課程。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是對(duì)前導(dǎo)課程（如C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)等）的深入和擴(kuò)展，能為進(jìn)一步學(xué)習(xí)其他專業(yè)課程打下基礎(chǔ)。課程中的排序算法及基本的樹(shù)、圖等非線性結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本功，B+樹(shù)、散列（Hash）等高級(jí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是后續(xù)如操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、編譯原理、圖形圖像等專業(yè)課程的基礎(chǔ)。

（二）主要內(nèi)容

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程描述的是按照一定邏輯關(guān)系組織起來(lái)的待處理數(shù)據(jù)元素的表示及相關(guān)操作，涉及數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)的運(yùn)算，內(nèi)容非常豐富。

常見(jiàn)的邏輯關(guān)系包括線性結(jié)構(gòu)、樹(shù)形結(jié)構(gòu)、圖結(jié)構(gòu)和文件結(jié)構(gòu)。常見(jiàn)的存儲(chǔ)方法有順序方法、鏈?zhǔn)椒椒?、索引方法和散列方法。建立在?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之上的有效運(yùn)算是問(wèn)題求解的核心，如排序、檢索等。在介紹課程內(nèi)容時(shí)，應(yīng)把相應(yīng)章節(jié)的學(xué)時(shí)分配一并列表展示，并簡(jiǎn)明扼要地向?qū)W生介紹課程的重點(diǎn)難點(diǎn)，借助多媒體課件以動(dòng)畫(huà)的形式給學(xué)生演示鏈表、棧、隊(duì)列以及排序等操作，幫助學(xué)生理解，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（三）學(xué)習(xí)目標(biāo)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生學(xué)會(huì)分析數(shù)據(jù)對(duì)象的特征，掌握數(shù)據(jù)組織方法和計(jì)算機(jī)的表示方法，初步掌握算法時(shí)間、空間分析的技巧，培養(yǎng)學(xué)生針對(duì)問(wèn)題的應(yīng)用背景進(jìn)行分析，選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，從而培養(yǎng)高級(jí)程序設(shè)計(jì)技能。學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)明確了，才會(huì)不懈努力，朝著目標(biāo)一直前行。

（四）教材及參考書(shū)

教材是供教學(xué)用的資料，如課本、講義等。第一堂課應(yīng)明確數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教材，簡(jiǎn)要介紹教材的特點(diǎn)、作者信息等，比如我們采用的是嚴(yán)蔚敏主編、清華大學(xué)出版社出版的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》。同時(shí)給學(xué)生們列出一些必要的參考書(shū)籍，這對(duì)課程學(xué)習(xí)能起到補(bǔ)充拓展的作用。

三、學(xué)習(xí)方法指導(dǎo)

在學(xué)生了解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的重要性、所用教材及參考資料后，就要告訴學(xué)生如何去做才能學(xué)好這門(mén)課程。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程要培養(yǎng)學(xué)生結(jié)合實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)有效算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的能力，學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)必須經(jīng)過(guò)大量的實(shí)踐，在實(shí)踐中體會(huì)構(gòu)造性思維方法，掌握數(shù)據(jù)組織與程序設(shè)計(jì)的技術(shù)。通過(guò)扎實(shí)的、大量的基礎(chǔ)訓(xùn)練，學(xué)生才能靈活地運(yùn)用問(wèn)題抽象、數(shù)據(jù)抽象、算法抽象來(lái)分析問(wèn)題，應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法來(lái)設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的程序，完成創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的訓(xùn)練。[3]

（一）課前預(yù)習(xí)，課后總結(jié)，吃透教材

課程內(nèi)容主要包含數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法設(shè)計(jì)與分析的基本知識(shí)，各種基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、相應(yīng)的算法以及應(yīng)用等。理解掌握基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法的關(guān)系很重要。程序的時(shí)間和空間效率，不僅與數(shù)據(jù)的組織方式有關(guān)系，也跟算法設(shè)計(jì)的巧妙程度有關(guān)系。在學(xué)習(xí)中要把握好預(yù)習(xí)、聽(tīng)課、實(shí)驗(yàn)、復(fù)習(xí)、總結(jié)五個(gè)環(huán)節(jié)，吃透教材，把握住算法的本質(zhì)。通過(guò)預(yù)習(xí)，可以提高學(xué)生的主體意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力，進(jìn)而提高課堂學(xué)習(xí)效率。課后的總結(jié)則能讓學(xué)生自覺(jué)地回顧課堂內(nèi)容，深入地學(xué)習(xí)和領(lǐng)會(huì)課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)，完成課后作業(yè)或練習(xí)題，從而提高數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)效果。

（二）多讀代碼，實(shí)現(xiàn)算法，理解思路

教育部計(jì)算機(jī)專業(yè)教育指導(dǎo)委員會(huì)“中國(guó)計(jì)算機(jī)本科專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報(bào)告”、“計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)規(guī)范”等都明確地強(qiáng)調(diào)了實(shí)踐教學(xué)和學(xué)生動(dòng)手能力培養(yǎng)的重要性。程序設(shè)計(jì)解決問(wèn)題往往有多種方法，且不同方法之間的效率可能相差甚遠(yuǎn)。在學(xué)習(xí)過(guò)程中要讓學(xué)生擺脫畏難情緒，不怕有問(wèn)題，多讀、多寫(xiě)、多調(diào)試，及時(shí)總結(jié)。學(xué)生只有通過(guò)豐富的練習(xí)題和應(yīng)用案例才能增強(qiáng)對(duì)理論的感性認(rèn)識(shí)，從而明白這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為什么存在以及在什么情況下可以最好地解決什么樣的問(wèn)題。

（三）充分利用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行課外拓展

1.圖書(shū)館資源

圖書(shū)館擁有豐富的文獻(xiàn)資源，是學(xué)校的文獻(xiàn)信息資源中心，也是學(xué)生的第二課堂。學(xué)校圖書(shū)館有豐富的藏書(shū)，通過(guò)網(wǎng)上書(shū)目查詢系統(tǒng)可以檢索到與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程有關(guān)的圖書(shū)，如《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)典型題解》、《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上機(jī)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》等。圖書(shū)館還有各種文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)，如超星數(shù)字圖書(shū)館，可以在線閱讀電子圖書(shū)；有萬(wàn)方、中國(guó)知網(wǎng)（CNKI）、維普等數(shù)據(jù)庫(kù)，可以查閱期刊、會(huì)議等學(xué)術(shù)論文。在課堂上教師可以演示利用圖書(shū)館中的中國(guó)知網(wǎng)（CNKI）檢索系統(tǒng)檢索相關(guān)論文，讓學(xué)生學(xué)會(huì)檢索查找文獻(xiàn)資源，這樣可以拓展學(xué)習(xí)資料，避免課程學(xué)習(xí)僅限教材的情況。多讀書(shū)，可以讓學(xué)生擴(kuò)大視野，打開(kāi)思路，培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。

2.課程資料及論壇

互聯(lián)網(wǎng)是信息發(fā)布和傳播的重要平臺(tái)。網(wǎng)絡(luò)資源包羅萬(wàn)象且更新及時(shí)，使用方便，不受時(shí)間的限制，其中涉及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的教學(xué)資料、技術(shù)論壇等數(shù)不勝數(shù)。課程資源主要有國(guó)家精品課程資源網(wǎng)、MOOC學(xué)院、中國(guó)大學(xué)MOOC、學(xué)堂在線，以及國(guó)外MIT等開(kāi)設(shè)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相關(guān)課程。而與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相關(guān)的論壇則更多，比較突出的如CSDN論壇的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法版塊、ITeye綜合技術(shù)論壇的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)版塊等。[4][5]在介紹課程資源及論壇的同時(shí)，教師可以簡(jiǎn)單介紹百度或必應(yīng)搜索引擎的用法，讓學(xué)生掌握利用搜索引擎查找相關(guān)資料的技能。

四、結(jié)語(yǔ)

在高校的課堂里，大學(xué)生要接觸不同門(mén)類的學(xué)科。教師在引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中能起到關(guān)鍵的作用。第一堂課既是師生之間的初次見(jiàn)面，也是大學(xué)生對(duì)教師及課程的初步了解與把握。良好的開(kāi)端是課程成功的基礎(chǔ)，上好第一堂課，意義重大。對(duì)教師而言，上好第一堂課，會(huì)使學(xué)生對(duì)該門(mén)課程產(chǎn)生首因效應(yīng)，在課程的興趣、理解、運(yùn)用等方面產(chǎn)生積極影響，可以使教師對(duì)學(xué)生加深了解認(rèn)識(shí)，有助于教師對(duì)教學(xué)安排進(jìn)行合理配置，為今后的課程教學(xué)奠定良好的基礎(chǔ)。對(duì)學(xué)生而言，上好第一堂課可以使學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)，提升學(xué)生對(duì)課程的認(rèn)同感，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 張銘，耿國(guó)華，陳衛(wèi)衛(wèi)，等.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程教學(xué)實(shí)施方案[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2011（3）：56-60.

[2] 張永翊.上好大學(xué)里的第一堂課[J].中國(guó)成人教育，2008（20）：131-132.

[3] 劉合兵，尚俊平.《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程的教學(xué)研究與實(shí)踐[J].內(nèi)江科技，2008（12）：72，49.

[4] 尚俊平，劉合兵.在專業(yè)課教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的信息素質(zhì)[J].計(jì)算機(jī)教育，2010（8）：14-16.

[5] 何明瑞.大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程“第一堂課”的教學(xué)目的[J].軟件導(dǎo)刊，2012（1）：185-187.

[責(zé)任編輯：陳 明]