數(shù)據(jù)結構課程案例式教學初探①

鄭馨++江偉

摘 要：數(shù)據(jù)結構是介于數(shù)學、計算機硬件和計算機軟件之間的核心課程，在計算機科學與技術專業(yè)課程體系中占據(jù)非常重要的地位。由于數(shù)據(jù)結構是一門理論性與實踐性很強的專業(yè)基礎課，所以教學難度相對較大。針對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)結構教學存在的問題，該文就案例式教學、實驗設計和過程性考核三個方面對數(shù)據(jù)結構課程教學進行了初步探索。

關鍵詞：數(shù)據(jù)結構 案例教學 教學研究

中圖分類號：G719.21 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）06（c）-0182-02

數(shù)據(jù)結構課程不僅是一般程序設計的基礎，也是操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、軟件工程、編譯原理、人工智能等后續(xù)課程的重要基礎。數(shù)據(jù)結構課程是一門理論與實踐并重、綜合性很強的課程，教學難度大：（1）課程內容豐富、概念抽象，理論知識枯燥，對抽象思維能力要求高；（2）以設計實現(xiàn)高性能算法為目的，對編程能力與分析解決問題的能力要求高。

1 數(shù)據(jù)結構教學存在的問題

1.1 教學模式過于陳舊

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)結構教學一般采用“課堂集中教學+機房實踐”的教學模式。課堂上，以教師為主，學生為輔：教師枯燥地講，從頭到尾不斷地對課本上零散的理論知識點進行講解；學生被動地聽、機械地學，缺乏師生互動，課堂氣氛沉悶。學生學習興趣不濃，主動學習能力和創(chuàng)新性思維能力無法提高，無法達到理想的教學效果。

1.2 實驗設計不夠系統(tǒng)

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)結構實驗通常以驗證性的單元小實驗為主，學生按照設定好的步驟進行復制性的實驗。盡管與課本上的知識點聯(lián)系緊密，基礎差的學生也能較容易實現(xiàn)，但其缺點更加明顯，既與書中內容重復，無法調動學生動手實踐的積極性，又無法體現(xiàn)知識的系統(tǒng)性和整體性，以及處理大規(guī)模數(shù)據(jù)的時間復雜度和空間復雜度，還容易使學生學完數(shù)據(jù)結構仍感覺云里霧里，不能從軟件設計的角度高屋建瓴地理解數(shù)據(jù)結構的意義，從而導致學生的主動思維能力、工程化能力和團隊合作能力都沒有得到訓練。

1.3 考核方式過于傳統(tǒng)

目前數(shù)據(jù)結構課程的考核仍以期末試卷成績等終結性考核為主，忽視了過程性考核的重要性。一考定分數(shù)的考核方式，使得很多學生只在臨考前突擊復習理論知識、死記硬背就可以通過考核；而對平時的課堂討論、隨堂測驗、提高型附加題、課程實訓等平時學習不夠重視，在課外投入的時間更是非常有限。一方面極易導致學完就忘或知識水平仍停留在紙上談兵上，學習的主動性、編程能力、解決實際問題的能力等始終得不到鍛煉。

2 針對現(xiàn)狀進行的教學方法探索和實踐

針對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)結構課程教學存在的問題，該文對數(shù)據(jù)結構課程案例式教學方法進行了如下初步探討。

2.1 采用案例式教學，提高學習興趣

2.1.1 精心設計案例，寓教于樂

興趣是學生最好的老師，在數(shù)據(jù)結構課程中引入案例教學法，可以將枯燥乏味的理論知識放到實際情境中，激發(fā)學生的學習熱情，使學生喜歡學習、主動學習，在課外投入大量的時間自主學習。再在章節(jié)結束時對該案例進行啟發(fā)式教學和課堂討論，利用已學知識解決該問題，既達到學以致用，又實現(xiàn)復習和總結的目的。

2.1.2 啟發(fā)式教學，引導學生主動學習

除了理論知識的講授以外，教師需要帶著批判性的眼光、站在一個客觀的角度上，通過不斷的提問引出問題、啟發(fā)學生分析問題、解決問題以及問題遷移，營造學生自主學習的環(huán)境。在這個過程中，可以結合多種現(xiàn)代化教學手段輔助教學，將書中抽象枯燥的靜態(tài)文字轉化為形象生動的動畫效果，立體化、全方位將不同知識點直觀地展現(xiàn)給學生，從而幫助學生更具象地理解并消化知識。

2.1.3 課堂討論，鼓勵學生參與教學

可以先通過分組討論得出每一組的方案，再讓學生通過投票自行選出最佳的方案，最后再將該方案與教師拿出的方案進行對比分析并比較優(yōu)劣。既鼓勵學生獨立思考與團隊合作，讓每個學生都積極參與其中；又可以增強學生自主學習與分析問題的能力；還可以通過模仿和對比，在實踐中深刻理解理論知識、快速獲得提高。

2.2 設計綜合性實驗，鼓勵一題多解

在實驗內容的設計上，可以分別設計應用性的單元實驗和綜合實驗。

2.2.1 單元實驗設計

單元實驗以驗證每個章節(jié)的理論內容為主。為了降低重復性、提升趣味性、培養(yǎng)學生的工程思維能力，單元實驗可以設計成一個完整的軟件開發(fā)過程。如線性表實驗對應學生成績管理系統(tǒng)，棧實驗對應停車場管理系統(tǒng)等。不僅可以提高學生動手實踐的興趣，還可以提高學生軟件編程實踐能力。針對不同水平的學生，還可以通過設置不同難度的實驗，分層次提高不同水平學生的編程能力。

2.2.2 綜合實驗設計

應用性的綜合實驗可以選取趣味性強的、難易適中的、能夠一題多解的實驗題目。例如，迷宮問題可以用棧的深度優(yōu)先搜索和隊列的廣度優(yōu)先搜索等多種算法解決；貪吃蛇游戲設計中，貪吃蛇的移動可以用順序表、單鏈表、循環(huán)隊列、鏈隊列等不同線性結構的插入和刪除操作解決。選擇一題多解的題目，可以使學生具有一定的發(fā)揮空間，啟發(fā)學生從不同角度、通過不同思路、利用不同數(shù)據(jù)結構，解決同一個問題，從而鍛煉學生的創(chuàng)造性思維；同時，大量使用對比，同類邏輯結構之間、同類存儲結構之間反復對比，使學生可以深入理解與吃透每個章節(jié)的重要概念與重要算法。另外，綜合性實驗的完成需要學生主動思考、查閱資料、團隊合作，因此，可以全面提升學生分析問題能力、編程能力、測試能力、組織文檔能力，以及團隊協(xié)作的能力。

2.3 加強過程性考核，鼓勵健康競爭

2.3.1 綜合測評方式

采用多種形式的綜合測評方式，降低終結性考核的比重，提升過程性考核的重要性。數(shù)據(jù)結構課程的綜合考評成績由平時成績、實驗考察、期末考試組成。平時成績包括考勤、隨堂測驗、課堂表現(xiàn)和作業(yè)等，實驗考察包括單元實驗和綜合實驗，其中單元實驗考察包括課堂表現(xiàn)和實驗成績，綜合實驗包括答辯成績和報告成績，期末考試包括筆試和機試。細致的考核標準的制定可以督促學生重視平時學習，積極參與課堂教學，培養(yǎng)良好的學習習慣，實驗考核比重的加大可以引導學生多動手多實踐，從而徹底改變學生心中固有的重考試輕平時、重理論輕實踐的錯誤觀念。

2.3.2 完善激勵措施

為了促進學生取得更大的進步，需要一套行之有效的激勵措施。第一，如舉手發(fā)言、完成加分作業(yè)和實驗、發(fā)表課程論文、參與程序設計競賽等均可以在總評成績上直接獲得相應的加分，充分調動學生的學習積極性和主動性。第二，對大型綜合實驗劃分不同的角色，如編程人員、文檔人員和匯報人員，不同角色可以獲取不同比例的分數(shù)，鼓勵學生分工協(xié)作。第三，實驗成績公開透明，所有學生都可以隨時看到每個人的實驗成績，培養(yǎng)學生健康的競爭心理，化壓力為動力，在競爭中共同進步。

3 結語

數(shù)據(jù)結構是一門理論與實踐并重的專業(yè)基礎課，其目的在于培養(yǎng)學生的抽象思維能力和程序設計能力。為了培養(yǎng)學生自主學習能力和創(chuàng)新性思維，該文圍繞案例式教學模式、綜合性實驗設計和過程性考核與激勵機制三個方面對數(shù)據(jù)結構課程教學方法進行了探索，并取得了良好的教學效果。隨著信息化時代的發(fā)展，還需要不斷探索新的教學方法，對每個具體的教學實施環(huán)節(jié)繼續(xù)深入優(yōu)化，培養(yǎng)高素質計算機人才。

參考文獻

[1] 程玉勝.數(shù)據(jù)結構與算法：C語言版[M].中國科學技術大學出版社，2015.

[2] 譚定英，陳平平，劉慧玲.以問題為中心的案例教學法在數(shù)據(jù)結構與算法課程中的應用[J].計算機教育，2013（12）：50-53.

[3] 陳越，何欽銘，馮雁.“數(shù)據(jù)結構”綜合性課程設計教學探索與實踐[J].計算機教育，2008，68（8）：56-57.