算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革探索

湖北民族學(xué)院信息工程學(xué)院　向　靜

算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門核心基礎(chǔ)課，也是一門理論和實(shí)踐緊密結(jié)合的課程。其中涉及大量抽象數(shù)據(jù)類型及算法應(yīng)用，課程教學(xué)既要為學(xué)生打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，又要注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，從而提高學(xué)生的抽象思維和創(chuàng)新能力。而該課程的實(shí)驗(yàn)課是學(xué)生驗(yàn)證、掌握和應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)理論知識的重要途徑。通過實(shí)驗(yàn)解決數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的一些典型問題，既能幫助學(xué)生更好地理解、消化和掌握課堂教學(xué)內(nèi)容，又能在解決實(shí)際問題時(shí)，使學(xué)生學(xué)會如何把算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)更好地結(jié)合，靈活的運(yùn)用，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。結(jié)合作者多年的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)及我校實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀，我們就算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容設(shè)置和教學(xué)方法進(jìn)行了研究和分析，希望為探索算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供思路。

1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

和重視度不夠。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)偏多，綜合設(shè)計(jì)性和探索創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)偏少，影響學(xué)生探討問題的積極性和創(chuàng)新能力的提高，學(xué)生雖然完成實(shí)驗(yàn)，但是實(shí)踐工作量嚴(yán)重不足。另外實(shí)踐教學(xué)體系不完善，實(shí)驗(yàn)教學(xué)缺乏過程監(jiān)督和管理，老師的指導(dǎo)僅限于在實(shí)驗(yàn)室的課內(nèi)時(shí)間，時(shí)間和空間上的局限使得學(xué)生在實(shí)踐過程中不能及時(shí)解決遇到的問題，導(dǎo)致問題越積越多，從而失去學(xué)習(xí)信心。

（4）實(shí)驗(yàn)考核方式單一

我們對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的考核主要是通過實(shí)驗(yàn)報(bào)告，雖然上機(jī)實(shí)驗(yàn)有一定的過程控制，但由于實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)有限，教師精力有限，同學(xué)之間、師生之間缺乏交流，教師很難真正了解學(xué)生對知識與技能的實(shí)際掌握情況，單憑實(shí)驗(yàn)報(bào)告并不能客觀真實(shí)地反映學(xué)生的實(shí)際實(shí)驗(yàn)情況。因此，實(shí)驗(yàn)考核手段單一不合理，不能全面體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。

由于算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容抽象，邏輯性強(qiáng)，學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和主動性不夠，教學(xué)效果不理想，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中普遍存在以下問題：

（1）理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)脫節(jié)

算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程涉及的知識面廣、理論抽象、程序復(fù)雜。在整個教學(xué)過程中，教師往往注重講授理論知識，而忽視了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與實(shí)際應(yīng)用的結(jié)合。同時(shí)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中的各個知識點(diǎn)之間的聯(lián)系性較弱。所以面對繁雜的知識點(diǎn)，學(xué)生難以快速地將實(shí)際問題和相應(yīng)知識點(diǎn)聯(lián)系起來，構(gòu)建算法的框架，編寫可執(zhí)行的程序，導(dǎo)致在實(shí)驗(yàn)過程中毫無頭緒，從而造成畏難情緒。時(shí)間越長，學(xué)生的挫敗感越重，有的學(xué)生逐漸對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程失去興趣，這樣對學(xué)生專業(yè)素質(zhì)、應(yīng)用及創(chuàng)新能力的提高都有影響。

（2）學(xué)生語言基礎(chǔ)和算法設(shè)計(jì)基礎(chǔ)薄弱

我校數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)選用C 語言作為實(shí)驗(yàn)平臺，學(xué)生在學(xué)習(xí)C語言時(shí)，很多語法問題理解的不透徹，如：動態(tài)分配函數(shù)、指針調(diào)用、函數(shù)參數(shù)傳遞等。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)理論課程教學(xué)中采用類C語言作為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的描述語言，很多問題只有算法思路而無具體程序代碼。因此，學(xué)生在編程實(shí)現(xiàn)的過程中常出現(xiàn)很多編譯調(diào)試錯誤，而且很多無法自行解決，從而較大的影響了自主編程的積極性。學(xué)生把重心放在語法錯誤的調(diào)試上，而偏離了對算法核心思想的理解。

（3）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)形式化

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容一般都沿用了好幾屆。很多學(xué)生上機(jī)時(shí)，沒有按要求提前作預(yù)習(xí)和準(zhǔn)備，而是直接進(jìn)入編譯環(huán)境編寫程序。學(xué)生對問題思考的不深入，對算法設(shè)計(jì)缺乏耐心，整個實(shí)驗(yàn)過程投入度

2.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

針對以上數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中存在的問題，提出了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的幾點(diǎn)想法和建議，以此為契機(jī)推動數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革：

（1）實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容層次化

實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的內(nèi)容層次和學(xué)生的層次設(shè)計(jì)，可以把實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為三個層次，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、拓展性實(shí)驗(yàn)和綜合設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，每個層次針對不同能力的學(xué)生。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)給出了算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中各種具體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本操作的實(shí)現(xiàn)，可以很好地幫助學(xué)生理解教材中的算法，褪去算法的抽象性，順利地從理論過渡到實(shí)踐。拓展性實(shí)驗(yàn)是針對課程內(nèi)容中的某個知識點(diǎn)進(jìn)行具體應(yīng)用，以解決簡單的實(shí)際問題，面向?qū)W有余力的學(xué)生。綜合設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，服務(wù)于學(xué)生進(jìn)行階段性的實(shí)踐活動。其中精選的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容具有典型性，且每個問題強(qiáng)調(diào)應(yīng)用教材中相應(yīng)的若干知識點(diǎn)解決問題，具有一定的設(shè)計(jì)量和難度，通過綜合實(shí)訓(xùn)培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行復(fù)雜程序設(shè)計(jì)的能力和分析解決問題的能力。綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目可以采用小組的形式完成，這樣也有利于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

（2）實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法多樣化

實(shí)驗(yàn)教學(xué)要想取得令人滿意的教學(xué)效果，必須綜合運(yùn)用多種教學(xué)手段。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)提前布置給學(xué)生，并以文檔的形式對相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行說明，這樣在實(shí)驗(yàn)課上學(xué)生就有充足的時(shí)間調(diào)試程序并向老師請教答疑。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，教師應(yīng)在實(shí)驗(yàn)前對所涉及的相關(guān)知識點(diǎn)及操作流程進(jìn)行講解，讓學(xué)生做到有的放矢，不至于盲目展開實(shí)驗(yàn)。拓展性實(shí)驗(yàn)，教師可以采用啟發(fā)式教學(xué)，對關(guān)鍵技術(shù)方案進(jìn)行指點(diǎn)，以幫助學(xué)生快速構(gòu)建算法框架。拓展性實(shí)驗(yàn)的主要對象為動手能力較強(qiáng)的學(xué)生，通過啟發(fā)式教學(xué)，能夠更大程度上激發(fā)該類學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和鉆研精神。對于綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，教師采用項(xiàng)目管理的模式教學(xué)，按照軟件工程的流程，帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行需求分析、確定實(shí)施步驟和計(jì)劃并確定小組成員的分工。多種教學(xué)方式的綜合運(yùn)用，將對不同基礎(chǔ)的學(xué)生因材施教，取得意想不到的效果。

（3）實(shí)驗(yàn)管理模式和考評體系合理化

由于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多，實(shí)驗(yàn)課時(shí)少，很多實(shí)驗(yàn)任務(wù)需要學(xué)生利用課余時(shí)間完成?？梢酝ㄟ^合理整合利用機(jī)房資源，適當(dāng)開放機(jī)房讓學(xué)生在課余時(shí)間完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。還可以構(gòu)建數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)平臺，將相關(guān)實(shí)驗(yàn)案例、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、源程序代碼以及習(xí)題和答案等教學(xué)資源發(fā)布在平臺上，師生就能通過實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)平臺進(jìn)行互動，并進(jìn)行輔導(dǎo)答疑和在線討論。實(shí)驗(yàn)考核方式要嚴(yán)謹(jǐn)而靈活，實(shí)驗(yàn)評價(jià)體系要公正合理，要能真實(shí)客觀地反映學(xué)生的能力和水平。對于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)結(jié)果，學(xué)生要能做出簡單分析。拓展性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生要有設(shè)計(jì)思路，算法框架，程序代碼和正確運(yùn)行結(jié)果。綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目可以采取小組現(xiàn)場演示答辯的考核方式。

3.結(jié)束語

文章針對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的相關(guān)問題，從實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，實(shí)驗(yàn)管理模式和實(shí)驗(yàn)考核評價(jià)體系等方面提出了相應(yīng)的改革措施。經(jīng)過在我校實(shí)踐，已取得了一定的教學(xué)效果。實(shí)驗(yàn)教學(xué)最大的改進(jìn)在于實(shí)驗(yàn)課程從課堂到課外的延伸，能使大部分學(xué)生真正體會到自己動手編程的樂趣，使學(xué)生學(xué)有所獲，學(xué)有所成。真正能夠起到算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這門課的承上啟下的作用，為學(xué)生后續(xù)專業(yè)課的深入學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。當(dāng)然，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中還有很多問題值得探討，在以后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中我們還將繼續(xù)進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化和改進(jìn)。

[1]唐佐俠,孫春志.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與探索[J].商丘師范學(xué)院學(xué)報(bào),2017,33(3):103-104.

[2]劉曉靜等.以創(chuàng)新人才培養(yǎng)為目標(biāo)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2014,31(11):184-187.

[3]陳紅梅等.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)方法探索[J].當(dāng)代教育理論與實(shí)踐,2015,7(4):66-68.