摘要:論述數(shù)據(jù)結構課程的性質,指出目前課程教學過程中存在的一些問題致使學生對學習本課程失去興趣。針對課程的特點和我們的教學經(jīng)驗,從教學內容的組織、師資隊伍的建設、教學模式的改革、實踐環(huán)節(jié)的加強等方面論述數(shù)據(jù)結構精品課程的組織與建設。
關鍵詞:數(shù)據(jù)結構;精品課程;課程建設;課程教學
精品課程建設是教育部“高等學校教學質量與教學改革工程”的重要組成部分,是貫徹落實《教育部關于加強高等學校本科教學工作提高教學質量的若干意見》精神,進一步更新教育觀念,提高教學質量和人才培養(yǎng)質量的關鍵[1]。精品課程建設是教育新理念的體現(xiàn),是新時代教學手段的具體運用,是各種教學資源的開發(fā)與整合,是學生自主學習、探究學習的窗口,是實施素質教育的新途徑[2]。精品課程的建設有利于優(yōu)質教育資源的傳播和利用,也是我國教育事業(yè)的一次大的改革[3]。如何正確理解精品課程內涵、探索實現(xiàn)精品課程的科學途徑,對確保這一質量工程的順利進行具有重要意義[1]。
數(shù)據(jù)結構是計算機專業(yè)的核心基礎理論課,在整個專業(yè)知識體系中占據(jù)非常重要的地位[4]。通過學習數(shù)據(jù)結構課程,不僅要為后續(xù)課程打好基礎,而且要進一步提高學生的數(shù)據(jù)抽象能力和程序設計能力。數(shù)據(jù)結構課程概念多、方法多、邏輯性強、實踐性強,這些特點決定了教與學的難度大,其教學水平和效果又將直接影響后續(xù)課程的學習以及學生程序設計實踐能力的提高[5]。但是許多學生對于數(shù)據(jù)結構的概念、知識理解不夠,思考分析能力還處于一個較低的水平,所以不少學生反應數(shù)據(jù)結構是比較難學的一門課[6]。這些年來,我校各級領導對數(shù)據(jù)結構課程非常重視,加大力度進行組織建設,特別是在教學內容組織、師資隊伍建設、教學模式改革、實踐環(huán)節(jié)加強以及共享資源的開發(fā)等方面,具體論述如下。
1教學內容的組織
數(shù)據(jù)結構作為計算機專業(yè)的核心基礎課,主要思想是問題求解的理論與方法、抽象和設計的理論與方法等[4]。于是我們將課程內容分為概念表述、構建數(shù)據(jù)模型、算法設計與實現(xiàn)3個層面,突出數(shù)據(jù)組織方法與算法的實現(xiàn)技術,以適應不同層次的教學需求。采用面向對象的思想方法介紹數(shù)據(jù)結構的相關理論與方法,貫穿程序設計的思想觀點,引入抽象數(shù)據(jù)類型的概念及其基本性質,重點培養(yǎng)學生的數(shù)據(jù)抽象能力,突出構造性思維訓練,強化程序抽象能力和數(shù)據(jù)抽象能力的培養(yǎng)。
在教學過程中,我們圍繞抽象數(shù)據(jù)類型,采用面向對象的思想觀點,從基本概念、基本結構、基本方法來講解教學內容,并貫穿了計算機專業(yè)的一些問題求解方法。使用熟悉的C語言作為算法描述語言,便于學生把注意力集中在算法的理解上。通過給出用C語言實現(xiàn)抽象數(shù)據(jù)類型的方法,使數(shù)據(jù)結構的表示容易理解。采用定義、存儲以及典型算法實現(xiàn)來展開教學內容,并引導學生提高實際的應用能力。
我們在組織教學內容的時候注意知識點的前后呼應,而不是以簡單的流線形式呈現(xiàn)[7]。通過實踐證明,這樣可以幫助學生在學習新知識的同時復習以前的知識。例如有關排序知識,在程序設計課中已經(jīng)學習了冒泡排序、選擇排序,在數(shù)據(jù)結構課中又學習直接插入排序、希爾排序、歸并排序、快速排序、堆排序等;這些排序算法可以應用于現(xiàn)實生活的很多地方,學生成績的排序、大學食堂買飯菜的排隊等;同學們在學習新的排序算法的同時可以復習以前的排序算法;還可以在自己熟悉的應用問題中實現(xiàn)各種排序算法,并對它們分析比較,收到很好的教學效果。
2師資隊伍的建設
教學質量的優(yōu)劣取決于課程負責人、主講教師的教學水平和整體的能力[8]。課程建設需要有一支結構合理、綜合能力強的教學師資隊伍;建設學術水平高、教學水平高的師資隊伍是保證課程教學質量的關鍵。因此精品課程的建設過程也是篩選和培養(yǎng)一流教學師資隊伍的過程。通過精品課程的建設,我們組建了一支由8名教師組成的結構合理、綜合能力強的教學師資隊伍,其中高級職稱3人,中級職稱4人,初級職稱1人。教學隊伍中所有老師具有碩士或博士學位;年齡呈現(xiàn)梯隊結構,其中30歲以下的2人,40歲以上的2人。
本課程的教學師資隊伍中不但有主持過多項科研、教研項目的教授,也有教學經(jīng)驗豐富的主講教師,并配有動手能力強的專職實驗教師。在課程建設過程中注重對青年教師的培養(yǎng),通過“傳、幫、帶”的辦法,使青年教師走上主講教師的崗位,逐步挑起教學重擔;鼓勵中青年教師參加相關領域的師資培訓學習、參加科研和教研活動等,逐步提高他們的綜合能力。
3教學模式的改革
我們主要選擇并推廣精選案例(Selected Cases)、扼要講解(Briefly Explain)、任務驅動(Task-Driven)的教學模式,簡稱SBT教學模式[9]。
第一步,任課教師在深入鉆研數(shù)據(jù)結構教材的基礎上,根據(jù)課程的教學目的精心選擇教學案例。所選案例既能反映教學內容要表達的思想,又能讓學生容易理解。因此要求教師明確數(shù)據(jù)結構課程的教學目的:學生通過本課程的學習掌握如何根據(jù)問題的需求合理地組織數(shù)據(jù),在計算機中有效地存儲數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)[10];通過該課程的實踐環(huán)節(jié),對學生進行程序設計的訓練,鞏固加深對數(shù)據(jù)結構的理解,提高綜合運用本課程所學知識的能力,培養(yǎng)學生獨立思考、分析問題和解決問題的能力[11]。
第二步,任課教師對教學內容進行概括,結合教學案例進行簡單扼要地分析講解,使學生理解有關概念、掌握有關操作。在教學過程中注意啟發(fā)學生思考問題、分析問題,引導學生解決問題,提高學生的實際動手能力。
第三步,任課教師給學生布置具體課外任務,通過學生獨立完成具體的課外任務來實施教學。其中課外任務的提出可以結合學生的特點和興趣,使學生按自己的需求去學習,從而培養(yǎng)出獨立思考、勇于創(chuàng)新的自學能力[12]。
例如在講解哈夫曼編碼的內容時,我們一般先講一個簡單易懂的實例。學生很快就能理解哈夫曼樹的構造過程以及具體的哈夫曼編碼形成過程。然后引導學生理解哈夫曼樹的存儲和哈夫曼編碼的存儲。在學生掌握了這些存儲結構之后,再結合實例講解哈夫曼樹的構造算法、哈夫曼編碼的求解算法。最后布置課后作業(yè)完成一個求解哈夫曼編碼的實例程序,大多數(shù)學生能夠按時完成任務,教學效果良好。
4加強實踐環(huán)節(jié)
數(shù)據(jù)結構實驗應能達到如下基本目標:培養(yǎng)學生應用數(shù)據(jù)結構基本知識來分析問題、解決問題的綜合能力;幫助學生建立計算機問題求解的意識,主要是通過認識數(shù)據(jù)結構在問題求解中的地位來完成這種認識的建立;訓練學生用系統(tǒng)的、規(guī)范的觀點來進行計算機問題的分析、設計、編碼等[13]。
首先,改善實驗條件。在各級領導的大力支持下,我們更新了計算機專業(yè)實驗機房;實驗所需軟件都能在新學期開學之前完成安裝調試;每個實驗室配備一名維護人員,負責實驗室的運行與維護;設備完好率99%以上,實驗開出率100%。除了規(guī)定的上機實驗以外,提倡學生自己課余時間上機練習。為此,學院設有兩個開放實驗室,配備專門的實驗指導老師對學生免費開放。機房內計算機專業(yè)學生身影不斷,有的在復習教師的課堂教學內容,有的在閱讀網(wǎng)上的參考資料,有的在下載教師布置的作業(yè),有效促進了良好學風的形成。
其次,加強實驗管理。在開學之初,主講教師與各班學習委員確認課內上機時間,并通知到每一個學生,實驗指導書、教材、習題集同時發(fā)到每個學生。每個學生必須完成教學大綱規(guī)定的8個實驗項目,實驗成績占30%;所有實驗實現(xiàn)1人1組;實驗前安排1次答疑;學生上機前必須完成預習,寫出完整的源程序,準備好上機步驟和調試數(shù)據(jù)。在實驗過程中遇到學生提問時,老師給學生一些提示信息,盡量讓學生自己將程序調試通過;實驗后要交實驗報告;教師批改后評定成績,不合格的學生必須重做。
第三,注重課程設計。課程設計是對所學知識的鞏固提高,是培養(yǎng)科研能力的重要環(huán)節(jié)。引導學生搞好課程設計的關鍵是選好題目與做好課程設計的準備工作。而課程設計題目的選擇要和所學知識緊密聯(lián)系,又與學生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)密切相關。通過課程設計積極引導學生參加課外科技活動、校級省級程序設計大賽、大學生創(chuàng)新項目的探索等,以提高學生程序設計能力。
5共享資源的開發(fā)
建設精品課程的目的是通過為學生提供優(yōu)質的教學資源來提高教育質量。我們在課程建設中使用網(wǎng)絡技術手段,建設了精品課程網(wǎng)站。精品課程網(wǎng)站由以下幾個部分主成:課程介紹、課程負責人、課程特
色、申報材料、教學大綱、課件與教案、教學錄像、教學論壇等。其中課件與教案就是教師上課使用的課件和教案,方便學生在不同時間、不同地點進行下載,然后根據(jù)自己的需要進行自主化的學習。任課教師還把自己的實驗程序、常見問題分析、習題解答等內容放到網(wǎng)上,供同學們學習參考。
6結語
隨著計算機技術的不斷發(fā)展,教學改革也在逐步深入,這必將對數(shù)據(jù)結構課程的教學提出更高的要求。因此精品課程的建設是一項長期的工作,也是一項綜合的系統(tǒng)工程。在今后的課程建設過程中,我們要用先進的教育理念武裝自己,不斷擴充新的教學內容,完善教學網(wǎng)站,強化實踐教學環(huán)節(jié),為學生提供更多優(yōu)質教學資源,培養(yǎng)出更多更好的符合社會需求的應用型人才。
參考文獻:
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