摘要：從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)目的和教學(xué)內(nèi)容出發(fā)，在分析教學(xué)難點(diǎn)的基礎(chǔ)上，從實(shí)踐的角度提出如何克服教學(xué)難點(diǎn)、提高大學(xué)生課堂教學(xué)參與度和保證教學(xué)效果的教學(xué)方法。結(jié)合實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的改進(jìn)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)取得了更好的成效。
　　關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；課堂教學(xué)；教學(xué)方法
　　
　　隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)應(yīng)用深入到社會各個(gè)領(lǐng)域，一些復(fù)雜的實(shí)際問題需要處理大量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)研究的重要性日趨顯現(xiàn)。在計(jì)算機(jī)中怎樣才能有效地表示(存儲)這些數(shù)據(jù)及其相互聯(lián)系，使之能夠在相關(guān)的處理程序中有效地用來模擬和解決問題，這就是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程討論的中心問題[1]。
　　1教學(xué)目的
　　著名的計(jì)算機(jī)科學(xué)家Niklaus.Wirth提出“算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)=程序”的公式，由此可見，算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之于程序設(shè)計(jì)的重要性。算法是程序的邏輯抽象，是解決某類客觀問題的數(shù)學(xué)過程；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也稱信息結(jié)構(gòu)，它具有邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)兩個(gè)層面上的涵義。把客觀事物自身所具有的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)稱之為邏輯結(jié)構(gòu)，例如家族譜系是一個(gè)樹型邏輯結(jié)構(gòu)；把邏輯結(jié)構(gòu)在計(jì)算機(jī)中的具體實(shí)現(xiàn)稱之為物理結(jié)構(gòu)，例如樹型邏輯結(jié)構(gòu)是用指針表示還是使用數(shù)組實(shí)現(xiàn)。
　　算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是相輔相成、密不可分的。若把數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)喻為建筑工程中的建筑設(shè)計(jì)圖，那么算法就是工程中的施工流程圖，它們呈相互依托的關(guān)系。因此，在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的教學(xué)過程中，不僅要教會學(xué)生如何設(shè)計(jì)良好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，提高復(fù)雜程序設(shè)計(jì)的能力，還應(yīng)該培養(yǎng)其算法分析與設(shè)計(jì)能力。
　　另外，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)學(xué)科的專業(yè)基礎(chǔ)理論課，是計(jì)算機(jī)學(xué)科的核心課程之一。它介于數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)硬件和軟件三者之間，是操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、編譯系統(tǒng)等計(jì)算機(jī)學(xué)科的核心課程以及相關(guān)的應(yīng)用軟件開發(fā)的重要基礎(chǔ)。
　　2教學(xué)內(nèi)容
　　根據(jù)教學(xué)目的和考研大綱要求，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程需要介紹幾種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在計(jì)算機(jī)中的存儲、操作和實(shí)現(xiàn)，介紹部分算法(如排序、遞歸)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。主要內(nèi)容如下。
　　1) 深刻理解線性表，能夠應(yīng)用相關(guān)知識點(diǎn)解決實(shí)際問題。
　　2) 比較棧(FILO)和隊(duì)列(FIFO)的特點(diǎn)，考慮棧和隊(duì)列的順序和鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)，利用堆?；蜿?duì)列的特性，將它們作為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，支持實(shí)際問題求解算法的設(shè)計(jì)。例如用棧解決遞歸問題，用隊(duì)列解決緩沖區(qū)和調(diào)度問題等。
　　3) 掌握樹、二叉樹的各種性質(zhì)、樹和二叉樹的不同存儲結(jié)構(gòu)、森林、樹和二叉樹之間的轉(zhuǎn)換及前中后三種遍歷方式、線索化二叉樹、二叉樹的應(yīng)用(二叉排序樹、平衡二叉樹和Huffman樹)等，還要能進(jìn)行相應(yīng)的遞歸的和非遞歸的算法設(shè)計(jì)。
　　4) 識記圖以及基于圖的各種定義，存儲方式。熟練掌握圖的深度遍歷，廣度遍歷算法，以及基于圖的其他算法(最小生成樹求解，拓?fù)渑判騿栴}，關(guān)鍵路徑問題，最短路徑問題)。
　　5) 理解靜態(tài)查找與動(dòng)態(tài)查找的含義及比較它們的區(qū)別；掌握平均查找長度ASL的概念，B-樹的概念，B+樹的概念以及Hash表相關(guān)的概念。掌握順序表、鏈表、二叉樹上的查找方法和學(xué)會計(jì)算各種查找方法的算法復(fù)雜度。
　　6) 排序既是重點(diǎn)，又是難點(diǎn)。排序算法眾多，
　　有內(nèi)排序和外排序之分。記住各種不同算法的定義，特征及復(fù)雜度分析。
　　3教學(xué)難點(diǎn)
　　目前，“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”在我國已不僅僅是計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，也是其他非計(jì)算機(jī)專業(yè)的主要選修課之一。然而，學(xué)生認(rèn)為這門課學(xué)習(xí)起來相當(dāng)困難，具體原因如下。
　　1) 課程高度抽象，需要數(shù)理邏輯、圖論、集合論和代數(shù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。
　　2) 概念多，內(nèi)容廣，算法編寫復(fù)雜。
　　3) 前驅(qū)課程教學(xué)不足。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)需要運(yùn)用許多前驅(qū)課程沒有涉及到的知識，缺乏這些知識使教師在解答問題時(shí)困難重重，學(xué)生自學(xué)也困難重重。
　　4) 課堂教學(xué)參與度下降，缺乏學(xué)習(xí)主動(dòng)性。一方面，因?yàn)?，學(xué)生知識積累不夠或者教師教學(xué)方法不新穎，所以學(xué)生不容易聽懂課堂教學(xué)內(nèi)容，導(dǎo)致其課堂教學(xué)參與度的下降；另一方面，程序設(shè)計(jì)難度增加，使得上機(jī)難度加大，導(dǎo)致程序通過率低，實(shí)驗(yàn)效果差，學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性下降學(xué)。
　　4教學(xué)方法與手段
　　針對教學(xué)中出現(xiàn)難點(diǎn)問題，我們要改善教學(xué)方法，利用多媒體設(shè)備輔助教學(xué)手段，提高教學(xué)的趣味和學(xué)生課堂的參與度。同時(shí)，還要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的編程能力，提高學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。
　　4.1突出教學(xué)重點(diǎn)與分散教學(xué)難點(diǎn)
　　在教學(xué)過程中，教師對易懂的內(nèi)容可以點(diǎn)到為止，對比較抽象的重點(diǎn)、難點(diǎn)問題可以精講細(xì)講，借助多媒體設(shè)備將重點(diǎn)難點(diǎn)的細(xì)節(jié)內(nèi)容用動(dòng)畫形式演示，讓這部分內(nèi)容更形象、生動(dòng)，讓學(xué)生更容易接受。
　　教學(xué)重點(diǎn)是指數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的基本概念、算法思想等。而算法正確選擇的前提就在于對基本概念的把握，因此，對概念的講解一定要清楚、準(zhǔn)確、完全。對于比較抽象的重點(diǎn)概念，教師要弱化理論并結(jié)合多種教學(xué)方式和手段去講深講透，用學(xué)生能夠接受的方式去介紹，從而起到分散難點(diǎn)、化難為易的效果，使學(xué)生真正理解概念的含義并掌握算法的實(shí)質(zhì)。對于典型問題的分析，教師應(yīng)把理論問題與實(shí)際應(yīng)用問題聯(lián)系起來講解，加強(qiáng)課程的生動(dòng)性和直觀性，進(jìn)而使學(xué)生更加明確結(jié)構(gòu)與算法的作用，提高學(xué)生運(yùn)用算法和解決實(shí)際問題的能力。
　　教學(xué)難點(diǎn)是指學(xué)生不易理解和容易出錯(cuò)的地方。學(xué)生和教師的理解會有些差異，所以教師要調(diào)查了解，以作業(yè)、課堂提問、電子郵件等各種形式和學(xué)生進(jìn)行溝通，確定課程的難點(diǎn)內(nèi)容。在難點(diǎn)確定之后，教師要分析難點(diǎn)究竟難在何處？是因?yàn)楦拍畛橄蟛灰渍莆眨€是因?yàn)樗惴ㄋ枷霃?fù)雜不易理解，或是容易混淆不易區(qū)別？然后研究解決問題的方法。對于抽象的東西應(yīng)該形象化、直觀化地進(jìn)行講解，對于復(fù)雜的內(nèi)容應(yīng)注意其條理性，對于易于混淆的內(nèi)容宜盡量采用對比法加于區(qū)別，做到化難為易。
　　4.2教學(xué)方法研究
　　在課堂講授中，教師起到的是提綱挈領(lǐng)、組織和引導(dǎo)的作用。教師要明確授課的目的，及解決什么問題，而通過什么途徑達(dá)到這個(gè)目的是非常重要的。在教學(xué)的過程中，教師應(yīng)該從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，通過實(shí)際問題的分析，理解教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。那么究竟采用什么教學(xué)方法，才能更好地培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣呢？
　　采用基于“問題”的教學(xué)方法。把數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的知識點(diǎn)轉(zhuǎn)化為某個(gè)問題的求解，用“問題”組織教學(xué)，使學(xué)生在解決問題中掌握知識的發(fā)生、發(fā)展過程以及知識結(jié)構(gòu)和運(yùn)用規(guī)律[2]。在教學(xué)過程中，采用以學(xué)生為主體、以問題為中心的模式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的求知欲，提高他們的積極性和主動(dòng)性。在教學(xué)過程中，教師要自始至終都圍繞問題而展開教學(xué)活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生不斷發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題并最終解決問題，培養(yǎng)學(xué)生探索問題和解決問題的能力，更有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
　　4.3靈活應(yīng)用多媒體設(shè)備輔助教學(xué)
　　多媒體設(shè)備這種現(xiàn)代化教學(xué)手段在教學(xué)過程中充當(dāng)著越來越重要的角色，它集聲音、圖像、視頻和文字等媒體為一體，具有形象性、多樣性、新穎性、趣味性、直觀性、豐富性等特點(diǎn)，能產(chǎn)生直觀逼真的教學(xué)效果。如果能將傳統(tǒng)的教學(xué)手段和現(xiàn)代化教學(xué)手段結(jié)合起來教學(xué)，那么，教學(xué)效果會事半功倍。例如順序表的第i個(gè)位置插入一個(gè)新元素，首先通過多媒體設(shè)備動(dòng)畫演示插入元素的過程：1)判斷順序表的存儲空間是否已滿，若已滿，則進(jìn)行“溢出”處理；2)檢查i值是否超出所允許的范圍，若超出，則做“超出”處理；3)將順序表的第i個(gè)元素以及它后面的所有元素均后移一個(gè)位置；4)將新的元素寫入到空出的第i個(gè)元素位置上；5)順序表的長度加1。然后在黑板上根據(jù)演示過程寫出插入算法的偽代碼，最后又可以在多媒體設(shè)備上顯示出插入算法用高級語言實(shí)現(xiàn)的程序。通過這種邊看動(dòng)畫演示邊講解插入操作來引導(dǎo)同學(xué)們的思路，讓課堂活躍起來。
　　
　　4.4提高學(xué)生課堂參與度
　　影響學(xué)生課堂參與的因素很多。一方面，由于受到傳統(tǒng)文化的影響，在學(xué)生眼里，老師的答案一定是正確的，學(xué)生只是盲目接受老師的觀點(diǎn)而不會主動(dòng)思考或表達(dá)自己的觀點(diǎn)。另一方面，學(xué)生課堂參與的動(dòng)機(jī)是被動(dòng)的、被給予的、被要求的或受條件驅(qū)使的[3]。
　　要提高學(xué)生課堂參與度，教師可以從學(xué)習(xí)興趣、教學(xué)方法、教學(xué)技巧三個(gè)方面進(jìn)行教學(xué)。提高學(xué)習(xí)興趣是這三個(gè)方面中最重要的環(huán)節(jié)，如果學(xué)生有主動(dòng)學(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī)，他們將比較容易參與課堂教學(xué)。吸引學(xué)生產(chǎn)生興趣的方法多種多樣，如一堂有趣的緒論課、一節(jié)生動(dòng)的CAI課，甚至老師的著裝、流利的普通話、幽默風(fēng)趣的話語等。
　　要提高學(xué)生課堂參與度，教師還要有合適的教學(xué)方法，高超的教學(xué)技巧，可以采用基于“問題”的教學(xué)方法，而在教學(xué)過程中，還可以采取提問全班同學(xué)、個(gè)別提問、回答學(xué)生問題、學(xué)生間互相問答并做出評論等教學(xué)手段，將學(xué)生的注意力吸引到課堂。
　　4.5加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，提高算法設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)能力
　　數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程不僅邏輯性強(qiáng)，而且極抽象，大部分內(nèi)容無法通過理論課知識直觀表現(xiàn)出來。因此，在授課的同時(shí)，教師還要引導(dǎo)學(xué)生利用上機(jī)實(shí)驗(yàn)來加強(qiáng)理論到實(shí)踐的轉(zhuǎn)化。只有通過實(shí)驗(yàn)才能發(fā)現(xiàn)利用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解決實(shí)際應(yīng)用問題的有效方法，從而提高學(xué)生分析和解決問題的能力。
　　在實(shí)際教學(xué)過程中，實(shí)驗(yàn)是學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課
　　程的一大難關(guān)。一方面，因?yàn)閿?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容較多，學(xué)生沒有完全理解前面所學(xué)的知識，而新的知識又接踵而至，問題堆積致使學(xué)生實(shí)驗(yàn)內(nèi)容很難完成。另一方面，因?yàn)閷W(xué)生對程序設(shè)計(jì)語言掌握得不熟練，大部分學(xué)生只是掌握了程序設(shè)計(jì)語言基本知識，應(yīng)用基本知識去解決問題的能力有限，所以實(shí)驗(yàn)課對學(xué)生來說有相當(dāng)?shù)碾y度。
　　要解決這個(gè)問題，我們可以從兩個(gè)方面著手。
　　1) 考慮學(xué)生編程能力的差異，將實(shí)驗(yàn)設(shè)置成必做和選做實(shí)驗(yàn)。這兩類實(shí)驗(yàn)都由授課教師結(jié)合相關(guān)知識點(diǎn)設(shè)計(jì)。前者比較容易，主要在于幫助學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識；后者有一定的難度，主要在于幫助學(xué)生提高算法設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)能力。
　　2) 在理論課教學(xué)完成后，教師結(jié)合實(shí)際給學(xué)生布置一些有具體應(yīng)用背景的實(shí)驗(yàn)題目，允許學(xué)生根據(jù)個(gè)人的興趣選做其中的實(shí)驗(yàn)題目，充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性?？紤]到實(shí)驗(yàn)的難度允許學(xué)生分組合作完成。分組合作并不意味著拷貝某個(gè)能力強(qiáng)的學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而是體現(xiàn)同學(xué)間互相幫助，共同進(jìn)步的精神，融入團(tuán)隊(duì)合作的軟件開發(fā)模式中去，使學(xué)生分析和解決問題的能力得到進(jìn)一步的提高。
　　5結(jié)語
　　數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程讓學(xué)生學(xué)習(xí)到面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的基本思想，進(jìn)一步鞏固和提高C++編程能力，并養(yǎng)成良好的程序設(shè)計(jì)習(xí)慣，對學(xué)生編程能力的發(fā)展有直接的影響。我們從實(shí)踐的角度出發(fā)，探討教學(xué)難點(diǎn)，就是要改善教學(xué)方法并從手段上去克服教學(xué)難點(diǎn)，希望學(xué)生不僅能掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本知識，也具備解決實(shí)際問題的能力。
　　參考文獻(xiàn)：
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