湖北民族學院信息工程學院 向 靜

數(shù)據結構課程的教學研究與改革

湖北民族學院信息工程學院 向 靜

數(shù)據結構是計算機專業(yè)的核心基礎課程，教學的目的就是培養(yǎng)學生針對實際問題在選用數(shù)據結構、設計算法及其實現(xiàn)等方面的基本技能。本文分析了數(shù)據結構課程在教學中存在的一些問題，從更新教學內容、革新教學手段、改進教學方法、加強實踐環(huán)節(jié)等方面對數(shù)據結構課程的建設和教學進行改革，以培養(yǎng)學生算法設計思維和提高算法設計能力。

數(shù)據結構；實踐；改革

1.引言

數(shù)據結構是一門研究非數(shù)值計算的程序設計問題中計算機的操作對象以及它們之間的關系和操作等的學科，歷來就是計算機科學與技術專業(yè)的核心基礎課程，具有理論抽象程度高和應用實踐性強的特點。數(shù)據結構傳統(tǒng)教學存在的主要問題是教學內容陳舊、教學手段單一、教學方法落后、理論和實踐脫節(jié)等。近年來，一些高校已經進行了有益的嘗試和改革，許多教學工作者提出了自己的一些思路，并付諸實踐，取得了很好的效果。由于學校層次的不同和學生自身的差異，我們在借鑒別人教學經驗的同時，有必要針對自身的教學對象，發(fā)揮自身的優(yōu)勢，對數(shù)據結構課程的教學進行深入的研究和探討，以期提高教學質量，培養(yǎng)具有實踐能力和創(chuàng)新能力的應用型人才。

2.數(shù)據結構課程教學中存在的問題

數(shù)據結構課程的特點是概念多、內容廣、邏輯性強、抽象程度高、綜合實踐性強。從多年來學生在本課程的學習和實踐環(huán)節(jié)看，影響學習效果的主要原因大致有以下幾個方面。

（1）前導課程基礎薄弱，語言能力差

數(shù)據結構的前導課為高等數(shù)學、離散數(shù)學、概率論和一門計算機程序設計語言，如C、C++或者Java等，我院采用的教材主要用類C語言描述。學生在前導課程的學習中，由于個體差異、學習態(tài)度等原因，對必備知識掌握不足，特別是程序設計語言能力差，導致在學習過程中存在困難。如C語言中指針的應用、遞歸函數(shù)的調用、內存空間的動態(tài)分配和回收等，這些知識掌握的不牢固或者根本就沒有深入理解，就不能靈活運用，更談不上解決實際問題。

（2）算法設計思維欠缺

算法是對特定問題求解步驟的一種描述，是程序的重要組成部分。學生在解決實際問題時沒有清晰的思路，沒有模塊化的程序設計思想，不能從總體和全局考慮數(shù)據的走向，進而就不能選用合適的數(shù)據結構來組織數(shù)據，處理數(shù)據。特別是在問題的求解沒有可借助的方法時，需要自己構思算法，就要綜合考慮對時間、空間以及其他性能的要求，這對學生在程序設計和軟件工程的規(guī)范性上要求是比較高的。

（3）實踐技能較差

數(shù)據結構是一門理論與實踐并重的課程，對學生的實踐動手能力要求是較高的。由于學生上機訓練時間偏少，實際設計和調試程序的能力較弱，對實踐環(huán)節(jié)沒有充分重視，導致學生實踐能力較差。另外在程序中還經常出現(xiàn)的與指針調用、內存管理等有關的較為隱蔽的錯誤，給程序調試帶來很大的困難。這些不流暢的程序，使他們在實踐中有很大挫敗感，于是逐漸喪失了對該課程的興趣。

3.數(shù)據結構課程的教學改革

針對數(shù)據結構課程在教學和學習中出現(xiàn)的這些問題，我們在實際教學中主要提出了以下一些教改措施。

（1）修訂細化教學大綱，明確教學目標，注意前導后續(xù)課程的銜接，強化學生程序設計基礎

教學大綱為實現(xiàn)課程教學目標提供了依據，教學大綱的設計要能體現(xiàn)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)特征，符合人才培養(yǎng)目標。因此，教學大綱的修訂以人才培養(yǎng)目標為導向，課程設置和課程內容以實現(xiàn)培養(yǎng)目標為主旨和特征構建。在安排數(shù)據結構課程教學內容時，要說明該課程在整個專業(yè)中的作用和地位，復習必備的編程語言基礎知識，并配備一定的習題強化學生的程序設計能力，注意與前導和后續(xù)課程的銜接，介紹具體內容與其他課程的關系，分清主次，避免內容的重復。

（2）改革教學方法，更新教學手段，培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力

根據數(shù)據結構教學大綱，我們自行編寫了教案和課件，課件內容豐富，含有教學目的、教學要求、課程實施方案、課程考核要求、自測練習、作業(yè)和實驗等。特別是教學內容中的算法演示，對數(shù)據結構中的典型算法進行動態(tài)交互式模擬跟蹤，方便學生真切深入地理解算法執(zhí)行過程中各要素的變化情況。

除了課堂教學外，還要充分利用微課、慕課等新興的教學形式，讓學生深刻地理解所學知識，提高學習的效率。同時在深化翻轉課堂教學模式的應用中，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。

（3）加強實踐教學改革，提高學生實踐能力，培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神

在數(shù)據結構課程的學習過程中，學生比較困擾的是理論脫離實踐，對數(shù)據結構潛在的應用價值難以有深刻地認識。在課程建設中，在努力提高課堂教學效果的同時，應下大力氣對上機實驗的內容和要求進行管理。可以通過驗證性實驗、設計性實驗和綜合大型實驗來分層次的提高學生的實踐能力，培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作精神和創(chuàng)新精神。

4.結束語

在數(shù)據結構課程的建設和改革過程中，我們主要著眼于以下幾點：內容深度與廣度的更新，強調了科學方法指導，加強了實踐環(huán)節(jié)，突出了基本技能訓練，革新了教學手段，激發(fā)了學生的學習動機，培養(yǎng)了學生的學習興趣，增強了學生的創(chuàng)新意識，提高了學生的創(chuàng)新實踐能力，使學生思維在靈活性、獨立性、深刻性等方面有所提升，總體來說達到了良好的教學效果。

[1]李曉鴻．“數(shù)據結構與算法分析”研究型實踐教學的探索[J]．實驗研究與探索,2012,31(1):121-125．

[2]張繼新,周德祥．“數(shù)據結構”課程教學中存在的問題及對策[J]．教育研究與實驗,2014(2):153-155．

[3]張彬連,徐洪智．數(shù)據結構課程教學研究[J]．計算機教育,2013(4):30-35．

向靜（1977—），女，講師，碩士，研究方向：計算機及其應用。

湖北民族學院教學研究項目（2016JY013）。