浅谈《数据结构》课程的教学研究

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  1 引言
  
   在计算机专业中,《数据结构》是一门核心专业基础课程,是该专业的必修课程,在本专业的课程体系中起着承上启下的重要作用。因此学好数据结构课程对学生的专业素质的提高有着极其重要的作用,能有效地提高学生的计算机理论认知水平和实践能力,使学生能从现实世界中的问题中抽象出一个适当的数学模型,然后在计算机上用相应的数据结构来表示,再设计一个针对该数学模型的算法进行编程调试,最后获得问题的解答。本课程的教学目标不仅要培养学生在软件设计方面严密的逻辑思维和数据抽象能力,更要培养学生在软件设计领域科学的思维方式。但由于课程包含着许多的理论内容,隐含着许多的技术和方法,相对《数据库系统》等应用课程来说,更抽象和枯燥,特别是它具有一个显著的特点——实践应用性,学生学习时有相当的难度。若是在该门课程的教学中使用单一的教学模式,是较难让学生真正掌握该门课程的。
  
  2 教学现状
  
   目前,许多高等院校数据结构课程主要是c语言版、c 版或Java版的数据结构,主要的教学内容是基本的数据结构及相应操作算法的实现。但实际的教学效果并不是很好,主要的原因在于:
   (1)课程的衔接欠妥。c语言程序设计是数据结构的前导课程之一,学生对它的熟悉掌握程度,直接关系到数据结构课程的教学效果。C语言本身的灵活性,对于刚刚学完C语言程序设计的学生而言,运用不一定很自如。另外,C语言难点就是指针、函数、数组作为函数参数以及结构体类型等,而数据结构课程教学过程中主要运用这些知识点来分析、解决问题的。
   (2)教学的方式欠佳。传统的教学方式是以教师为中心,教师利用“粉笔 黑板 书本”进行“教”,学生利用“笔 书本 耳朵”进行“学”,其信息的获取主要是依赖于书本上的记载和老师的讲解,是形式单一的封闭系统,如图1所示。在数据结构的教学中,均是采用“讲解概念一算法分析一算法编写一习题”的方式,教学以老师“教”为主导,学生在老师的指导下完成相应内容的学习,从而达到教学目標,学生基本上处于被动的接受状态,主动性不强。
  
   (3)实践的力度欠缺。大多数计算机课程的学习强调边学边做,由于课程学时数的限制,实验课程的内容主要是将理论课程中的内容赋予实现,简单地说,就是将理论课中所授的算法依样画瓢似地在个人机上实现。对于大部分被动学习的学生来说就不能将所学知识进行扩展和应用,更不用说提高自身的创新能力了。
   以上的几个影响教学效果的原因,主要是由现存的教学体系结构和教学模式引起,必须对相应的教学体系结构和教学模式进行改革才能提高数据结构课程教学的质量。
  
  3 教学策略研究
  
  3.1 教材选择
  国内比较经典的数据结构教材当属清华大学出版社出版的严蔚敏主编的《数据结构》,该书中的算法都堪称经典。但是对于刚接触数据结构的学生而言,该书缺乏实用性的例子,而且算法对于他们来讲也比较抽象,建构主义理论认为学习是新旧知识的联系,学生在原有的认知结构中没有关于算法的认知。直接讲算法,学生很难实现新旧知识的联系,他们更习惯于看完整的代码,以至于学生普遍反映该书比较难,看不懂。因此,根据所确定的课程定位与培养目标,我们结合教学、科研实践和多年主讲本课程的体验,在总结国内外优秀教材的基础上,根据教学大纲的要求,既强调理论性又强调工程性与实用性,自己编写了适应高职高专教学需要的《数据结构导论》教材,该书2010年由中国人民大学出版社出版。这套教材结构规范,条理清晰,案例化教程,每个小节先给出一个与本节相关知识点的实例,然后再讲解这节的知识要点。教材中讲授的程序和算法都是用完整的代码来介绍,学生理解起来比较容易,非常适合72学时的教学要求,同时本套教材还配备了完整的实验实训指导书,方便教师授课和同学学习。
  
  3.2 理论教学
   1、讲好首堂课
   《数据结构》课程讲授的第一堂课,并不急于介绍理论,而是强调应用,通过介绍数据结构在实际生活中的应用来激发学生的学习兴趣。如班级成绩管理问题,如何组织姓名、编号、各科成绩等数据,才能快速实现查找、插入、删除等操作。旅游线路设计问题,假如你想去北京、上海旅游,怎样安排线路以求花费最少楼房建设问题,如何施工以求工期最短,打印机中的队列应用,可以解决打印机速度慢于计算机的问题,避免了数据丢失或打印次序混乱在人工智能领域,将涉及到广义表、树、各种有向图等的应用。以上实际应用贴近生活,学生都比较熟悉,兴趣一下子激发了起来,想学好这门课的愿望有了,形成了一个良好的开端。
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