獨立學院?？茢?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學的改革和探討

闡述獨立學院人才培養(yǎng)目標，分析數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程在實際教學過程中存在的問題，并提出了解決的辦法，探討在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學上的一些改革和創(chuàng)新想法。

一、引言

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不僅是計算機專業(yè)的核心基礎(chǔ)課之一，也是數(shù)據(jù)庫、操作系統(tǒng)等專業(yè)課的重要前導課，是一門實踐性很強的課程，廣泛應用于信息科學、應用數(shù)學和各種工程技術(shù)領(lǐng)域。因此，它是計算機專業(yè)本科自考和研究生考試的必考課程，也是計算機專業(yè)畢業(yè)生參加企業(yè)面試、筆試時最常涉及的內(nèi)容之一。但是，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容豐富且抽象難懂，學習難度較大。針對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學中的問題，試圖探索一個適應于獨立學院?？齐A段學生的教學模式，實現(xiàn)最有效和最優(yōu)化的教學改革方案。

二、獨立學院數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學目標

獨立學院的教學目標是培養(yǎng)擁有高職業(yè)技能的綜合應用型人才，各課程的教學目標則應以這個目標為中心。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學目標是：使學生透徹理解各類數(shù)據(jù)對象的特點，掌握數(shù)據(jù)的組織方式和實現(xiàn)方法，進一步培養(yǎng)算法設(shè)計能力，能夠選擇和設(shè)計良好的數(shù)據(jù)組織方式解決實際問題的能力。

三、獨立學院專科學生的特點

不同的學生群體有不同的特點。對于獨立學院的專科生來說，他們共有的特點是：第一，都有較成熟的思想，開始考慮自己的就業(yè)和升學深造問題，會思考現(xiàn)在的學習與個人前途的聯(lián)系，對重要的課程會傾注更多的學習熱情和時間；第二，養(yǎng)成自學習慣的學生不多，自我控制能力不是很強，容易受外界因素的影響，遇到困難容易放棄；第三，基礎(chǔ)知識稍顯薄弱，有一定的邏輯思維能力，但不是很強；第四，容易厭倦理論知識的學習，課堂上能保持集中注意力的時間較短，但有較強的社會活動能力，愛好實踐活動。第五，學習的主觀能動性不是很強，需要適當?shù)亩酱??；谶@些差異和特點，需要根據(jù)學生的情況探索符合實際的教學模式，真正做到因材施教。

四、課程教學中存在的主要問題

1. 前導課程不扎實。多數(shù)高校的培養(yǎng)方案選擇C語言作為學生第一門學習的程序設(shè)計語言，它是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的前導課程。學生對C語言的掌握和熟練程度，直接關(guān)系到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學效果。由于編程思想和一般思維方式的區(qū)別，使得C語言對初入大學的學生來說，是一門學習難度大，不易掌握的課程。學生對數(shù)組、結(jié)構(gòu)體、指針這三種數(shù)據(jù)類型的認識和理解不深、對函數(shù)的使用不熟悉。而這些內(nèi)容正是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的重要基礎(chǔ)。

在課程計劃上，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)通常安排在C語言之后的一個學期。在學生本來就對C語言掌握不扎實的情況下，經(jīng)過一個長假，學生對C語言的許多基本概念更加模糊不清。因此，在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的教學中往往需要花費大量時間重新介紹這些知識，使得教學效果大打折扣。特別是學生看到這么多的代碼，產(chǎn)生畏懼感，從心理上認定自己學不好，喪失了學習數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的興趣和信心。

2. 實踐環(huán)節(jié)重視程度不夠。在與學生的交流中，很多學生反映算法能理解，或者閱讀現(xiàn)成的程序能理解，但是由自己轉(zhuǎn)化成編程語言實現(xiàn)很困難，從而產(chǎn)生嚴重的挫敗感?，F(xiàn)行的教學計劃中實驗課時明顯不足，而且形式單調(diào)，很難調(diào)動起學生上機實驗的積極性，導致應用能力差。

五、課程教學改革

要使學生學好數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，首要解決的問題是：“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有什么用”。只有這個問題得到解決，學生才有學習的動力和興趣。因此，在課程教學中要始終貫穿一個主線：“有什么用”以及“怎么用”。根據(jù)獨立學院的培養(yǎng)目標和?？茖W生的特點，需要運用靈活的教學方式，精心組織教學內(nèi)容，特別加強實踐教學，引導學生從被動接受轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W習。

1. 鞏固前導課程，探索教學新模式。針對學生C語言學習不扎實的問題，可以在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)開課初期，利用實驗課進行C語言專題復習，鞏固數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法中常用到的數(shù)組、函數(shù)、指針、結(jié)構(gòu)體這些知識點。教學實踐證明這樣的專題復習對學生后續(xù)的學習幫助很大，有利于學生對算法的理解和應用。除了開設(shè)專題復習，在平時的教學中教師需要適時的對學生沒有掌握牢的C語言知識點進行鞏固和講解。

將C語言和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程有機地結(jié)合起來是一個新的嘗試?？尚械淖龇ㄖ皇浅闪⒄n程群，由同一位老師講授C語言和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程。實踐的對比證明，這種方式具有明顯的優(yōu)勢。教師在C語言教學階段，有意識地加強學生對數(shù)據(jù)類型的理解，在介紹算法的時候穿插數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概念；在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學階段，由于教師熟悉學生C語言學習情況，可以有針對性的進行講解和練習。下一步的嘗試是：將C語言和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)開設(shè)在同一學期，前半段C語言，后半段數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，使知識的銜接更緊湊。在條件成熟的情況下，最終將C語言和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)融合成一門課，互相促進，相輔相成。

應該向?qū)W生說明，學習數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不是進行單純的程序設(shè)計，它的重點是在理解數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)、存儲結(jié)構(gòu)等基本概念的基礎(chǔ)上建立算法，是提高運用計算機解決實際問題的方法和能力，包括實際問題分析、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述、求解方法設(shè)計、程序?qū)崿F(xiàn)等多個步驟。強調(diào)通過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中算法的理解和實現(xiàn)，是一個再次提高編程能力的機會，幫助學生建立學習信心。

2. 采用范例教學，突出實用性。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這門課程主要介紹線性結(jié)構(gòu)、樹形結(jié)構(gòu)和圖形結(jié)構(gòu)這三大基本結(jié)構(gòu)的邏輯結(jié)構(gòu)、存儲結(jié)構(gòu)和基本操作，這些理論知識涉及的概念、算法比較多，自成體系并且很抽象。學生如果不理解這些概念則很難記住，更談不上應用，很快失去學習信心。因此，上好第一節(jié)課非常關(guān)鍵。通過引用和學生生活聯(lián)系緊密的、有趣的問題，闡明數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)研究的對象，激發(fā)學生的學習熱情。例如排隊購票的線性結(jié)構(gòu)，人機對弈的樹結(jié)構(gòu)，哥尼斯堡七橋問題的圖結(jié)構(gòu)等。首先讓學生明確“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有什么用”，在今后的教學過程中，將理論知識與實際應用結(jié)合，總是從生活中的范例著手，引出要研究的對象，再進一步解決“怎么用”的問題。除了縱向由淺入深的教學，還要進行橫向的對比教學。在學習新內(nèi)容的同時，通過對比，不斷重溫已學過的內(nèi)容，這對專科階段的學生是很有效的教學手段。

對知識背景人物進行介紹，學生既感興趣，也備受鼓舞，還活躍了課堂氣氛。例如介紹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的奠基人Donald.E.Knuth、圖論的創(chuàng)立者歐拉、最短路徑Dijkstra算法的設(shè)計者Dijkstra等，這些科學家在青年時代就已經(jīng)在學術(shù)上做出了巨大貢獻。激勵學生珍惜時間，建立克服困難的信心。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)容多而雜，對?？茖W生來說，在課程教學中應該控制好內(nèi)容的深度和廣度，對教材中的內(nèi)容進行取舍，突出重點。例如，特別加強線性表的存儲結(jié)構(gòu)：順序存儲方式和鏈式存儲方式的講解和練習，因為這兩種存儲結(jié)構(gòu)貫穿整個教學過程；引導學生比較各種存儲方式的優(yōu)缺點，讓學生掌握使用哪種存儲結(jié)構(gòu)是合適的。對于學生倍感困難的算法學習，采用先用自然語言描述，再用偽代碼描述，最后用計算機語言實現(xiàn)的方式。

3. 變“宣講課”為“互動課”，增強主動性。?？茖W生對于理論性強的內(nèi)容會很快失去學習興趣，并且能集中注意力的時間短。教師如果不注意學生的反應，只在講臺上進行“宣講”，學生既沒有學會知識，又浪費了寶貴的課堂教學時間。為了使學生能夠保持學習注意力，需要增加課堂互動環(huán)節(jié)，讓學生參與到課堂教學中來，可以采用多種方式：（1）教師不斷提出問題，引導學生分析問題，讓學生解決問題，最后由教師總結(jié)。（2）教師布置任務，學生單獨或組成小組完成任務，再由教師評價效果，激勵式教學。

這些方式有利于保持教師與學生的互動，提高學生的學習積極性和學習效率。學生通過完成任務得到成就感；通過教師的評價和其他同學的肯定，滿足了自我表現(xiàn)的要求，從而確立了學習的信心和不斷追求進步的良性循環(huán)，挖掘出更大的潛力。同時也增強了團隊合作的能力。

4. 增加口試環(huán)節(jié)，增強靈活性。專業(yè)課口試，是國外很多大學最常使用的考試方法?？谠嚥坏梢詸z驗學生最真實的學習效果，同時也鍛煉了學生應變能力和口頭表達能力，對學生將來就業(yè)和升學面試是一個很好的鍛煉?？谠嚨臅r間一般在10至30分鐘，可以采取一對一或一對多的方式進行，但一組最多不超過5人?？谠嚂r，由教師隨機提出問題，指定學生回答，或由學生自由回答，教師進行記錄。對有分歧的答案，教師請學生進行辯論和說服，由學生達成一致意見后再由教師進行評價。口試完畢后，教師對共性的錯誤進行講解和輔導，并將口試成績計入平時成績。

口試有利于教師了解學生的真實學習情況，針對每個學生的特點促進個性化學習，進一步增加了師生間的交流?？谠嚟h(huán)節(jié)對于性格比較內(nèi)向、學習稍差的學生尤為有效，他們充分解決了自己的疑問，同時也感受到了教師的重視，在后續(xù)的學習中表現(xiàn)出很強的學習動力，提高了與同學交流的能力。

5. 運用多媒體手段，增強生動性。制作精良的課件可以生動、形象、靈活的呈現(xiàn)算法執(zhí)行的過程和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化。例如：鏈表的插入、刪除過程，二叉樹的構(gòu)造過程，圖的最短路徑等，可以通過動畫將每一步的變化表示出來，并且配合上與這個變化相對應的關(guān)鍵C語句操作。通過視覺的刺激進一步增強學生對概念的理解，將抽象的內(nèi)容具體化，讓學生明白每一個操作可以用怎樣的C語句來實現(xiàn)，而不是一段段枯燥的、靜態(tài)的代碼。除了電子課件，教師還應指導學生使用網(wǎng)絡(luò)資源，擴充知識面，深化知識點，跟蹤學科發(fā)展前沿。

6. 重視實踐環(huán)節(jié)，增強多樣性。實踐環(huán)節(jié)包括課后練習、實驗和課程設(shè)計。對于課后練習，布置和各類考試題型相近的習題，教師批改后在課堂上進行集中講解。對于實驗題目的設(shè)計要緊扣教學內(nèi)容，題目的難易程度要照顧到所有學生，分選做題和必做題，讓學生從解決問題的過程中感受到成就感。題目的層次分成驗證性、設(shè)計性和綜合性。

對專科學生來說，實驗課形式采取初期教師演示和講解，學生進行模仿，使每個學生都能動手實現(xiàn)；中期教師提示和分析，學生進行擴展，使學生能夠在一個代碼框架的基礎(chǔ)上進行修改和擴充；后期教師稍作提示，學生進行設(shè)計和實現(xiàn)，使學生獨立完成分析問題、建立模型、形成算法、編程實現(xiàn)這幾個步驟。循序漸進地提高學生的算法設(shè)計和編程能力。要求編寫的程序要有注釋、有容錯處理、能正常運行；實驗結(jié)束后要求撰寫實驗報告，教師對學生的實驗情況做出及時總結(jié)，指出成功之處和不足之處，引導學生改進。課程設(shè)計的題目選擇要結(jié)合實際，以學生經(jīng)過努力能完成課題為度。通過課程設(shè)計，讓學生初步感受到軟件開發(fā)的過程。教師只需適度指導，讓學生在解決問題和困難的過程中積累經(jīng)驗和能力。

六、結(jié)束語

本文根據(jù)獨立學院的培養(yǎng)目標和?？茖W生的特點，提出了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學改革的具體方案，并且在實際教學中提高了教學效果。在今后的教學工作中，還將不斷進行探索，進一步提高教師的教學水平，使學生掌握軟件設(shè)計領(lǐng)域的思維方式，形成良好的程序設(shè)計習慣和扎實的軟件開發(fā)基礎(chǔ)。

（作者簡介：吳佳芬（1981.10-），女，德國卡爾斯魯厄大學信息學（計算機科學）碩士，現(xiàn)任武漢東湖學院計算機科學學院教師，主要從事計算機專業(yè)《C語言程序設(shè)計》、《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》、《.NET程序設(shè)計》和《UML及軟件建?！返日n程教學工作。）