數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)改革思考

高崇志 李 進(jìn) 謝冬青

（廣州大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與教育軟件學(xué)院，廣東 廣州510006）

0 引言

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是計(jì)算機(jī)本科專業(yè)的一門核心課程，討論如何在使用數(shù)據(jù)的時(shí)候有效地組織數(shù)據(jù)。該課程與《程序設(shè)計(jì)》、《算法設(shè)計(jì)》等本科課程有著重要的聯(lián)系，是本科計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門核心課程，在國(guó)內(nèi)有不同版本的教材可以選擇[1-6]。本文討論《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程的教學(xué)內(nèi)容安排、教學(xué)形式、實(shí)驗(yàn)形式、考核形式、教學(xué)關(guān)鍵點(diǎn)等方面的相關(guān)問題，這些問題同時(shí)也在其它課程教學(xué)中存在。通過這些問題的討論，期望為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的進(jìn)一步改革與提高提供思路與借鑒。

1 教學(xué)思考

在下文中，對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的相關(guān)內(nèi)容分項(xiàng)進(jìn)行闡述和探討。

1.1 教學(xué)內(nèi)容安排

教師授課，應(yīng)該對(duì)該門課的核心思想具有很深刻的認(rèn)識(shí)。具體來(lái)說(shuō)，應(yīng)該對(duì)該門課的背景（在整個(gè)計(jì)算機(jī)學(xué)科中的位置與意義）、核心思想、典型技巧（如將典型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模塊化、接口標(biāo)準(zhǔn)化等）、核心內(nèi)容（表、堆棧、隊(duì)列等結(jié)構(gòu)）具有深刻的認(rèn)識(shí)。然后，再有所取舍地安排教學(xué)計(jì)劃。在不同層次的學(xué)校，應(yīng)根據(jù)學(xué)生的水平不同而對(duì)教學(xué)知識(shí)點(diǎn)有所取舍。教學(xué)計(jì)劃最忌諱大而全地按照教材或考研大綱進(jìn)行安排，這樣很容易造成10個(gè)知識(shí)點(diǎn)都有所涉獵，但每個(gè)知識(shí)點(diǎn)學(xué)生都只能理解50%。這樣還不如只深刻地教授3個(gè)核心的知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生可以從這三個(gè)核心的知識(shí)點(diǎn)理解整個(gè)課程的關(guān)鍵與本質(zhì)，同時(shí)可以由自我學(xué)習(xí)的途徑去掌握其它知識(shí)點(diǎn)。現(xiàn)在，許多高校的教學(xué)形式是針對(duì)同一門課程，多個(gè)教師對(duì)不同班級(jí)進(jìn)行教學(xué)，同時(shí)，在期末進(jìn)行統(tǒng)一的期末考試。這種統(tǒng)一的考核形式有利有弊，其利在于可以比較客觀地衡量不同教師的教學(xué)效果；但其弊在于各個(gè)教師傾向于按教學(xué)大綱撒大網(wǎng)式地教學(xué)，因?yàn)榻處焸兒ε陆y(tǒng)一考試中有自己未講到的知識(shí)點(diǎn)而遭到學(xué)生抱怨。久而久之，教師們就會(huì)形成不是按教學(xué)內(nèi)容的核心與重點(diǎn)，而是按教學(xué)大綱（而非大刀闊斧地有所取舍）死板地安排教學(xué)計(jì)劃，或者按統(tǒng)一期末考試可能的考點(diǎn)進(jìn)行安排教學(xué)。而這樣的危害是非常大的。

1.2 教學(xué)形式

現(xiàn)狀強(qiáng)調(diào)多媒體形式教學(xué)（比如利用powerpoint），但某些內(nèi)容不適合PPT。例如，某些算法或代碼，其思維的產(chǎn)生可能不是從前往后過程化的，比如可能是先寫后面一段，再寫前面一段；又比如一些情況下需先寫while循環(huán)內(nèi)部的循環(huán)代碼，再添加上面的循環(huán)條件判斷語(yǔ)句。讓學(xué)生了解思維的正常產(chǎn)生過程極其重要。因此，如果教師能不依賴PPT，即使在沒有PPT的情況下也能依靠一頁(yè)提綱和一只粉筆講完整堂課，那么基本可以判斷這個(gè)教師對(duì)該門課理解地很透徹了。當(dāng)然，PPT的好處在于描述清晰與完整，節(jié)省時(shí)間。所以如何利用PPT的長(zhǎng)處，同時(shí)避免依賴PPT是教師值得思考的問題。

1.3 實(shí)驗(yàn)形式

現(xiàn)有高校的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)通常是教師發(fā)放給學(xué)生實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，然后學(xué)生按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書進(jìn)行編程實(shí)驗(yàn)，最后撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告并上交。教師最終根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告給出實(shí)驗(yàn)分?jǐn)?shù)。這種實(shí)驗(yàn)形式弊端非常大，其一易導(dǎo)致學(xué)生互相抄襲，教師不得不浪費(fèi)大量精力去鑒別是否抄襲；其二易導(dǎo)致學(xué)生把大量寶貴時(shí)間花在撰寫死板的實(shí)驗(yàn)報(bào)告上，而忽視了實(shí)驗(yàn)本身的意義。筆者針對(duì)這些弊端，采取了一些相應(yīng)對(duì)策。一是鼓勵(lì)學(xué)生當(dāng)場(chǎng)提交（實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書已提前發(fā)給學(xué)生），同時(shí)當(dāng)場(chǎng)提交的學(xué)生需接受教師的提問。二是禁止學(xué)生在課堂上撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。同時(shí)，若學(xué)生當(dāng)場(chǎng)提交并回答教師提問的話，學(xué)生可以將實(shí)驗(yàn)報(bào)告極簡(jiǎn)要地撰寫。教師可以通過這個(gè)方法很好地了解學(xué)生的情況并避免實(shí)驗(yàn)考核的形式化。

1.4 考核形式

上文提到，許多高校針對(duì)同一門課程，安排多個(gè)教師對(duì)不同班級(jí)進(jìn)行教學(xué)，同時(shí)，在期末進(jìn)行統(tǒng)一的期末考試。這種課程考核方式有利有弊。當(dāng)然，筆者注意到，不由各個(gè)老師自由安排各自班級(jí)的考試，其目的還可能有防止個(gè)別教師因進(jìn)行應(yīng)付式的教學(xué)而輕率刪減教學(xué)內(nèi)容的原因。但是，我們認(rèn)為，為了防止個(gè)別教師的應(yīng)付式教學(xué)，利用本專業(yè)的教授委員會(huì)進(jìn)行聽課與評(píng)判，同時(shí)結(jié)合學(xué)生對(duì)教師的評(píng)價(jià)意見，是一個(gè)較好的方法。

對(duì)于考核的形式，現(xiàn)在很多高校強(qiáng)調(diào)考試的標(biāo)準(zhǔn)化（比如要求題型分布多樣，要求有選擇題、判斷題、簡(jiǎn)答題、編程題等。同時(shí)要求各題型分值分布均勻）。筆者認(rèn)為，這種所謂的考試題型標(biāo)準(zhǔn)化，其弊遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于利。不同學(xué)科有各自不同的特點(diǎn)。比如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如果是書面考核，很容易由一道算法設(shè)計(jì)題知道學(xué)生的大致水平。如果是上機(jī)考核，諸如算法設(shè)計(jì)并編程的題就更容易測(cè)試出學(xué)生的真實(shí)水平了。從教學(xué)實(shí)踐上，學(xué)習(xí)考核對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)什么內(nèi)容、按什么方式學(xué)習(xí)、對(duì)學(xué)科知識(shí)理解到多少深度有著非常大的影響。比如，側(cè)重于記憶性概念的考核則會(huì)引導(dǎo)學(xué)生花大量時(shí)間去死背概念，而不會(huì)注意思考概念背后的本質(zhì)。所以筆者在教學(xué)過程中，加大平時(shí)實(shí)驗(yàn)在課程考核中的比重，讓當(dāng)場(chǎng)完成并能回答教師問題的學(xué)生得到更高成績(jī)。

另外，談一下對(duì)教師的考核。從現(xiàn)狀看，考核壓力對(duì)教師的教學(xué)積極性影響很小。這是因?yàn)椋憾綄?dǎo)和學(xué)生評(píng)價(jià)確實(shí)會(huì)突出一些教學(xué)方式優(yōu)秀的教師，但并不絕對(duì)。因?yàn)榇_實(shí)存在因科目差異因素而導(dǎo)致評(píng)價(jià)與教師素質(zhì)背離的現(xiàn)象（某些偏理論化和難度較大的科目，評(píng)分會(huì)普遍偏低；某些“觀賞性”較強(qiáng)、較少公式推導(dǎo)的科目則會(huì)偏高）。而現(xiàn)有高校的教學(xué)考評(píng)往往會(huì)集中在上課是否缺席遲到、評(píng)卷是否分?jǐn)?shù)有誤這些易于把握，但和教師深層次的教學(xué)素質(zhì)聯(lián)系不強(qiáng)的考核標(biāo)準(zhǔn)上。因此，探討有效的教師考評(píng)機(jī)制也是一個(gè)值得思考的問題。如前文所述，筆者認(rèn)為讓本專業(yè)的教授委員會(huì)聽課并結(jié)合學(xué)生意見進(jìn)行評(píng)價(jià)是一個(gè)效果不錯(cuò)的方法。

1.5 教學(xué)關(guān)鍵點(diǎn)

筆者在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)過程中，對(duì)某些教學(xué)關(guān)鍵點(diǎn)有一些體會(huì)，在此簡(jiǎn)單列舉。

1）工具背景與設(shè)計(jì)思路。表、堆棧、隊(duì)列、樹、圖等基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)際上是人們經(jīng)過實(shí)踐，抽象總結(jié)出來(lái)的常用數(shù)據(jù)模型工具。這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)背景與應(yīng)用場(chǎng)景、設(shè)計(jì)思路與設(shè)計(jì)關(guān)鍵體現(xiàn)了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的思維核心。

2）工具接口的標(biāo)準(zhǔn)化。這些工具，抽象成某個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型的描述后，其接口（或者稱ADT描述）應(yīng)該是標(biāo)準(zhǔn)的。這就意味著接口描述（對(duì)應(yīng)程序中的接口函數(shù)申明）不應(yīng)隨內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的形式不同而出現(xiàn)差異。這不僅是ADT描述標(biāo)準(zhǔn)化的要求，也是程序模塊標(biāo)準(zhǔn)化的需求。但筆者注意到，在某些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教材中，針對(duì)同一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，比如堆棧，順序?qū)崿F(xiàn)的堆棧和鏈?zhǔn)綄?shí)現(xiàn)的堆棧卻有著不同的函數(shù)申明。更具體地，用C語(yǔ)言描述，若順序堆棧的pop接口申明是ErrorCode pop(Stack&S,ElementType&e)，而鏈?zhǔn)蕉褩５膒op接口申明是ErrorCode pop(Stack*S,ElementType&e)，那么這是明顯不合適的。

3）解決問題的基本流程。在教學(xué)過程中，應(yīng)該讓學(xué)生了解解決一個(gè)問題的完整流程是怎么樣的。教師可以遵循“問題—問題的數(shù)學(xué)描述—算法描述—關(guān)鍵指標(biāo)具體化—程序”的流程給學(xué)生講解。關(guān)鍵是要讓學(xué)生了解整個(gè)解決問題的思維過程。

［1］嚴(yán)蔚敏,李冬梅,吳偉民.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(C語(yǔ)言版)[M].人民郵電出版社,2011.

［2］李春葆.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教程[M].清華大學(xué)出版社,2009.

［3］劉大有.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)[M].高等教育出版社,2010.

［4］唐發(fā)根.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教程[M].北京航空航天大學(xué)出版社,2005.

［5］朱戰(zhàn)立.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（C++語(yǔ)言描述）[M].西安電子科技大學(xué)出版社,2004.

［6］Data Structures Robert L.Kruse and Alexander J.Ryba.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與程序設(shè)計(jì)：C++語(yǔ)言描述(影印版)[M].高等教育出版社,2001.