《數(shù)據(jù)結構與算法》課程教學改進與探索

羅艷玲　李莉

摘 要：針對目前《數(shù)據(jù)結構與算法》課程教學中教師和學生一直面臨的問題，，從培養(yǎng)學生的學習興趣和掌握算法思想出發(fā)，從教學目標、教學方法、教學設計、實驗課程等幾個方面進行了全方位的思考和改進，提出了一些切實可行的教學建議。

關鍵詞：數(shù)據(jù)結構與算法；算法思想；實例化

《數(shù)據(jù)結構與算法》是計算機科學與技術專業(yè)的核心基礎課程之一，也是信息類專業(yè)如通信工程和電子信息工程專業(yè)必修的專業(yè)基礎課，對學生來說，畢業(yè)后凡是從事信息、電子、計算機等相關領域工作的，數(shù)據(jù)結構的編程思想都必不可少。但該課程的學習卻有一定難度，因為它理論性強，內容抽象，要求學習者具有較好的高級語言功底與一定的編程經(jīng)驗，還要有較好的數(shù)學功底。部分同學的先行課程《C語言》都學得磕磕絆絆，還未完全消化，再到《數(shù)據(jù)結構與算法》中需要結合算法來解決實際問題的時候，就更顯力不從心了，一旦老師再經(jīng)驗不足，過度依賴教材和課件，不能很好的把編程思路和思想傳遞給學生，“教”與“學”的雙重困難就凸顯出來了。因此，本文從理論課和實驗課兩方面，著眼于明確教學目標、合理應用教學方法、實例化教學設計等幾個方面對《數(shù)據(jù)結構與算法》課程的教學加以改進， 提高學生的學習興趣，增強學生對算法思想的理解和運用。

1 理論教學

1.1 明確教學目標

《數(shù)據(jù)結構與算法》這門課程的所有算法思想最后都會落腳到程序上，都需要用高級語言表現(xiàn)出來，老師把握不好目標，很容易把數(shù)據(jù)結構當成C語言的“延伸”和“升華”，課堂上帶領學生一個一個讀算法程序，而沒有做到讓學生去領會算法的思想。所以老師一定要明確這門課的教學目標是編程思想而不是程序本身，先有好的構思和想法，輔助語言加以實現(xiàn)，每節(jié)課都要以“思想第一，實現(xiàn)第二” 為教學綱領，教學生怎么從實際問題中抽象出模型，提煉出思路，然后用程序來實現(xiàn)這個思路，最后真正的解決問題，就像古人講的“胸有成竹”，在畫竹之前，對于竹子的高度，樹干、樹枝和葉子的結構，心里要有個規(guī)劃，做到心中有數(shù)，這樣畫出來的竹子才能形象。編程也一樣，先從實際問題重剝離出系統(tǒng)架構，構造出合適的模型，選擇高效率的算法，再使用高級語言把它實現(xiàn)，最后再進一步處理趨向完善，使之具備客戶所需要的功能。學生要從《數(shù)據(jù)結構與算法》這門課程中掌握的就是如何從實際問題中抽象出模型、建造起架構的過程，老師只有時刻帶領學生從這個角度來著手解決問題，才能真正為該課程的教學把握好方向。

1.2 合理運用教學方法

隨著現(xiàn)代教學水平的提高，越來越多的多媒體課件和網(wǎng)絡資源被運用于教學當中，人們也對啟發(fā)式、問題探究式、課堂討論式等這些新型的教學方法趨之若鶩，或多或少的把傳統(tǒng)的教學方法冠以“落伍”和“填鴨式”等貶義色彩。但我個人認為，傳統(tǒng)的黑板加粉筆的教學方法，在《數(shù)據(jù)結構與算法》這門課程當中仍然有著舉足輕重的作用，因為PPT課件和動畫都是老師預先按照自己的思路經(jīng)過思考和摸索，多次嘗試和修改而整理出來的，對于經(jīng)驗不豐富，未曾接觸過相關知識的學生來說，直接跳出來的課件和動畫沒有給夠他們思考和整理思路的時間，冰冷的課件和學生沒有眼神、肢體語言等情感交流，無法從算法思想的角度去引領學生一步一步的剝離表象，抽離出問題的本質。所以，片面的強調新型的教學方法是不科學的，傳統(tǒng)的黑板教學也不可忽視，在傳統(tǒng)的基礎之上，一些粉筆和語言都不太容易展示的算法執(zhí)行過程，可以結合現(xiàn)代化多媒體教學手段來表現(xiàn)，形象的動畫能讓抽象的內容變得更加直觀更易理解，學生也更容易被帶入其中，從而使教學過程變得更加生動形象。

所以，合理的教學方法應該是以板書為主，課件為輔，配合老師與學生的情感交流，這樣才能取得好的教學效果。

1.3 實例化教學設計

大學的學習和高中不一樣，不再簡單的以分數(shù)定乾坤，學生沒有了壓力也就沒了動力，而且大學生都各有鋒芒，有自己獨立的思想，如何調動學生對該課程的興趣，使被動學習變?yōu)橹鲃忧笾惋@得尤為重要，那如何激發(fā)學生的學習興趣呢？答案是要讓學生感覺到數(shù)據(jù)結構解決的問題其實都來源于我們的實際生活，是切切實實存在于我們周圍的，比如講到順序表和鏈表，可以舉例我們早期去銀行辦事需要排隊，中間插隊一個人后面的人都要后移（順序表插入），中間有一個人離開后面的人都要前移（順序表刪除），這就是順序表，而現(xiàn)在我們在銀行取個號就可以找個舒服的位置坐下，或者離開去辦其它的事情，等叫到號再到窗口，這就是鏈表，存儲的位置不連續(xù)，但是大家的邏輯關系仍然存在；比如講到圖的最短路徑問題時可以設計一個旅游場景，需要去多個城市旅游，但又希望旅途最短花費最少，讓學生去設計路線；比如講到約瑟夫環(huán)的時候可以結合猶太歷史故事讓學生身臨其境；再比如講到漢諾塔的時候可以讓學生先試著玩一玩漢諾塔游戲，然后再考慮怎么用算法來實現(xiàn)。

“興趣是最好的老師”，真正把學生的興趣調動起來，使學生進入到一個積極思考和探索的活躍狀態(tài)，教學就能起到事半功倍的效果。

2 實驗教學

鑒于該課程的課時壓縮，實驗課的課時也隨之減少了，學生能動手實踐的時間減少使教學效果大打折扣。而該課程的學習除了老師在理論課上的引導以外，學生自己動手去“練”才是真正去領悟和內化算法思想的法寶，“練”必不可少，所以在這有限的實驗課時間里，如何讓學生的“練”落到實處也需要老師投入很大的精力來設計和管控。

2.1 合理安排實驗項目

根據(jù)教學大綱，結合學生的實際掌握程度來設計實驗項目，主要分為驗證性、可選性和綜合設計性三大類，驗證性實驗的目的是重溫基礎知識，強調編程規(guī)范性和完整的算法思想， 主要針對一些常用的算法實現(xiàn)， 如順序表、鏈表的創(chuàng)建、要求學生在上機實驗課堂內完成?？蛇x性實驗稍有難度，需要融會貫通和創(chuàng)新能力，針對基礎較好的學生，如果驗證性實驗很快完成，就可以進行可選性實驗項目的操作。綜合設計類實驗一般涉及多個知識點， 要求學生自己抽象出模型進行設計， 主要訓練學生綜合運用所學知識的能力、團隊協(xié)作能力和自主創(chuàng)新能力。題目一般是要求解決實際生活中遇到的問題，可以對學生按照基礎的強弱搭配成3-4人一個小組，完成后通過現(xiàn)場演示和答辯來評價效果，這類實驗完成后學生在體會到成功喜悅的同時，也能領悟到數(shù)據(jù)結構及算法的價值，激發(fā)他們的求知欲望和探索精神，使其更加積極主動的學習，而這一部分人的主動也能帶動其他的同學跟進步伐，形成一個好的學習氛圍。

2.2 正確管理實驗過程

實驗課堂上，針對不同類型的實驗項目，采用相應的教學方式。對于驗證性實驗，老師可以在實驗開始前對實驗的流程、操作要點及最終的運行效果進行講解，不至于讓學生盲目摸索，浪費時間。選擇性實驗需要針對部分基礎較好的學生進行適當?shù)膯l(fā)式引導，對關鍵算法和思路予以提點。對綜合設計性實驗，教師可以采用項目式的教學方法，帶領學生理清需求、提取模型、設計步驟、確定計劃，并對小組成員予以分工，使得實驗能夠順利的進行下去。

實驗過程中也要設定一定的獎勵機制，不能只看最后結果，對于積極主動，喜歡鉆研的學生要及時獎勵，給予一定的加分，在綜合設計類實驗中擔任重要角色的學生也要識別出來，適當提高實驗過程分數(shù)。

基礎較差的學生光靠課堂上的練習遠遠不夠，需要整合機房資源，給學生提供課外實踐的機會，鼓勵他們利用業(yè)余時間補齊差距。

3 結束語

《數(shù)據(jù)結構與算法》這門課程的教學， 需要把握好“算法思想”這條主線，以實例化的教學設計來調動學生的積極性，真正做到授之以漁， 使學生確實掌握解決實際問題的能力。

參考文獻

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