“数据结构”课程教学改革尝试与体会

第２３卷第４期　宁德师范学院学报（自然科学版）　Ｖｏ１．２３　Ｎｏ．４　２０１１年１１月　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｎｉｎｇｄｅ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ）　ＮＯＶ．２０Ｉ１　“数据结构＂课程教学改革尝试与体会　郭淼霞　（泉州师范学院数学与计算机科学学院，福建泉州３６２０００）　摘要：根据“数据结构”课程特点，结合学生已具备的相关专业理论基础、学习能力以及地方发展对计算　机人才的需求等因素，认真甄选教学内容、精心设计教学方案，并采用多种形式组织开展教学活动，进行基于　实际应用的“数据结构”课程教学改革尝试。取得较好的教学效果．　关键词：数据结构；课程：教学改革　中图分类号：Ｇ　６５８．３　文献标码：Ａ　文章编号：２０９５－２４８１（２０１　１）０４—０３９６—０３　计算机科学与技术专业依照学校办学思想与自身的定位，从学校的软硬件条件和学生的实际情况　出发，以复合型、应用型、合作型人才培养作为基本着眼点，向培养开放型、创新型的高素质计算机专业　人才方向努力，以期更好地为海西建设输送各层次亟需的专业人才．　“数据结构”课程属于计算机专业的核心课程，熟练掌握该课程是领会计算机软件的本质、自如地　进行计算机软件开发、能动地推进计算机应用向纵深方向发展的基础．从教学实践中看。数据结构是一　门教师难教、学生难学的课程，经总结其原因主要有：“数据结构”原理和算法比较抽象。而且该课程一　般在本科低年级开设，对于仅学过一门高级程序设计语言的学生，理解和掌握其中的原理比较困难；学　生对该课程在计算机科学的算法理论和软件设计中的重要性认识不足，缺乏学习兴趣和动力；由于实　践性很强，如果学生的编程能力不足，将不利于该课程的学习【１】．为了解决这些问题，提高教学质量，学校　进行了系统的教学改革尝试。同时不问断地进行相关课程教学与实验环节的教学实践．　１“数据结构＂教学内容的取舍与更新　“数据结构”课程内容庞杂、理论性强，为了让学生学懂数据结构，提高学生的综合能力，教师需对　教学内容进行甄选．甄选时所遵循的主要原则是：第一，注重内容的先进性与基础性的有机结合．确定数　据结构的基础研究内容是表、栈、队列、树和图这些抽象结构及其上的操作算法，针对目前被广泛关注　的动漫游戏、物联网和移动设备操作系统等，在基础内容之上适当引入经典游戏算法、存储管理分区分　配算法、进程调度、网络协议算法，以提高整个教学质量和实用价值．第二，紧跟计算机技术的发展，选取　合适的数据结构算法实例．选用现实生活中常见的问题，如学生管理信息系统、通讯录、迷宫等，深入剖　析算法，潜移默化地培养学生创新性专业技能．第三，增加数据结构与计算机技术的关联．拓宽学生的视　野和思路，培养学生关注计算机技术，包括编程技术、集成开发环境、工具包、算法研究等的发展对数据　结构的制约和影响的跟踪意识．　２遵循循序渐进的原则进行教学实践改革　《数据结构》是一门介绍抽象数据结构及其典型算法的课程，涉及的算法较多，进行算法分析必须　有一定的数学理论基础分析解决实际问题的逻辑思维能力，也要有用编程语言实现算法的能力［２１．这是　一个循序渐进的过程，所以对该课程的实践学习遵循由浅入深，循序渐进的原则，从教材上的基础算法　收稿日期：２０１１－０９－２０　通讯作者：郭淼霞（１９７２一），女，讲师．Ｅ－ｍａｉｌ：ｇｍｘｑｚｓｙ＠ｓｏｈｕ．ｔｏｍ　第４期　郭淼霞：“数据结构”课程教学尝试与体会　・３９７・　开始实验，再进行面向实际问题的综合算法实验，最终培养学生运用所学典型算法解决实际问题的能　力．另外，由于计算机技术发展迅速，因此应注意及时更新实验内容，依据实际情况进行适当增删处理，　尽可能与专业技术发展同步．　２．１　数据结构基础算法上机实验　基础算法上机实验的设置目的是帮助学生较好掌握教材上的基本算法及其实现．实验内容主要包　括不同存储方式的线性表的交并差、数值转换、括号匹配的检验、行编辑程序、迷宫求解、表达式求值、　Ｈａｎｏｉ塔、银行业务模拟、文本编辑、二叉树的遍历、哈夫曼编码、最小生成树、求解最短路径、折半查找、　索引顺序表的查找、二叉排序树和平衡树、哈希表、插入排序、ｓｈｅｌｌ排序、选择排序、快速排序、堆排序、　归并排序等．　数据结构实验分成实验前、实验中和实验后三个阶段逐步落实．（１）实验前阶段，首先进行理论学　习、问题讨论和书写程序手稿；（２）实验中阶段，程序开始上机调试，鼓励团队协作解决问题；（３）实验后　阶段。进行程序测试、撰写实验报告和学生间实践体会交流．三个阶段的教学组织和指导一定要到位，教　师应积极参与讨论并密切跟踪了解学生实际进程和遇到的问题，鼓励学生之间的协助与交流．　２．２　实施针对实际实用的综合问题的课程设计　课程设计针对实际问题，以综合运用和创新能力培养为目标．课程设计是培养学生熟练运用理论知　识编写程序解决实际问题的强有力手段．要求学生从实际出发，在具体、真实的环境中分析研究数据对　象的特性，构造合理的数据结构以及相应的算法［３１，结合软件开发的一般规范（问题分析、设计、编码、测　试和文档撰写等），创新地设计出解决实际问题的算法及程序．为了适应计算机科学与技术的发展潮流，　实施针对实际实用的综合问题的课程设计，提出有效可行的实现方法．课程设计的题目主要包括通讯　录、学生成绩管理系统、电子仓库、存储管理分区分配算法、进程调度、工资管理、图书借阅管理、电子　花名册、财务管理、迷宫旅行游戏、扫地雷游戏、贪吃蛇游戏、推箱子游戏、俄罗斯方块游戏、黑白棋游　戏、游戏挑战大赛电子计分排行榜、哈夫曼编＼译码器、校园导游咨询系统、内部排序算法比较器和　计算机网络问题等．课程组教师在实践环节中亲临指导，通过实验室的环境和合理的实验题目引导学　生积极主动地学习。锻炼学生的动手能力、创新能力、表达能力及面向问题求解的能力．课程设计成绩　由程序设计、设计作品、报告撰写和答辩表现四部分组成．课程设计环节，通过七届学生的实践，已取得　显著的效果．　２．３基于地方发展需求，开设数据结构的游戏类课程设计　动漫游戏行业现今亟需大量专业人才．泉州市政府高度重视相关产业的发展，拟在未来四年培养约　２　名能够从事动漫游戏方向工作的人才，为地方经济建设提供充足的人才储备．　数据结构课程是在大二上学期进行，学生只有Ｃ语言的专业基础，还没有学习操作系统、管理信息　系统、Ｃ＋＋、数据库、计算机网络、Ｊａｖａ、Ｊ２ＭＥ等专业课，这就限制了选题的范围．但另一方面，正因为知识　面不够，学生才能专心于经典算法的运用与实现，为后继的课程打好扎实的基本功．从大二下学期开始　学生就可以使用数据结构及其经典算法，结合ＤｉｒｅｃｔＸ，在ＶＣ集成开发环境中编写网络游戏；结合　Ｊ２ＭＥ在Ｅｃｌｉｐｓｅ开发环境中编制手机游戏等．　为了培养新型的应用人才，在数据结构课程设计中大量融人了游戏设计的课题，形成了具有面向　应用、设计型、创新型的数据结构课程设计，如游戏类题目，包括贪吃蛇、扫地雷、俄罗斯方块、推箱子、　五子棋、黑白棋等．该课程设计的实施可以将学生所学过的专业基础知识、专业知识和技能融会贯通：达　到综合应用的目的，又能有效地培养学生分析问题解决问题的能力。而且有利于实现知识产业化．这方　面笔者已进行了一些有效的尝试，例如开发产品的动漫游戏虚拟广告，帮助企业有效地进行产品的推　广等，收到较好的效果．　・３９８－　宁德师范学院学报（自然科学版）　２０１１年１１月　３课程教法改革尝试　（１）采用启发式教学方法．在数据结构本科教学中采用讲授和多媒体教学手段相结合的方式进行．　普通讲授教学是教学相长、教学互动的最好模式．在数据结构课程教学中采用这种教学相长的启发式教　学方法，课堂上组织讨论，使课堂气氛活跃，学生的学习兴趣、能动性大大提高．　（２）采用多媒体、现代教育技术手段．采用现代教育技术手段，以多媒体方式进行教学，可以加大信　息容量；以动画生动表现动态过程；以演示系统讲解难点，提高学生学习兴趣．如ｈａｎｏｉ塔的递归算法采　用演示系统难以理解的递归过程，使学习变得十分有趣且易于理解．　（３）采用网络课程进行远程教学．２００２年至今一直在使用在线考试系统、邮箱、ｑｑ等进行远程、实　时、多媒体、交互式的网上教学，进行网上答疑、网上批改作业等教学环节，扩大了教学半径，使更多的学　生受益．　（４）加强网上指导．在数据结构课程设计实施过程中，采用ＢＢＳ实现教师与学生的你问我答的交互　模式进行网上适时指导．同时，注意收集学生中普遍存在的问题，重点加以指导．　（５）实施有实用价值的数据结构实验与课程设计．移动设备的操作系统开发、物联网、动漫游戏等　是目前炙手可热的研究方向，因此开设全面的数据结构课程设计，包括游戏类、信息管理类、操作系统　类、网络类和其他类的实验和课程设计。精心构造面向应用的、创新型的课程设计用例．学生不仅学到数　据结构及其操作算法，掌握了剖析实际程序、实现、扩充现有程序功能模块的基本技能，还提高了面向　实际的应用设计能力．　经过一系列数据结构课程教学改革和不间断地课程教学与实验环节的教学实践，现已初见成效．计　算机专业的师生多次与数学专业合作参加数学建模大赛，多次获得省级乃至国家级大奖；计算机专业的　学生团队Ｓａｉｌｉｎｇ队２０１１年获全国大学生程序设计大赛铜奖；计算机专业师生与艺术动画专业的师生　合作，为泉州民族品牌做动漫游戏的虚拟广告推广，已与福建某体育用品有限公司签订为期三年的合　作协议．　参考文献：　［１】程如铁，闻瑞．浅谈如何改进“数据结构”实验课的教学效果【Ｊ］．伊犁师范学院学报：自然科学版，２０１０（４）：６０－６２．　［２］江静．数据结构课程综合性实验的实践【Ｊ】．实验科学与技术，２００６（６）：６４—６６．　［３】金萍，宗瑜．数据结构教学改革初探［Ｊ］．皖西学院学报，２００７（２）：４２－４４．　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ　ｏｆ　Ｄａｔａ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｃｏｕｒｓｅ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ＧＵｏ　Ｍｉａｏ　ａ　（ＣｏＨｅｇｅ　ｏｆ　Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ　ａｎｄ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｑｕａｎｚｈｏｕ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｑｕａｎｚｈｏｕ，Ｆｕｊｉｎａ　３６２０００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ“ｄａｔａ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ”．ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ　ｔｈｅ　ｌｏｃａｌ　ｄｅｍａｎｄ　ｆｏｒ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｔｅｃｈｎｉ—　ｃｉａｎｓ，ｔｈｅ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｅｄ　ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ　ｔｈｅｏｒｉｅｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｔｕｄｙ　ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｏｕｒ　ｓｔｕｄｅｎｔｓ，ｗｅ　ｓｅｌｅｃｔ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｃｏｎｔｅｎｔｓ　ｃａｒｅｆｕｌｌｙ，ｄｅｓｉｇｎ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｐｌａｎｓ　ｅｌａｂｏｒａｔｅｌｙ，ａｎｄ　ａｌｓｏ　ｃａｒｒｙ　ｏｕｔ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ　ｉｎ　ｖａｒｉ－　ＯＵＳ　ｆｏｒｍｓ．Ｔｈｅ　ｒｅｆｏｒｍ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｕｒｓｅ—ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｏｆ“ｄａｔａ　ｓｔｕｒｃｔｕｒｅ’’ｖｉａ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｈａｓ　ａｃｈｉｅｖｅｄ　ｂｅｔ—　ｔｅｒ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｒｅｓｕｌｔｓ　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｄａｔａ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｃｏｕｒｓｅ；ｒｅｆｏ珊　ｉｎ　ｅｄｕｃａｔｉｏｎ