《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》實驗教學(xué)方法探討的教育論文

　　摘要：《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是計算機專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，具有很強的實踐性。本文結(jié)合筆者在課程教學(xué)的一些體會，從實驗教學(xué)設(shè)計、實驗教學(xué)手段等方面對《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》實踐教學(xué)方法提出自己的一些看法和建議。

　　關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗教學(xué)

　　引言

　　《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是計算機專業(yè)課程體系的核心課程之一。課程主要講述各種數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)、物理結(jié)構(gòu)及基本操作的實現(xiàn)算法以及數(shù)據(jù)查找、排序算法，并對各種算法進行性能分析和比較。

　　根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前大多數(shù)院�！稊�(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)現(xiàn)狀不容樂觀。學(xué)生普遍反映課程學(xué)習(xí)比較困難，教師也感覺教學(xué)效果不理想。實驗教學(xué)更是因為程序設(shè)計語言基礎(chǔ)不扎實、課程內(nèi)容太抽象等原因而較難開展，有些學(xué)校因此而縮短學(xué)時甚至不開設(shè)實驗。一些專家和教師就課程實驗教學(xué)改革已經(jīng)提出了一些具體的教學(xué)方法，如案例驅(qū)動、課題答辯等。這些方法都具有比較重要的借鑒價值，但某些文章過于片面的強調(diào)某一種教學(xué)方法。筆者認為根據(jù)學(xué)生的實際情況完善教學(xué)設(shè)計、加強教學(xué)管理，通過行之有效的教學(xué)手段使學(xué)生學(xué)有所獲才是根本。下面結(jié)合自己的實際教學(xué)工作，談?wù)剬��?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗教學(xué)方法的認識。我�！稊�(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程理論學(xué)時48，實踐學(xué)時16，教材選用嚴蔚敏的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（C語言版）》）。

　　1講好理論第一課，明確課程性質(zhì)

　　僅從課程名稱來看，《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》就很容易被誤解為實踐性不強的理論課。講好第一堂理論課非常重要，應(yīng)讓學(xué)生明確課程性質(zhì)并理解實踐學(xué)習(xí)的重要性。

　　結(jié)合程序設(shè)計語言、操作系統(tǒng)等課程內(nèi)容，筆者設(shè)計了一些學(xué)生比較熟悉并容易理解的應(yīng)用實例和學(xué)生一起探討，如：inta[10]和a[i]=5的確切含義；文件簇的鏈式形態(tài)；國際象棋大師與超級計算機的對決；圖的著色問題等。在講解圖的著色問題時引導(dǎo)學(xué)生思考圖的存儲中需要關(guān)心什么，怎么存以及大致的程序邏輯等。通過對實例的分析，引入課程主要內(nèi)容，學(xué)生也可明確課程的性質(zhì)和專業(yè)地位并思考課程學(xué)習(xí)目標。

　　2制定實驗教學(xué)計劃，設(shè)計實驗內(nèi)容

　　程序設(shè)計語言是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的前驅(qū)課程之一，多數(shù)院校都是以C語言程序設(shè)計作為學(xué)生程序邏輯訓(xùn)練的課程。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教材中采用類C語言來描述算法，對指針、結(jié)構(gòu)體等內(nèi)容并未作詳細的介紹。對于剛剛學(xué)完C語言的'學(xué)生來說，指針等內(nèi)容本來就比較模糊，要將類C算法轉(zhuǎn)換為程序?qū)崿F(xiàn)就更加困難。

　　在制定實驗教學(xué)計劃時，可以采用由易到難、逐步加深的方式來安排實驗內(nèi)容。結(jié)合實驗學(xué)時數(shù)和教學(xué)大綱要求，筆者將實驗內(nèi)容作了如下設(shè)計和安排：

　　2.1第一次上機任務(wù)只要求學(xué)生運用以前學(xué)過的C語言知識來編寫一個程序：給定一個整數(shù)序列，要求①用冒泡或選擇算法進行排序；②輸入一個整數(shù)X，在此有序序列中進行查找，如成功，則返回其位置；③如查找不成功，將X插入到序列中并使序列仍然有序。此題目運用到數(shù)組的定義、排序、查找、數(shù)組元素插入算法等相關(guān)內(nèi)容。通過此實驗，不僅能了解學(xué)生程序語言的熟悉程度，也能了解學(xué)生對排序和查找等基礎(chǔ)算法的掌握情況，為后面教學(xué)內(nèi)容設(shè)計作好鋪墊。

　　2.2結(jié)合教學(xué)進度要求學(xué)生實現(xiàn)常見數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本操作，并能作一些驗證性的實驗。如用數(shù)字菜單的形式實現(xiàn)單向鏈表的基本操作，并完成兩個有序鏈表合并算法的驗證。實驗要求學(xué)生能實現(xiàn)大多數(shù)基本操作算法，完成頭文件的設(shè)計，并能利用已實現(xiàn)的基本操作完成復(fù)雜算法的驗證。通過此類實驗，學(xué)生對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的理解更直觀，程序邏輯更清晰，C語言的掌握能力逐漸增強，同時也為面向?qū)ο笳n程的學(xué)習(xí)打下一定的基礎(chǔ)。

　　2.3設(shè)計性實驗即課程設(shè)計安排。課程設(shè)計的目的在于培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實際問題的能力，訓(xùn)練和提高學(xué)生規(guī)范的程序設(shè)計方法。教師可推出一些典型的并與后續(xù)課程有一定聯(lián)系的題目供學(xué)生選擇。每個題目規(guī)模不能太小，并能反映相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在程序設(shè)計中起的關(guān)鍵作用。如：①實現(xiàn)一個串的基本操作演示程序，提供命令行的輸入（仿照COMMAND），并對命令行能進行簡單的編譯和出錯處理，最后根據(jù)命令動詞的功能來執(zhí)行命令；②利用哈夫曼編碼算法實現(xiàn)簡單文本文件的壓縮和解壓。題目隨著理論教學(xué)進度推出，有難有易，學(xué)生結(jié)合自己實際來選擇并可提前完成。

　　3規(guī)范實驗過程，加強實驗教學(xué)管理

　　為保障計劃的有效實施，必須規(guī)范實驗過程并加強實驗教學(xué)管理。

　　3.1根據(jù)計劃制定實驗指導(dǎo)書。指導(dǎo)書中給出每個實驗的目的、學(xué)時、內(nèi)容等。其中設(shè)計性實驗另給出一些基本的分析思路，每個實驗都適當(dāng)?shù)奶砑右恍┻x作題。學(xué)生通過閱讀實驗指導(dǎo)書能進一步明確每次實驗的具體內(nèi)容和要求。

　　3.2要求學(xué)生做好上機前的準備。大二學(xué)生的編碼速度普遍較慢，如果把實驗課時間主要用于輸入代碼是非常不值得的，應(yīng)將主要精力放在程序調(diào)試上面。這樣不僅有充足的提問時間，也便于教師歸納并集中講解學(xué)生調(diào)試過程中所遇到的常見問題。

　　3.3要求學(xué)生實驗后完成實驗報告。報告中須給出問題分析、數(shù)據(jù)描述、算法描述、程序描述、測試結(jié)果和心得體會等內(nèi)容。教師對學(xué)生提交的實驗報告進行分析，總結(jié)并指出實驗的成功和不足之處。

　　3.4加強實驗教學(xué)管理，從正面引導(dǎo)學(xué)生。隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)中提供的各種信息服務(wù)和娛樂方式使部分學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性逐漸降低，學(xué)習(xí)目標也越來越不明確。如果管理松懈，有些學(xué)生就會把實踐學(xué)習(xí)當(dāng)成是簡單的Ctrl-C和Ctrl-V，不能達到實驗教學(xué)的預(yù)期目標。因此，教師應(yīng)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)，加強實踐教學(xué)管理，并根據(jù)實際情況進行相應(yīng)調(diào)整和改進。

　　4豐富教學(xué)手段，搞好實驗指導(dǎo)

　　在實踐教學(xué)過程，教師不能只停留于解決學(xué)生提出的問題，還應(yīng)不斷摸索教學(xué)方法，豐富教學(xué)手段。

　　4.1演示基本算法實現(xiàn)時可采用互動的方式進行。先按類型定義→初始化→輸入測試數(shù)據(jù)→輸出的實現(xiàn)順序和學(xué)生一起得到結(jié)果；再讓學(xué)生逐個實現(xiàn)其余算法，最后完成頭文件的設(shè)計。學(xué)生通過教師演示和實際操作可以更快的掌握類C算法和C程序的轉(zhuǎn)換思路。

　　4.2數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的程序規(guī)模相比C語言來說更大。由于缺乏經(jīng)驗，很多學(xué)生在程序調(diào)試中會出現(xiàn)較多的語法和邏輯錯誤，可利用多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)手段在學(xué)生機上直接演示并講解程序調(diào)試的方法和技巧。

　　4.3學(xué)生實驗過程中盡力營造一種你追我趕的競爭氛圍，通過激勵機制提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。如果有同學(xué)較早實現(xiàn)了某些算法，可有選擇性的適當(dāng)?shù)摹按碳ぁ辈糠謱W(xué)生以激發(fā)其不服輸?shù)男睦�，從而帶動其他學(xué)生。

　　4.4鼓勵學(xué)生多實踐，要求學(xué)生通過實踐來找出理論學(xué)習(xí)中存在的問題，提高自己的抽象思維和邏輯推理能力。對于編程能力較強的學(xué)生，鼓勵他們多做題，做難題，為今后參加各種資格水平考試和專業(yè)競賽作好準備。

　　5總結(jié)

　　《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是一門理論和實踐結(jié)合性非常強的課程，其課程性質(zhì)決定了教學(xué)過程的復(fù)雜性。作為承擔(dān)課程教學(xué)的老師，不管是理論教學(xué)還是實驗教學(xué)，都應(yīng)結(jié)合學(xué)生的特點，從教學(xué)設(shè)計、教學(xué)手段、教學(xué)管理等多方面進行深入具體的探討和研究，并運用到教學(xué)實踐中。只有這樣，才能真正使學(xué)生理解《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程意義和課程核心地位。

　　參考文獻：

　　[1]嚴蔚敏,吳偉民.《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（C語言版）》[M].北京：清華大學(xué)出版社.1997.

　　[2]黃現(xiàn)代.“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)改革與實踐[J].北京：計算機教育.2007（16）.

　　[3]李丹丹.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)改革與實踐[J].北京：北京城市學(xué)院學(xué)報.2007（3）.