论数据结构《数据结构》教学革新与实践大纲

[摘要]数据结构是一门理论性偏重的算法语言课程，传统的教学模式枯燥、乏味，学生感觉索然无味。本文在分析现有教学模式的前提下，结合本课程特点，在教学中加强了基础知识的学习，并将算法应用在实际项目中，使得学生深刻体会到“学有所用”，提高了学生的学习主观能动性，加强了学生的实践能力的培养，在实践教学中取得了良好的效果。
[关键词]数据结构 教学方法 教学模式
《数据结构》是大多数理工科院校电子信息、计算机相关专业一门重要的专业课程，是其他专业课程学习的基础，也是软件开发设计的基础与核心，同时也是大多数高校研究生入学考试必考专业课。然而，在多年的教学中，学生普遍反映很难理解和掌握课程中的一些抽象算法、概念等知识点。该门课程存在一定的难度和深度，如何提高这门课程的教学效果，培养适应时展要求的新一代“卓越工程师”，是一个值得探讨的问题。

一、《数据结构》课程概况

《数据结构》课程是我校电子信息科学与技术专业开设的一门专业核心课程，也是必考的一门考研专业课，授课时间安排在每年秋季学期，授课对象为大三年级的专业学生。主要讲解抽象数据结构定义，包括数据对象、数据关系以及基本操作的定义。虽然学生已经学习过一定的专业基础课，有了程序设计语言的基础，但是在该门课程学习中，仍然感觉难以理解和掌握课程中讲解的各种数据基本结构、常用算法等内容，在课程设计中也很少有学生真正应用到《数据结构》课程中涉及到的内容去解决实际问题，学生感觉“学无所用”，逐渐失去了学习兴趣和积极性。因此，急需对这门重要的专业核心课程进行教学的改革。

二、《数据结构》教学改革的探索与实践

根据学生的前期学习情况，以及教学中出现的问题，对该门课程的教学进行了如下的改革探索与实践。

(一)加强基础知识学习

大多数学生在前期课程的学习中，对《高等数学》、《C程序设计》等基础课程重视程度不够，掌握得一知半解，不能融会贯通。在本门课程学习中，由于学生对一些基本的概念和数据基本结构理解不深入，不到位，随着本门课程的深入，导致学生对一些算法的学习逐渐失去信心和兴趣，丧失学习主动性和积极性，也耽误了后续其他课程的学习，因此，学生对基础知识的学习与掌握的好坏，直接影响着本门课程的学习效果。
在大多数院校的教学中，该课程中的所有算法，都是采用C语言来进行描述的，为了加强基础知识的理解和学习。在该门课程的教学中，首先增加了一堂对C语言中数组、链表、结构体等数据常用的基本结构知识的复习，同时，也能达到进一步帮助学生理解《数据结构》课程中数据的基本结构，为后续学习打下坚实基础的目的。

(二)多媒体辅助教学，提高听课率

由于《数据结构》课程本身就存在一定的学习难度，传统的课程教学模式存在诸多弊端，不能很好的帮助学生理解算法，激发学生的学习积极性和主动性，导致听课率不高，直接影响着实验教学质量。
为了提高教学质量，取得良好的教学效果，教师在教学中采用多媒体手段辅助教学，将一些典型算法制作成可交互的各种演示动画，帮助学生更好的理解算法，进而提高听课率和教学效果。比如：在线性表的教学中，采用可以进行交互的动画，教师演示填写插入节点的数据以及节点位置，动画自动演示完成单链表的插入。在线性表部分，类似的交互性动画演示有单链表的删除、顺序表的插入及删除、头插法建立单链表、尾插法建立单链表等，让学生对线性表的各种算法都有了很直接的理解，进而提高学生的听课率，激发学生学习的主动性，更好的完成算法实验，辅助提高实验教学质量。

(三)融合科研案例，深化实践应用

在大学课堂中，理论课程的学习最终要落实到实践应用中，学生才能真正体会到“学有所用”。传统的教学方式只注重把知识点讲解清楚，再按照固定的实验模式，要求学生完成某些算法的实验，仅仅是验证了算法是可以实现这些效果的，学生无法真正体会到这些算法在实际项目中如何节省了存储空间，如何加快了程序运行速度等此类实际作用，培养出来的学生实际应用水平达不到“卓越工程师”人才需求目标。
在教学中，采取列举典型的企业实际项目“射孔信息管理系统”的方式，辅助理论教学，并贯穿整个课程。在讲解每个知识点时，通过动画演示让学生有了理性理解后，把这些理论知识都应用到企业实际项目中，通过分析对比应用前后，项目程序的时间复杂度、计算复杂度等，让学生对算法的理解上升一个高度，真正做到“学以致用”。同时，将理论与实践的紧密结合，在实验中，不仅仅停留在要求学生完成验证性实验的水平，而是要求学生将其应用在自己课程设计开发的软件中，深刻体会《数据结构》课程对软件开发的重要作用。

(四)多样化教学手段，加强师生交流

《数据结构》是一门公认的较难理解的专业核心课程，传统的教学方式时间有限，面对的学生太多，难以给予学生及时的辅导。鉴于信息技术的快速发展，利用网络技术开发课程的网络教学平台，一方面可以辅助教学，另一方面可以提供给学生一个自由开放的课程学习平台，加强与教师之间的交流，培养学生的自主学习能力。《数据结构》网络教学平台包括教学大纲、教学日历、讲稿、教案、课件、算法动画、授课录像、实验大纲、实验指导书、作业、交流论坛、留言板等内容，还涵盖了往年学生完成的课程设计案例和获奖的优秀案例，拓宽了自主学习渠道，增进了师生交流。

三、教学效果

该门课程的教学改革实践，在教学中取得了良好的教学效果。在课程学习中，学生真正体会到了各种算法的优缺点，以及应用这些算法如何对时间复杂度和计算复杂度。课题组针对本课程的教学，对部分学生进行了问卷调查。根据调查结果显示，86%的学生认为算法动画演示比较形象，能够帮助很好的理解课程中的算法；92.2%的学生认为课程的算法学习“学有所用”，学习积极性和主动性有了明显提高；91%的学生给予网络教学平台很高的评价，认为教学平台设计合理，交流方便，资料全面，增强了师生之间的交流；89%的学生有意愿将把课程中的各类算法应用到课程设计、各种软件开发大赛中。
随着课程改革的深入，课题组根据学生和教师的反馈信息，不断丰富和改进网络教学平台；同时，每年根据企业实际项目的变化，选择最佳的项目作为课程案例，使得课程教学与时俱进，加强课程的实践应用。
四、结束语
在《数据结构》这样的专业核心课程进行教学改革的具体实施过程中，重点体现理论与实践的充分结合，使得学生在学习的过程中，能够真正理解算法的应用实践意义；并通过自己动手将合适的算法应用到课程设计恰当的位置中，深刻体会算法对时间复杂度、计算复杂度的改进，激发了学生的主动性和积极性，取得了良好的教学效果，努力培养出适应时展需求的新一代“卓越工程师”，达到现代企业人才需求目标。
[参考文献]
.教育部关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见[EB/OL].http：///publicfi/es/business/htm/files/moe/s3860/201102/11506

6.html，2011-01-08/2012-06-02.

严蔚敏，吴伟民.数据结构（C语言版）[M].清华大学出版社，2008.
（作者单位：东北石油大学计算机与信息技术学院 黑龙江大庆）