《數據結構》實(shí)驗教學(xué)方法探討的教育論文

　　摘要：《數據結構》是計算機專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎課程，具有很強的實(shí)踐性。本文結合筆者在課程教學(xué)的一些體會(huì )，從實(shí)驗教學(xué)設計、實(shí)驗教學(xué)手段等方面對《數據結構》實(shí)踐教學(xué)方法提出自己的一些看法和建議。

　　關(guān)鍵詞：數據結構實(shí)驗教學(xué)

　　引言

　　《數據結構》是計算機專(zhuān)業(yè)課程體系的核心課程之一。課程主要講述各種數據的邏輯結構、物理結構及基本操作的實(shí)現算法以及數據查找、排序算法，并對各種算法進(jìn)行性能分析和比較。

　　根據調查發(fā)現，目前大多數院�！稊祿�結構》課程教學(xué)現狀不容樂(lè )觀(guān)。學(xué)生普遍反映課程學(xué)習比較困難，教師也感覺(jué)教學(xué)效果不理想。實(shí)驗教學(xué)更是因為程序設計語(yǔ)言基礎不扎實(shí)、課程內容太抽象等原因而較難開(kāi)展，有些學(xué)校因此而縮短學(xué)時(shí)甚至不開(kāi)設實(shí)驗。一些專(zhuān)家和教師就課程實(shí)驗教學(xué)改革已經(jīng)提出了一些具體的教學(xué)方法，如案例驅動(dòng)、課題答辯等。這些方法都具有比較重要的借鑒價(jià)值，但某些文章過(guò)于片面的強調某一種教學(xué)方法。筆者認為根據學(xué)生的實(shí)際情況完善教學(xué)設計、加強教學(xué)管理，通過(guò)行之有效的教學(xué)手段使學(xué)生學(xué)有所獲才是根本。下面結合自己的實(shí)際教學(xué)工作，談?wù)剬�數據結構實(shí)驗教學(xué)方法的認識。我�！稊祿�結構》課程理論學(xué)時(shí)48，實(shí)踐學(xué)時(shí)16，教材選用嚴蔚敏的《數據結構（C語(yǔ)言版）》）。

　　1講好理論第一課，明確課程性質(zhì)

　　僅從課程名稱(chēng)來(lái)看，《數據結構》就很容易被誤解為實(shí)踐性不強的理論課。講好第一堂理論課非常重要，應讓學(xué)生明確課程性質(zhì)并理解實(shí)踐學(xué)習的重要性。

　　結合程序設計語(yǔ)言、操作系統等課程內容，筆者設計了一些學(xué)生比較熟悉并容易理解的應用實(shí)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(zhù)色問(wèn)題等。在講解圖的著(zhù)色問(wèn)題時(shí)引導學(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(guò)對實(shí)例的分析，引入課程主要內容，學(xué)生也可明確課程的性質(zhì)和專(zhuān)業(yè)地位并思考課程學(xué)習目標。

　　2制定實(shí)驗教學(xué)計劃，設計實(shí)驗內容

　　程序設計語(yǔ)言是數據結構的前驅課程之一，多數院校都是以C語(yǔ)言程序設計作為學(xué)生程序邏輯訓練的課程。數據結構教材中采用類(lèi)C語(yǔ)言來(lái)描述算法，對指針、結構體等內容并未作詳細的介紹。對于剛剛學(xué)完C語(yǔ)言的'學(xué)生來(lái)說(shuō)，指針等內容本來(lái)就比較模糊，要將類(lèi)C算法轉換為程序實(shí)現就更加困難。

　　在制定實(shí)驗教學(xué)計劃時(shí)，可以采用由易到難、逐步加深的方式來(lái)安排實(shí)驗內容。結合實(shí)驗學(xué)時(shí)數和教學(xué)大綱要求，筆者將實(shí)驗內容作了如下設計和安排：

　　2.1第一次上機任務(wù)只要求學(xué)生運用以前學(xué)過(guò)的C語(yǔ)言知識來(lái)編寫(xiě)一個(gè)程序：給定一個(gè)整數序列，要求①用冒泡或選擇算法進(jìn)行排序；②輸入一個(gè)整數X，在此有序序列中進(jìn)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。此題目運用到數組的定義、排序、查找、數組元素插入算法等相關(guān)內容。通過(guò)此實(shí)驗，不僅能了解學(xué)生程序語(yǔ)言的熟悉程度，也能了解學(xué)生對排序和查找等基礎算法的掌握情況，為后面教學(xué)內容設計作好鋪墊。

　　2.2結合教學(xué)進(jìn)度要求學(xué)生實(shí)現常見(jiàn)數據結構的基本操作，并能作一些驗證性的實(shí)驗。如用數字菜單的形式實(shí)現單向鏈表的基本操作，并完成兩個(gè)有序鏈表合并算法的驗證。實(shí)驗要求學(xué)生能實(shí)現大多數基本操作算法，完成頭文件的設計，并能利用已實(shí)現的基本操作完成復雜算法的驗證。通過(guò)此類(lèi)實(shí)驗，學(xué)生對數據結構的理解更直觀(guān)，程序邏輯更清晰，C語(yǔ)言的掌握能力逐漸增強，同時(shí)也為面向對象課程的學(xué)習打下一定的基礎。

　　2.3設計性實(shí)驗即課程設計安排。課程設計的目的在于培養學(xué)生分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，訓練和提高學(xué)生規范的程序設計方法。教師可推出一些典型的并與后續課程有一定聯(lián)系的題目供學(xué)生選擇。每個(gè)題目規模不能太小，并能反映相關(guān)數據結構在程序設計中起的關(guān)鍵作用。如：①實(shí)現一個(gè)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(jìn)行簡(jiǎn)單的編譯和出錯處理，最后根據命令動(dòng)詞的功能來(lái)執行命令；②利用哈夫曼編碼算法實(shí)現簡(jiǎn)單文本文件的壓縮和解壓。題目隨著(zhù)理論教學(xué)進(jìn)度推出，有難有易，學(xué)生結合自己實(shí)際來(lái)選擇并可提前完成。

　　3規范實(shí)驗過(guò)程，加強實(shí)驗教學(xué)管理

　　為保障計劃的有效實(shí)施，必須規范實(shí)驗過(guò)程并加強實(shí)驗教學(xué)管理。

　　3.1根據計劃制定實(shí)驗指導書(shū)。指導書(shū)中給出每個(gè)實(shí)驗的目的、學(xué)時(shí)、內容等。其中設計性實(shí)驗另給出一些基本的分析思路，每個(gè)實(shí)驗都適當的添加一些選作題。學(xué)生通過(guò)閱讀實(shí)驗指導書(shū)能進(jìn)一步明確每次實(shí)驗的具體內容和要求。

　　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(shí)驗課時(shí)間主要用于輸入代碼是非常不值得的，應將主要精力放在程序調試上面。這樣不僅有充足的提問(wèn)時(shí)間，也便于教師歸納并集中講解學(xué)生調試過(guò)程中所遇到的常見(jiàn)問(wèn)題。

　　3.3要求學(xué)生實(shí)驗后完成實(shí)驗報告。報告中須給出問(wèn)題分析、數據描述、算法描述、程序描述、測試結果和心得體會(huì )等內容。教師對學(xué)生提交的實(shí)驗報告進(jìn)行分析，總結并指出實(shí)驗的成功和不足之處。

　　3.4加強實(shí)驗教學(xué)管理，從正面引導學(xué)生。隨著(zhù)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(lè )方式使部分學(xué)生的學(xué)習積極性逐漸降低，學(xué)習目標也越來(lái)越不明確。如果管理松懈，有些學(xué)生就會(huì )把實(shí)踐學(xué)習當成是簡(jiǎn)單的Ctrl-C和Ctrl-V，不能達到實(shí)驗教學(xué)的預期目標。因此，教師應了解學(xué)生的學(xué)習動(dòng)態(tài)，加強實(shí)踐教學(xué)管理，并根據實(shí)際情況進(jìn)行相應調整和改進(jìn)。

　　4豐富教學(xué)手段，搞好實(shí)驗指導

　　在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程，教師不能只停留于解決學(xué)生提出的問(wèn)題，還應不斷摸索教學(xué)方法，豐富教學(xué)手段。

　　4.1演示基本算法實(shí)現時(shí)可采用互動(dòng)的方式進(jìn)行。先按類(lèi)型定義→初始化→輸入測試數據→輸出的實(shí)現順序和學(xué)生一起得到結果；再讓學(xué)生逐個(gè)實(shí)現其余算法，最后完成頭文件的設計。學(xué)生通過(guò)教師演示和實(shí)際操作可以更快的掌握類(lèi)C算法和C程序的轉換思路。

　　4.2數據結構中的程序規模相比C語(yǔ)言來(lái)說(shuō)更大。由于缺乏經(jīng)驗，很多學(xué)生在程序調試中會(huì )出現較多的語(yǔ)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試的方法和技巧。

　　4.3學(xué)生實(shí)驗過(guò)程中盡力營(yíng)造一種你追我趕的競爭氛圍，通過(guò)激勵機制提高學(xué)生學(xué)習積極性。如果有同學(xué)較早實(shí)現了某些算法，可有選擇性的適當的“刺激”部分學(xué)生以激發(fā)其不服輸的心理，從而帶動(dòng)其他學(xué)生。

　　4.4鼓勵學(xué)生多實(shí)踐，要求學(xué)生通過(guò)實(shí)踐來(lái)找出理論學(xué)習中存在的問(wèn)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(zhuān)業(yè)競賽作好準備。

　　5總結

　　《數據結構》是一門(mén)理論和實(shí)踐結合性非常強的課程，其課程性質(zhì)決定了教學(xué)過(guò)程的復雜性。作為承擔課程教學(xué)的老師，不管是理論教學(xué)還是實(shí)驗教學(xué)，都應結合學(xué)生的特點(diǎn)，從教學(xué)設計、教學(xué)手段、教學(xué)管理等多方面進(jìn)行深入具體的探討和研究，并運用到教學(xué)實(shí)踐中。只有這樣，才能真正使學(xué)生理解《數據結構》課程意義和課程核心地位。

　　參考文獻：

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　　[3]李丹丹.數據結構教學(xué)改革與實(shí)踐[J].北京：北京城市學(xué)院學(xué)報.2007（3）.