“數(shù)據(jù)結構”是重要的專業(yè)基礎課，是計算機科學的核心課程，是計算機理論與技術的重要基石，該課程在大學二年級上學期開設，具有承上啟下的重要作用，既要對前兩年學習的軟件技術進行總結提高，又要為后續(xù)專業(yè)課程提供基礎。它貫通始終，是計算機科學與技術人才素質(zhì)培養(yǎng)框架中的中堅課程，對學生的軟件開發(fā)能力培養(yǎng)至關重要，為學生今后的專業(yè)生涯打下牢固基礎。

經(jīng)過多年的課程建設，在課程教學內(nèi)容體系、能力培養(yǎng)、教學方法、教學資源建設上已形成自己的特色，并探索、實施了一套適應本科“數(shù)據(jù)結構”課程的教學模式，在教學大綱、教材建設、實踐環(huán)節(jié)、教學課件、課程網(wǎng)站等方面取得一些成果。

1構建先進科學的課程體系結構

“數(shù)據(jù)結構”是計算機科學課程體系中核心課程之首，作為本學科的專業(yè)基礎課，應該與本學科中問題求解的理論、抽象和設計的方法論相對應，把握課程體系結構的本質(zhì)。具體措施是：

(1) 制訂實施符合新技術要求的教學大綱

課程體系結構的三個層面：即概念表述、構建數(shù)據(jù)模型、設計算法三個層面，突出數(shù)據(jù)組織方法與算法設計技術，將整個知識體系劃分為核心知識集合，以及不同的擴展知識模塊，以適應不同層次的教學需求。

貫穿程序設計與軟件工程新技術：引入抽象數(shù)據(jù)類型的概念來介紹數(shù)據(jù)結構技術；集中體現(xiàn)了分解、抽象和信息隱蔽的基本原則，展示了由數(shù)學模型→抽象數(shù)據(jù)類型→數(shù)據(jù)結構的信息結構轉(zhuǎn)換的三個重要階段，抓住抽象數(shù)據(jù)類型的中樞位置。

制訂符合新技術發(fā)展要求的課程大綱：以訓練構造性思維為重點，以強化程序抽象能力和培養(yǎng)數(shù)據(jù)抽象能力為指導，把握課程體系結構的本質(zhì)。教學大綱與實驗大綱應該不斷修訂，以滿足學科發(fā)展對課程教學的要求。

(2) 編寫具有特色的數(shù)據(jù)結構新教材

教材建設是提高教學質(zhì)量的基本建設之一。教材是大綱精神的具體實施，是知識點的載體。教材的科學性、先進性和實用性，為知識的傳授和能力的培養(yǎng)奠定了良好的基礎。

把握學科規(guī)律，突出教材的科學性

根據(jù)課程技術性的特點，將教學內(nèi)容分為三層次：第一個層次是基本概念部分；第二個層次是基本結構部分，包括線性結構（線性表、棧和隊列、串、數(shù)組與廣義表）與非線性結構（樹、圖）；第三個層次是基本技術部分，包括查找與排序方法。按照三層次法組織教材內(nèi)容，其中包含許多精彩的經(jīng)典算法，為學習者繼續(xù)拓展提供線索，同時貫穿了計算機科學中的一些重要的問題求解技術，如指針參數(shù)傳遞技術、指針與動態(tài)數(shù)組技術、棧與遞歸技術。教材編寫采用了由淺入深，由表及里，從具體到抽象，再從抽象到具體的方法，符合認知規(guī)律，有利于學生學會分析數(shù)據(jù)對象特征，掌握數(shù)據(jù)組織方法和計算機的表示方法，掌握算法的時間、空間復雜度分析技術，培養(yǎng)良好的程序設計技能，使得學生能夠在軟件開發(fā)過程中靈活選擇適當?shù)倪壿嫿Y構、存儲結構及相應的處理算法。

科研與教學結合，體現(xiàn)教學和教材的先進性

積極開展一維線性數(shù)據(jù)結構、二維平面數(shù)據(jù)結構、三維空間數(shù)據(jù)結構方面展開研究，在虛擬現(xiàn)實技術、三維數(shù)據(jù)組織結構與處理算法、基于內(nèi)容檢索新技術研究，結合科研，在教材中補充了技術發(fā)展新內(nèi)容。

針對課程中的難點問題，積極組織中青年教師進行專題討論，總結教學規(guī)律，交流教學經(jīng)驗。通過“輔導實習、實驗設計、觀摩教學、課程試講”四個環(huán)節(jié)培養(yǎng)青年教師的教學能力。在教學中，充分發(fā)揮教師的軟件開發(fā)能力與經(jīng)驗，使之貫穿于實踐指導與講課過程中，教師良好的科研素質(zhì)已在深化教學中發(fā)揮了重要作用，青年教師已成為教學骨干。

內(nèi)容與新技術接軌，增進教材的實用性

教材的編寫以多年來“數(shù)據(jù)結構”課程的教學講義為基礎，充分反映了自身的教學理念，突出課程的本質(zhì)與重點。教材中引入面向?qū)ο蟮男掠^點，補充技術發(fā)展新內(nèi)容，使教材內(nèi)容與新技術接軌。

教材以C語言作為算法描述工具，使之與大多數(shù)院校教授的第一編程語言相銜接。對于每種抽象數(shù)據(jù)類型（ADT）定義，不僅包含數(shù)學模型，同時還包含定義在這個模型上數(shù)據(jù)組織和數(shù)據(jù)處理運算，同時在具體章節(jié)內(nèi)容中詳細展開相應數(shù)據(jù)結構及運算實現(xiàn)，并給出了用C語言表示抽象數(shù)據(jù)類型的方法。增進了教材的實用性，該教材被全國多所學校選用作本科教材，普遍反映教材本質(zhì)突出，體系科學，實用效果好。

2強化素質(zhì)能力培養(yǎng)

“數(shù)據(jù)結構”課程的核心內(nèi)容就是通過學習結構技術的過程，培養(yǎng)學生算法設計能力以及創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)舉一反三、觸類旁通的能力，以達到提高學生應用知識解決復雜問題的素質(zhì)能力的目標。理解、習慣、掌握算法思維方法是一個構造性方式的訓練過程，憑借算法構造思維方式，從具體操作規(guī)范入手，通過操作過程的構造實施，解決特定問題。

計算機程序設計是一項創(chuàng)造性的智力勞動，數(shù)據(jù)結構的學習過程，是進行復雜程序設計的訓練過程，關鍵在于增強應用所學知識解決復雜問題的能力，培養(yǎng)優(yōu)良的算法設計思想與設計風格，技能培養(yǎng)的重要性不亞于知識傳授。讓學生理解、習慣、熟悉這一套算法構造思維方法，是實踐環(huán)節(jié)所要解決的核心問題。

針對“數(shù)據(jù)結構”技術性與綜合性較突出的特點，提出并實施了“指導—大運動量實踐—反饋”的教學法來抓好實踐訓練、增強對學生實踐能力的培養(yǎng)。課程的實踐過程通過課程實習、課程設計兩個環(huán)節(jié)來實現(xiàn)，前者偏重于對課程內(nèi)容的理解，后者側重于軟件設計的綜合訓練，突出以項目訓練為主的教學實踐。

(1) 作業(yè)練習

書面作業(yè)是上機實習的基礎。通過精心設計、選擇典型的習題，啟發(fā)學生自主完成、改造習題、舉一反三，使得學生在有限的時間內(nèi)，通過有限的習題，掌握盡可能多的知識。做到每堂課有作業(yè)，每章有綜合練習，作業(yè)全收全改，收發(fā)及時，明確指出作業(yè)中的錯誤點，并對具有技術難點的題目，進行啟發(fā)式講解。

(2) 實習指導

課程實習著眼于原理與應用的結合點，使學生學會如何把書上學到的知識用于解決實際問題，培養(yǎng)軟件工作所需要的動手能力，通過課程實習使學生將書上的知識學“活”，起到深化理解和靈活掌握教學內(nèi)容的目的。

在實習環(huán)節(jié)，采用了“指導—大運動量實踐—反饋”法，即在教學中強調(diào)對學習內(nèi)容的要求和指導，采取大運動量訓練并及時了解實踐反饋信息的方法。質(zhì)的飛躍來自量的積累，艱苦的磨練，良好的專業(yè)技能和創(chuàng)造性思維培養(yǎng)的關鍵在于教師良好的教育引導。本課程的教學梯隊成員均主持或參加過國家級、省部級、橫向科研項目，均有主持或參加開發(fā)大型應用軟件的經(jīng)歷，良好的科研素質(zhì)基礎在深化教學實習中發(fā)揮了重要作用，這種技能訓練過程的有效指導，大大的提高了學生善于與計算機交談的能力和善于聯(lián)想、觸類旁通的能力，在復雜程序設計過程中使學生的構造性思維得到了鍛煉，有利于知識、技能的鞏固和遷移，為進行軟件開發(fā)打下了良好的基礎。

(3) 課程設計

課程設計重在培養(yǎng)學生軟件設計的綜合能力。對“數(shù)據(jù)結構”課程設計作出規(guī)范要求，突出了關鍵技術要點，貫穿基本技能訓練主線，體現(xiàn)加強實踐能力培養(yǎng)的重要思路。

“數(shù)據(jù)結構課程設計”是進行軟件綜合訓練的第一門課，通過選用具有一定實用性的綜合題目，采用學生個人進行和小組合作的方式，通過問題分析、總體結構設計、用戶界面設計、程序設計實現(xiàn)與測試的一系列過程， 培養(yǎng)學生動手實踐、協(xié)作開發(fā)大型軟件項目的能力，使學生能夠按照軟件工程的工程化、系統(tǒng)化方法進行軟件設計與實現(xiàn)，為后續(xù)專業(yè)技能的訓練提供基礎。

通過課程設計的訓練，突出構造性思維訓練的特征，提高了學生組織數(shù)據(jù)與進行編寫大型程序能力，使學生更好地理解和掌握了算法設計所需的技術，為整個專業(yè)學習打下了良好的基礎。

(4) 考核方式

考核過程采用了全程化（平時考核、期中考試、期末考試）、立體化（課堂聽講、作業(yè)、自學、實習）、標準化（參照水平考試、等級考試等國家統(tǒng)一考試的命題要求）的新型考核體系。真實地反映了學生掌握知識、技能的情況，充分發(fā)揮考核與考試對學生學習的督促作用，以及考試內(nèi)容對學生學習的引導作用。

平時考核主要通過課堂提問、課堂抽查、小測驗、作業(yè)情況、上機表現(xiàn)等環(huán)節(jié)進行；期中考試和期末考試采用標準化形式，增加近年來水平考試中要求的題型，把握課程內(nèi)容要求的深度，加大算法理解與分析、算法設計、構造分析類、能力型題目的比例。幫助學生在學習中注重廣泛閱讀、加深理解，從書本越讀越厚，過渡到提綱攜領，總結提高，使書本越讀越薄。同時教師可通過對考試試卷的分析總結，找出問題，為改進教學提供依據(jù)；實習考核則通過考核程序質(zhì)量、調(diào)試技能、實習報告。經(jīng)過多年考試過程的驗證，考核內(nèi)容和考核方式適合課程的性質(zhì)和要求。

3加強教學資源建設

為了豐富教學資源，建設數(shù)據(jù)結構課程網(wǎng)站，在網(wǎng)站上，提供電子教材、多媒體課件、網(wǎng)上考試與練習系統(tǒng)、試題庫等相關資源。與教材配套的多媒體教學課件中具有復雜抽象算法的動態(tài)演示過程，通過實例化、可視化方式把抽象的概念形象化，突出了典型算法的本質(zhì)。同時多媒體課件中提供的選件控制方式為教師教學的個性化發(fā)揮提供了基礎。

(1) 開發(fā)與教材配套、適合網(wǎng)上教學的多媒體課件

“數(shù)據(jù)結構”課程的難點在于對抽象算法本質(zhì)的理解，利用Flash進行開發(fā)，以動畫的形式來展現(xiàn)算法，并結合實例演示來加強學生對算法的理解。

課件制作融入了教學理念，滲透模塊化、數(shù)據(jù)抽象和信息隱蔽等新觀點新技術，用精練的文字、準確的圖示描述基本概念，用直觀的動畫解釋抽象的算法過程，豐富了學生獲取信息的種類、方式，有助于教師形象生動、深入淺出的講解，便于學生從直觀的感性認識過渡到理性的深入理解。課件通過采用模擬方法、單步顯示、自動演示多種方式，并采用動態(tài)網(wǎng)頁方式框架，充分考慮網(wǎng)絡方式下超鏈接使用的接口，課件中提供了選件控制方式，具有互動性、組裝性、動態(tài)性，便于教師在講課過程中對內(nèi)容進行組合，為教師教學的個性化發(fā)揮提供了基礎。實現(xiàn)了多媒體課件與黑板講授相結合的課堂授課方式，發(fā)揮了傳統(tǒng)教學與電化教學各自的優(yōu)勢。目前有幾十所院校直接與我們聯(lián)系使用課件事宜。

(2) 建設課程網(wǎng)上教學網(wǎng)站

課程輔導網(wǎng)站提供了教學大綱、電子教案、電子教材、課堂視頻、多媒體課件、參考文獻、聯(lián)系教師、相關題庫等豐富的教學資源，增加了學生學習課程的手段，拓寬了學生的視野，為課內(nèi)學習與課外學習相結合提供了支撐，實現(xiàn)了面授輔導方式與網(wǎng)上輔導相結合的方式，將傳統(tǒng)的面對面輔導方式與通過教學網(wǎng)站進行的網(wǎng)上輔導方式相結合。通過論壇、E-mail等方式，實現(xiàn)師生、生生之間超越時間、空間限制的自由討論，大大提高了輔導的效果和效率。資源上網(wǎng)后經(jīng)常收到來自校內(nèi)外學生與同行的信息，為校間及國內(nèi)同行提供了課程交流的平臺。使學生在課堂與課下均有學習指導，提高了教學質(zhì)量、效率與效果。

(3) 加強程序設計類訓練平臺建設

深入開展程序設計類的課程建設，提供了相關的為加強程序設計類訓練，并建設了相關類教學資源，以提供交流與溝通的渠道。

4課程改革和建設效果

在教學體系改革、實踐能力培養(yǎng)、教學資源建設、考核手段上已形成系列特色，提出并實施了概念、模型、算法的三層次體系結構；采用“指導—實踐—反饋的措施，采用全程化、標準化、立體化的考核方式，通過作業(yè)練習、實習指導、課程設計、考核過程，重點強化實踐素質(zhì)能力的培養(yǎng)；加強教學資源建設，利用現(xiàn)代教學手段，開發(fā)并逐步完善了具有互動性、組裝性、動態(tài)性的多媒體課件，建設充實課程網(wǎng)站，為同行教師間師生學生間提供了共享與交流的平臺。該成果經(jīng)過本科教學多年實踐檢驗，已在國內(nèi)多所院校應用，受益面大，影響面寬，成效顯著，充分表明該項成果的示范性與推廣價值。