劉玉芳，宋金星

1. 河南理工大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，454003；2. 河南理工大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院，454003

地球信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)初探

劉玉芳1，宋金星2

1. 河南理工大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，454003；2. 河南理工大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院，454003

本文順應(yīng)信息社會對復(fù)合型人才需求不斷增長的趨勢，結(jié)合河南理工大學(xué)、中南大學(xué)等八所院校地球信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)現(xiàn)狀和困境，對地球信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)進(jìn)行了探討，提出了自己在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革中的一些看法。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是地球信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)（以下簡稱：地科專業(yè)）一門重要的專業(yè)必修課程，在教學(xué)過程中起著承上啟下的作用，探討地科專業(yè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)內(nèi)容與方法很有必要[1]。筆者結(jié)合近兩年給地科專業(yè)授課的經(jīng)驗(yàn)和體會，從教學(xué)實(shí)踐出發(fā)，提出了一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中常見的問題，并針對這些問題提出了相應(yīng)的改革措施。

1 地球科學(xué)信息與技術(shù)專業(yè)中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的教學(xué)現(xiàn)狀與困境

筆者對中國海洋大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、中山大學(xué)、浙江大學(xué)、中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）、中南大學(xué)、河南理工大學(xué)、石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院8所院校的地科專業(yè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)查和分析，認(rèn)為該專業(yè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)存在著一些亟待解決的問題。這些問題主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

1.1 教學(xué)內(nèi)容與專業(yè)應(yīng)用脫節(jié)

筆者對上述8所學(xué)校的地科專業(yè)的基礎(chǔ)信息進(jìn)行了匯總和分析（見表1），發(fā)現(xiàn)8所學(xué)校的地科專業(yè)成立時(shí)間比較晚，集中在2002年至2006年，而且依托學(xué)科多為地質(zhì)學(xué)、勘察技術(shù)、地球物理學(xué)、測繪學(xué)，科研實(shí)力雄厚、教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富，但缺乏計(jì)算機(jī)學(xué)科方面有經(jīng)驗(yàn)的教師。目前大部分從事數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)的教師來自于計(jì)算機(jī)學(xué)科，這些教師具有豐富的計(jì)算機(jī)學(xué)科的專業(yè)知識，但缺乏的是如何把數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)同其本專業(yè)進(jìn)行有機(jī)地融合，使學(xué)生誤認(rèn)為學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)僅僅是為了掌握相關(guān)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，而與本專業(yè)的知識結(jié)構(gòu)沒有直接聯(lián)系。

1.2 學(xué)生的計(jì)算機(jī)語言基礎(chǔ)較為薄弱

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就教科書的內(nèi)容而言，主要介紹一些算法，理論性強(qiáng)，大部分算法只給出主體的部分，通常采用偽代碼、C語言或者類C語言描述，如果沒有很好的計(jì)算機(jī)語言基礎(chǔ)，學(xué)生就不能很好地在上機(jī)實(shí)踐中編寫完整程序去檢驗(yàn)算法[2]。目前，地科專業(yè)學(xué)生不重視高級語言程序設(shè)計(jì)課程的學(xué)習(xí)，導(dǎo)致其計(jì)算機(jī)語言基礎(chǔ)較為薄弱，影響其對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容的理解和實(shí)踐。

2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程改革的總體思路

2.1 依據(jù)專業(yè)特色調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)重點(diǎn)

由表1可知，8所學(xué)校地科專業(yè)的專業(yè)特色各不相同。依據(jù)專業(yè)特色調(diào)整數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)重點(diǎn)，把地球信息科學(xué)專業(yè)知識與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)理論進(jìn)行有機(jī)地融合，使學(xué)生明白數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程在本專業(yè)知識體系中的位置。

2.2 注意前導(dǎo)課程的復(fù)習(xí)

針對學(xué)生計(jì)算機(jī)語言基礎(chǔ)較為薄弱這種情況，在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)正式開始學(xué)習(xí)之前需要復(fù)習(xí)一下高級程序設(shè)計(jì)語言的相關(guān)知識，如數(shù)組、指針、函數(shù)（特別是指針做函數(shù)參數(shù)）、結(jié)構(gòu)體等[3]。然后，對剛進(jìn)入本課程學(xué)習(xí)的前幾個(gè)算法給出完整的程序并加以詳細(xì)講解，使學(xué)生理解算法和源程序之間的關(guān)系。

2.3 協(xié)調(diào)高級語言程序設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系

為避免高級語言程序設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程使用的計(jì)算機(jī)編程語言不一致而導(dǎo)致數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)效果差的情況發(fā)生，需要保持高級語言程序設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編程語言一致、編譯平臺一致。在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)過程中應(yīng)重視學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生在編譯平臺環(huán)境中使用高級語言編寫完整程序去檢驗(yàn)算法的能力。

3 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程改革的具體實(shí)施

3.1 加強(qiáng)學(xué)生計(jì)算機(jī)編程能力的培養(yǎng)力度

首先需要加強(qiáng)地科專業(yè)學(xué)生計(jì)算機(jī)編程能力的培養(yǎng)力度。學(xué)生應(yīng)該明確自己學(xué)習(xí)高級語言程序設(shè)計(jì)的目的，不是把它作為純理論的課程來學(xué)習(xí)，而是作為應(yīng)用技術(shù)來掌握，為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的順利學(xué)習(xí)提供扎實(shí)的應(yīng)用基礎(chǔ)。根據(jù)這種情況，在這一模塊的改革過程中需要對高級語言程序設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行微調(diào)，在高級語言程序設(shè)計(jì)課程原有內(nèi)容的基礎(chǔ)上添加幾章“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的基礎(chǔ)內(nèi)容，在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程正式開始學(xué)習(xí)之前需要復(fù)習(xí)一下高級語言程序設(shè)計(jì)的相關(guān)知識，使兩門課程內(nèi)容順利過渡和銜接。這樣既提高了學(xué)生的編程能力，也使兩門課程融會貫通。

3.2 培養(yǎng)學(xué)生算法驗(yàn)證能力

在第一模塊的基礎(chǔ)之上，學(xué)生還必須理解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)理論，具有算法驗(yàn)證的能力。簡單地說，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一門研究非數(shù)值計(jì)算的程序設(shè)計(jì)問題中計(jì)算機(jī)的操作對象以及它們之間的關(guān)系和操作等的學(xué)科。對于學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的學(xué)生，不能靠死記硬背，必須理解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的各類定義，抓住研究數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的規(guī)律，這一規(guī)律就是，在研究一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)，要掌握它的邏輯和物理關(guān)系，邏輯關(guān)系在其定義中闡述，物理關(guān)系在它的存儲結(jié)構(gòu)中說明。另外，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)一定要要求學(xué)生自己獨(dú)立完成代碼實(shí)現(xiàn)，雖然有時(shí)候?qū)W生理解算法內(nèi)容了，但是實(shí)現(xiàn)上面還是會遇到很多困難的，解決這些困難會幫助學(xué)生提高算法驗(yàn)證和程序設(shè)計(jì)的能力。

3.3 培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)應(yīng)用能力

在前兩個(gè)模塊的基礎(chǔ)之上，學(xué)生還必須具備專業(yè)應(yīng)用能力，將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)理論靈活的應(yīng)用于本專業(yè)領(lǐng)域。對于地科專業(yè)的學(xué)生來說，在后續(xù)課程和以后的工作中有許多地方需要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)理論，如：在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中學(xué)習(xí)的排序問題的算法，以及基本的樹、圖等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本功，無論是在數(shù)據(jù)庫還是網(wǎng)絡(luò)中，都將作為基本知識來運(yùn)用；同時(shí)，通過B+樹、Hash等高級數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，也對學(xué)生今后數(shù)據(jù)庫的學(xué)習(xí)影響頗深。根據(jù)這種情況，在這一模塊的改革過程中首先需要依據(jù)專業(yè)特色調(diào)整數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)重點(diǎn)，把地球信息科學(xué)專業(yè)知識與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)理論進(jìn)行有機(jī)地融合，使學(xué)生明白數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程在本專業(yè)知識體系中的位置。在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中加入位圖、遙感圖像、DXF文件、MIF文件、SRF文件等常見圖像或圖形文件結(jié)構(gòu)和四叉樹、八叉樹等二維和三維圖形數(shù)據(jù)文件存儲結(jié)構(gòu)，使學(xué)生能夠理解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的真正內(nèi)涵并能活學(xué)活用，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和專業(yè)知識的理解奠定良好的基礎(chǔ)。其次，鼓勵(lì)學(xué)生參與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與專業(yè)相結(jié)合方面的課題研究，如“基于VTK技術(shù)的三維地層可視化研究”項(xiàng)目需要將專業(yè)知識、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)理論、數(shù)據(jù)庫理論、高級語言程序設(shè)計(jì)交叉融合，學(xué)生參與此項(xiàng)目既可以加深對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)理論的理解，又提高了專業(yè)綜合應(yīng)用能力。此外，在課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)布置相應(yīng)的課題，在教師的指導(dǎo)下讓學(xué)生自己動(dòng)手去完成這些課題，以求進(jìn)一步提高學(xué)生應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解決專業(yè)問題的綜合能力。

表1 8所院校地球信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)基礎(chǔ)信息

4 結(jié)語

本文對地科專業(yè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)進(jìn)行了探討，給出了課程改革的總體思路和具體實(shí)施方案，希望通過本文所述課程改革方案能夠盡量培養(yǎng)和提高地科專業(yè)學(xué)生的計(jì)算機(jī)編程能力、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法驗(yàn)證能力，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)理論的專業(yè)應(yīng)用能力。

[1]陳國能.培養(yǎng)地質(zhì)學(xué)IT人才 加速地球科學(xué)信息化——關(guān)于設(shè)置地球信息科學(xué)與技術(shù)類專業(yè)的建議[J]. 中國地質(zhì)教育.2003,(1),15-16

[2]謝莉莉,李勤,傅春,張榮新.“C語言與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)改革實(shí)踐[J].計(jì)算機(jī)教育.2009,(7),23-26

[3]董振華,于景茹.淺談《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)改革[J].科技信息.2009,(18),187-187

Teaching Reform of Data Structure Course for Geo-information Science and Technology Profession

LIU Yu-fang SONG Jin-xing
(1. Institute of Resource and Environment, Henan Polytechnic University，Jiaozuo 454003，China；2. School of Energy Science and Engineering, Henan Polytechnic University，Jiaozuo 454003，China)

This paper complies with the increasing requirement of compound talents in information society, discussed the teaching reform of data structure course for geo-information science profession based on the actual teaching situation and difficulties of eight universities geo-information profession, such as Henan Polytechnic University, Central South University etc. and puts forward some suggestions on the teaching reform of data structure courses.

G642

A

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.02.075

劉玉芳（1979-10），女，講師、碩士，

研究方向?yàn)榈厍蛱綔y與信息技術(shù)；

宋金星（1980-9），男，講師、碩士，研究方向?yàn)榈厍蛱綔y與信息技術(shù)、煤層氣

工程。

地球信息科學(xué)與技術(shù)；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；教學(xué)研究；教學(xué)改革

Geo-information science and technology profession;Data structure; Teaching research; Teaching reform