常璐璐

(濱州學(xué)院 計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)系，山東 濱州 256603)

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是IT專(zhuān)業(yè)中一門(mén)重要的基礎(chǔ)教學(xué)課程，該課程的開(kāi)設(shè)必需同時(shí)開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)課程。濱州學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)系將《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程的建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革有機(jī)結(jié)合起來(lái)，探索出一條信息化人才培養(yǎng)之路［1］。

1 教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 先導(dǎo)課程掌握較差，課程本身難度大

要學(xué)好《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》，必須得有扎實(shí)的編程基礎(chǔ)，《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》的前導(dǎo)課程是《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》，從多年的教學(xué)情況來(lái)看，學(xué)生對(duì)于程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的掌握表現(xiàn)出極大的不一致，只有極少數(shù)的學(xué)生能夠掌握好這門(mén)語(yǔ)言［2］。而且在前期的學(xué)習(xí)過(guò)程中僅僅講到基本的語(yǔ)法、數(shù)據(jù)類(lèi)型、函數(shù)等概念，對(duì)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常用到的頭文件、宏定義、結(jié)構(gòu)體、指針、遞歸、函數(shù)調(diào)用等概念只是作了簡(jiǎn)單地介紹，沒(méi)有深入展開(kāi)。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課程中不能正確輸入數(shù)據(jù)，對(duì)結(jié)構(gòu)體、函數(shù)等概念不熟悉，函數(shù)的傳址調(diào)用概念不清，有關(guān)指針的內(nèi)容理解不深。對(duì)將算法轉(zhuǎn)化為程序感到非常困難。因此學(xué)生在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)課中就會(huì)遇到各種問(wèn)題，會(huì)出現(xiàn)入門(mén)困難，甚至一節(jié)課都調(diào)不好一個(gè)小程序等問(wèn)題。

1.2 考核方式不全面

現(xiàn)階段大多數(shù)高校對(duì)于該門(mén)課程一般的考核方式是期末紙質(zhì)考試或者提交項(xiàng)目源代碼，甚至有的學(xué)校對(duì)于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)課程沒(méi)有單獨(dú)的考核。由于紙質(zhì)考試的形式無(wú)法從各個(gè)方面考查學(xué)生的編程能力和其對(duì)算法思想的掌握情況，只會(huì)導(dǎo)致學(xué)生死記硬背書(shū)本知識(shí)［提交項(xiàng)目源代碼會(huì)導(dǎo)致絕大多數(shù)學(xué)生簡(jiǎn)單復(fù)制個(gè)別學(xué)生作業(yè)的作弊現(xiàn)狀，所提交的項(xiàng)目源代碼千篇一律，教師無(wú)法從過(guò)程動(dòng)態(tài)考查學(xué)生對(duì)該門(mén)課程掌握的真實(shí)情況［3］。

1.3 學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情不高

由于課程抽象不易理解，課程對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目較大，課程項(xiàng)目需要要到的前導(dǎo)知識(shí)較多，一般一個(gè)大的項(xiàng)目需要好幾堂課才能完成。項(xiàng)目難度高，工作量大，前后知識(shí)的關(guān)系密切等原因?qū)е聦W(xué)生對(duì)于該門(mén)課程的學(xué)習(xí)積極性普遍不高。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

2.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的理念

為了解決上述問(wèn)題，結(jié)合本學(xué)校計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)中各專(zhuān)業(yè)多年授課的實(shí)際情況，我們提出了從五層次開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程注意三個(gè)相結(jié)合，同時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果要注重兩個(gè)培養(yǎng)的教學(xué)改革理念，其示意圖如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革示意圖

按照實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、難度的不同將所有實(shí)驗(yàn)分為五個(gè)層次:預(yù)備型實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，研究型實(shí)驗(yàn)，綜合型實(shí)驗(yàn)。

預(yù)備型實(shí)驗(yàn)需要學(xué)生在課前預(yù)習(xí)完成，上課前任課教師檢查或者指定學(xué)生對(duì)其他同學(xué)的預(yù)備型實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢查。例如，冒泡排序算法實(shí)現(xiàn)就是預(yù)備型實(shí)驗(yàn)，學(xué)生通過(guò)完成該實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚴煜ら_(kāi)發(fā)環(huán)境，了解類(lèi)C語(yǔ)言與C語(yǔ)言的區(qū)別。驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證教師課堂講授的內(nèi)容，設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)和研究型實(shí)驗(yàn)都是在之前實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)創(chuàng)新。驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)、研究型實(shí)驗(yàn)都是在課堂完成，學(xué)生根據(jù)自己學(xué)習(xí)的情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)類(lèi)別的選擇。例如:線性表基本操作的實(shí)現(xiàn)、二叉樹(shù)基本操作的實(shí)現(xiàn)等屬于驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，學(xué)生將課堂上的內(nèi)容通過(guò)算法實(shí)現(xiàn)進(jìn)行驗(yàn)證，加深對(duì)課堂知識(shí)的理解;一元二次多項(xiàng)式的實(shí)現(xiàn)、利用隊(duì)列實(shí)現(xiàn)約瑟夫環(huán)問(wèn)題等屬于設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，該類(lèi)實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生根據(jù)所學(xué)的知識(shí)來(lái)進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)并最終解決問(wèn)題;用各種查找、排序算法對(duì)同一組數(shù)據(jù)進(jìn)行操作、利用隊(duì)列實(shí)現(xiàn)按層次遍歷二叉樹(shù)等屬于研究型實(shí)驗(yàn)，通過(guò)完成該類(lèi)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能更好地掌握各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，以及如何在需要的時(shí)候選擇恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu);綜合型實(shí)驗(yàn)也就是課程設(shè)計(jì)，是教師根據(jù)課堂所講授的幾個(gè)章節(jié)的內(nèi)容綜合布置一道題目，讓學(xué)生課下組織材料，獨(dú)立或者幾個(gè)同學(xué)一起進(jìn)行設(shè)計(jì)，定期舉行綜合型實(shí)驗(yàn)的匯報(bào)答辯［4］。例如:地圖填色問(wèn)題，銀行排隊(duì)等問(wèn)題屬于綜合型實(shí)驗(yàn)，學(xué)生選擇多種學(xué)過(guò)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)算法設(shè)計(jì)的要求，從而達(dá)到對(duì)所學(xué)知識(shí)綜合運(yùn)用，融會(huì)貫通的目的。

三個(gè)結(jié)合是指算法分析能力與程序設(shè)計(jì)能力相結(jié)合，集中啟發(fā)式探討與分類(lèi)輔導(dǎo)答疑相結(jié)合，階段化過(guò)程考核與多元化綜合能力考核相結(jié)合。

算法分析能力與程序設(shè)計(jì)能力相結(jié)合是指將教材上的算法和實(shí)驗(yàn)課上程序設(shè)計(jì)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，能將算法轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的程序，用程序來(lái)驗(yàn)證算法。集中啟發(fā)式探討與分類(lèi)輔導(dǎo)答疑相結(jié)合是指實(shí)驗(yàn)課堂上教師做適當(dāng)?shù)膯l(fā)式指導(dǎo)，學(xué)生根據(jù)教師的啟發(fā)分組進(jìn)行討論，教師根據(jù)每組討論的情況再進(jìn)行指導(dǎo)，循環(huán)幾輪之后，學(xué)生對(duì)于所設(shè)計(jì)的程序、程序所對(duì)應(yīng)的算法都有了深入的理解。例如:利用棧實(shí)現(xiàn)表達(dá)式的問(wèn)題，學(xué)生分組對(duì)問(wèn)題進(jìn)行討論時(shí)，教師啟發(fā)學(xué)生要結(jié)合棧的特點(diǎn)來(lái)解決表達(dá)式的加減乘除運(yùn)算問(wèn)題，通過(guò)分組討論、編程實(shí)現(xiàn)，使得每個(gè)學(xué)生都能掌握棧這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。階段化過(guò)程考核與多元化綜合能力考核是指取消一考定結(jié)果的先例，而是將考核階段化、過(guò)程化、多元化，每個(gè)綜合型實(shí)驗(yàn)進(jìn)行答辯考核，實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行隨機(jī)考核，考核方式包括答辯，書(shū)面小結(jié)，課堂表現(xiàn)等。學(xué)生最終實(shí)驗(yàn)成績(jī)=課堂表現(xiàn)25 +書(shū)面小結(jié)25 +答辯50 。

2.4 兩個(gè)培養(yǎng)

兩個(gè)培養(yǎng)指算法分析設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)和綜合能力培養(yǎng)相結(jié)合。我們要求培養(yǎng)出的學(xué)生不僅能寫(xiě)出優(yōu)秀的算法，編出高效、優(yōu)質(zhì)的程序，更是一個(gè)綜合能力突出的項(xiàng)目經(jīng)理。例如:在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中選取了停車(chē)場(chǎng)問(wèn)題、地圖涂色問(wèn)題、銀行排隊(duì)問(wèn)題、實(shí)現(xiàn)串行算法并行化問(wèn)題等。這些算法的分析以及程序的實(shí)現(xiàn)不僅幫助學(xué)生進(jìn)行算法分析設(shè)計(jì)，更重要的是借助實(shí)現(xiàn)這些程序，學(xué)生的編程能力、綜合處理問(wèn)題的能力都得到了提高。

3 《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》實(shí)驗(yàn)課程改革效果

通過(guò)將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)課程在濱州學(xué)院2009級(jí)到2011級(jí)專(zhuān)科的教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行分類(lèi)分層次的改革實(shí)踐之后，主要出現(xiàn)了如下表現(xiàn):

(1)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性大幅提高，到課率高，課堂表現(xiàn)積極。通過(guò)將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行五個(gè)層次，三個(gè)結(jié)合，兩個(gè)培養(yǎng)的分層劃分，學(xué)生對(duì)該課程的學(xué)習(xí)循序漸進(jìn)，課前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)課堂內(nèi)容，課上選擇設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)或者研究型實(shí)驗(yàn)或者驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分組協(xié)作，課下總結(jié)學(xué)過(guò)的內(nèi)容和同學(xué)們一起進(jìn)行綜合型實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，整個(gè)過(guò)程相輔相成，極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果［5］。

(2)學(xué)生的算法分析設(shè)計(jì)能力和綜合能力都大幅提高。通過(guò)過(guò)程考核、隨機(jī)考核、實(shí)驗(yàn)答辯等多個(gè)考核形式，動(dòng)態(tài)掌握了學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，隨時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題隨時(shí)解決。老師考核學(xué)生，學(xué)生根據(jù)分組情況，組長(zhǎng)考核組員，組員之間互相監(jiān)督，互相學(xué)習(xí)，使得絕大多數(shù)同學(xué)的算法分析設(shè)計(jì)能力和綜合能力都大幅提高。

(3)2010級(jí)軟件技術(shù)專(zhuān)業(yè)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專(zhuān)業(yè)專(zhuān)科班的專(zhuān)升本率分別為23 和36 。《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是專(zhuān)升本考試的必考科目，專(zhuān)升本率的升高可以從一個(gè)方面反映出學(xué)生對(duì)該門(mén)課程的掌握是隨著實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革的過(guò)程逐年提高的。

4 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是教學(xué)中極其重要的組成，能否良好地開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)決定了學(xué)生對(duì)課程掌握的程度和老師的教學(xué)效果。幾年來(lái)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革顯示，實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)組織過(guò)程更加科學(xué)，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性;實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的分類(lèi)分層能極大地提高學(xué)生的動(dòng)手創(chuàng)新能力，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課堂上的主動(dòng)性和積極性，使得專(zhuān)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)的總體水平得到了明顯提高，進(jìn)而推動(dòng)本專(zhuān)業(yè)其他課程的講授。

［1］ 安 婧.美國(guó)高校信息化建設(shè)對(duì)我國(guó)高校的啟示研究［D］.哈爾濱:黑龍江大學(xué)，2010.

［2］ 顧春琴.面向CDIO的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》教學(xué)改革與實(shí)踐［J］.現(xiàn)代計(jì)算機(jī):專(zhuān)業(yè)版，2010(15):30－31.

［3］ 李剛.《電子商務(wù)概論》課程教學(xué)改革探索［J］.淮南職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2012(2):53－54.

［4］ 吳衛(wèi)江.計(jì)算機(jī)接口技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)探討［J］.計(jì)算機(jī)教育，2011(6):95－97.

［5］ 黨興亞.利用計(jì)算機(jī)教學(xué)提高學(xué)生整體素質(zhì)［J］.成才之路，2013(4):21.