張蕾 花奇芹 榮靜

摘? 要： 分析歸納了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程實(shí)際教學(xué)中存在的問題，并根據(jù)這些問題對傳統(tǒng)的教學(xué)方法進(jìn)行了一定的改進(jìn)，提出了課前復(fù)習(xí)、注重引導(dǎo)教學(xué)、圖文并茂地講解算法、強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)等教學(xué)方法。實(shí)踐證明，改進(jìn)的教學(xué)方法調(diào)動(dòng)了學(xué)生積極性，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和實(shí)踐動(dòng)手能力。

關(guān)鍵詞： 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程; 引導(dǎo)教學(xué); 實(shí)驗(yàn)教學(xué); 教學(xué)改革

中圖分類號：G642? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ?文章編號：1006-8228（2019）02-72-04

Exploration on teaching method of data structure course

Zhang Lei， Hua Qiqin， Rong Jing

（Guangling College， Yangzhou University， Yangzhou， Jiangsu 225000， China）

Abstract： The problems existing in the actual teaching of data structure course are analyzed and summarized. According to these problems， the traditional teaching method is improved in this paper， with the teaching methods such as reviewing before class， paying attention to guiding teaching， explaining algorithm with graphics， and strengthening practical teaching etc. The practice proves that the improved teaching method mobilizes students' enthusiasm， and improves students' learning efficiency and practical ability.

Key words： data structure course; guiding teaching; experimental teaching; reform in education

0 引言

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[1]。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指相互之間存在一定關(guān)系的數(shù)據(jù)元素的集合。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程主要探討了各種經(jīng)典數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的邏輯特性、物理存儲特性以及數(shù)據(jù)的各種運(yùn)算操作。經(jīng)典的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括線性結(jié)構(gòu)、樹型結(jié)構(gòu)及圖型結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是計(jì)算機(jī)專業(yè)一門綜合性的專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)核心課，是計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生考研的必備課程，為學(xué)生今后的科學(xué)研究、軟件開發(fā)、技術(shù)管理等工作奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。該課程內(nèi)容范圍廣、知識點(diǎn)多、概念抽象難懂，大部分學(xué)生反映學(xué)習(xí)起來比較吃力，能夠理解書本上的算法，但上機(jī)操作時(shí)沒有頭緒無法用C語言將相應(yīng)的算法實(shí)現(xiàn)。

本文歸納了在實(shí)際課程教學(xué)中常遇到的問題，并針對這些問題，從理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩方面進(jìn)行了改進(jìn)，以提高學(xué)生的理論、實(shí)踐動(dòng)手能力。

1 課程教學(xué)中存在的問題

目前，高校的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)仍以課堂理論授課為主、實(shí)踐教學(xué)為輔。學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中缺乏主動(dòng)性和積極性，學(xué)習(xí)興趣不高，導(dǎo)致教學(xué)效果不理想，主要有以下幾個(gè)方面的問題。

1.1 課程內(nèi)容繁多且難懂

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的內(nèi)容范圍廣、知識點(diǎn)多。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程探討了線性結(jié)構(gòu)、樹型結(jié)構(gòu)和圖型結(jié)構(gòu)的邏輯結(jié)構(gòu)、存儲結(jié)構(gòu)和基本操作運(yùn)算的實(shí)現(xiàn)以及各種查找算法和排序算法的實(shí)現(xiàn)[2]。該課程理論性強(qiáng)、內(nèi)容抽象難懂，要求學(xué)生有一定的數(shù)學(xué)邏輯思維和計(jì)算分析能力。課程內(nèi)容繁多并且難懂，學(xué)生很容易產(chǎn)生畏難情緒，自暴自棄。

1.2 學(xué)生的基礎(chǔ)薄弱

計(jì)算機(jī)程序類課程是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的先導(dǎo)課程。想學(xué)好數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程，必須牢固地掌握C語言的知識并能夠靈活地運(yùn)用。C語言程序設(shè)計(jì)課程是在大一第一學(xué)期開設(shè)的課程，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是在大二第二學(xué)期開設(shè)的課程。很多學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程時(shí)，已經(jīng)不太記得C語言的基本知識了。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中會大量地運(yùn)用到指針、結(jié)構(gòu)體和函數(shù)。然而這部分知識是在C語言課程的最后幾個(gè)章節(jié)，很多學(xué)生只為了應(yīng)付考試去記憶C語言的基礎(chǔ)語法了，而沒有深刻地理解并掌握指針、結(jié)構(gòu)體和函數(shù)這部分知識。大部分學(xué)生的編程基礎(chǔ)比較薄弱，無法將書本上類C語言描述的算法轉(zhuǎn)化為C語言程序。

1.3 學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力差

目前，大部分高?！皵?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)課時(shí)較少。以揚(yáng)州大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教學(xué)大綱為例，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的總課時(shí)為64課時(shí)，理論學(xué)時(shí)為48課時(shí)，上機(jī)實(shí)踐課時(shí)為16課時(shí)。高校的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程更偏重于理論教學(xué)，重理論輕實(shí)踐，實(shí)踐的考評主要依賴實(shí)驗(yàn)報(bào)告。很多學(xué)生在學(xué)完數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程后，仍然不能用程序設(shè)計(jì)語言編寫基本的查找、排序算法，更何況是運(yùn)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的知識解決生活中的實(shí)際問題。

2 教學(xué)方法的改進(jìn)

2.1 對C語言的知識進(jìn)行復(fù)習(xí)

C語言程序設(shè)計(jì)課程是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的基礎(chǔ)，C語言程序設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)的好壞將直接影響數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程學(xué)習(xí)的效果。在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程開課的第一周的課上，任課教師會對C語言課程中指針、結(jié)構(gòu)體、函數(shù)部分的知識進(jìn)行適當(dāng)?shù)膹?fù)習(xí)，對這部分內(nèi)容進(jìn)行梳理和強(qiáng)化，為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的講解奠定基礎(chǔ)。

2.2 注重引導(dǎo)教學(xué)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容繁雜、晦澀難懂。任課教師需要在教學(xué)過程中注重引導(dǎo)教學(xué)，采用靈活多樣的教學(xué)方式激發(fā)學(xué)生對課程的興趣[3]。

任課教師在教學(xué)過程可以多引入一些有趣的例子、故事或者電影的情節(jié)來講解知識點(diǎn)。將晦澀難懂的知識點(diǎn)融入到鮮活有趣的情境中，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。比如：講解鏈表邏輯結(jié)構(gòu)時(shí)，可以引入警匪片中每個(gè)臥底都有一個(gè)單線聯(lián)系的上司;講解棧的特性時(shí)，可以引入物流裝車，先裝入車的物品后出，后裝入車的物品先出，形象生動(dòng)地表現(xiàn)出了棧的先進(jìn)后出的特性;講解隊(duì)列先進(jìn)先出的特性時(shí)，可以引入學(xué)生在食堂排隊(duì)就餐的實(shí)例和去銀行排隊(duì)叫號的實(shí)例;講解樹的知識時(shí)，可以引入家族的家譜的案例，每個(gè)家族都有一個(gè)祖先，祖先有多個(gè)孩子，孩子又繼續(xù)生養(yǎng)孩子，不斷遞歸，直至最年輕的一代成員，形象生動(dòng)地表現(xiàn)出樹的一對多的特性;講解圖的時(shí)候，可以引入高速公路網(wǎng)和鐵路網(wǎng)。通過實(shí)際生活中案例的講解，將抽象的概念轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)直觀形象的問題，活躍了課堂氣氛，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

同時(shí)，任課教師需要注重啟發(fā)式教學(xué)，通過問題的拋出引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，將學(xué)生從知識的被動(dòng)接收者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)者。當(dāng)代著名學(xué)者波爾普說過“正是問題激發(fā)我們?nèi)W(xué)習(xí)，去發(fā)展知識，去實(shí)踐，去觀察”。一位好的教師不僅僅是傳道解惑者，更應(yīng)該是學(xué)生的引導(dǎo)者，引領(lǐng)學(xué)生自主地發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題和解決問題。例如：在講解完順序表和單鏈表的特性之后，引導(dǎo)學(xué)生自己分析在什么樣的情況下選擇順序表合適、在什么樣的情況下選擇單鏈表為宜;在介紹單鏈表需要設(shè)置頭結(jié)點(diǎn)時(shí)，先讓學(xué)生自己思考在單鏈表中途插入結(jié)點(diǎn)指針的變化以及在第一個(gè)結(jié)點(diǎn)前插入結(jié)點(diǎn)指針的變化有什么不同，從而引出在單鏈表中設(shè)置頭結(jié)點(diǎn)，來將插入的指針操作統(tǒng)一起來。通過啟發(fā)式教學(xué)，激發(fā)了學(xué)生主動(dòng)去思考問題，加深了學(xué)生對知識的理解，提高了課堂教學(xué)效果。

2.3 圖文并茂地講解算法

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中包含很多的算法，并且算法內(nèi)容抽象難懂。任課教師在講解算法時(shí)需要采用多種教學(xué)手段，將板書、ppt與微課相結(jié)合。在教學(xué)過程中，多引入圖像、動(dòng)畫，生動(dòng)形象地演繹算法運(yùn)行的動(dòng)態(tài)過程，增強(qiáng)算法的理解性[4]。例如，在學(xué)習(xí)鏈表時(shí)，指針的操作比較多，學(xué)生對這部分知識混淆不清。如果采用圖文并茂的講解方式，立刻就會產(chǎn)生不一樣的效果。

圖1展示了在單鏈表中指針p所指向的結(jié)點(diǎn)后插入一個(gè)新結(jié)點(diǎn)的過程，圖2展示了在單鏈表中刪除指針p所指向的結(jié)點(diǎn)。通過圖像、公式、算法偽代碼的講解，學(xué)生就很容易理解單鏈表的插入和刪除的過程。

在指針p所指向的結(jié)點(diǎn)后插入一個(gè)新結(jié)點(diǎn)，指針變化為：

s->next=p->next;

p->next=s;

單鏈表的插入代碼為：

Status ListInsert_L（LNode *L， int i， ElemType e） {

//在以L為頭結(jié)點(diǎn)的單鏈表的第i個(gè)位置插入值為e的結(jié)點(diǎn)

LNode *p=L; j=0;

while（p&&j<i-1）

{ p=p->next; ++j; } //尋找第i-1個(gè)結(jié)點(diǎn)

if（！p||j>i-1）

return ERROR; //j大于表長或者小于1

s=（LNode*）malloc（sizeof（LNode））; //生成新結(jié)點(diǎn)

s->data=e; s->next=p->next; //插入L中

p->next=s;

return OK;

}

在指針p所指向的結(jié)點(diǎn)后刪除一個(gè)結(jié)點(diǎn)，指針變化為：

p->next=q->next;

free（q）;

單鏈表的刪除代碼為：

Status ListDelete_L（LNode *L， int i， ElemType &e） {

//刪除以L為頭指針（帶頭結(jié)點(diǎn)）單鏈表中第i個(gè)結(jié)點(diǎn)

LNode *p=L， *q; int j=0;

while（p->next&&j<i-1） { p=p->next; ++j; }

q=p->next; p->next=q->next;? //刪除并釋放結(jié)點(diǎn)

e=q->data; free（q）;

return OK;

}

2.4 強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是一門理論與實(shí)踐綜合的課程，實(shí)踐教學(xué)的重要程度不亞于理論傳授[5]。為了幫助學(xué)生更好地理解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的知識、鍛煉學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，在實(shí)踐環(huán)節(jié)，分別在實(shí)踐內(nèi)容和實(shí)踐考評方法兩方面進(jìn)行探討和改進(jìn)。

⑴ 實(shí)踐內(nèi)容的設(shè)置

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的實(shí)驗(yàn)分為兩個(gè)部分：基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)和拓展性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的布置由淺入深[6]。

基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容為常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本操作、各種查找和排序算法?；A(chǔ)性要求學(xué)生將書本上類C語言描述的算法轉(zhuǎn)化為C語言程序?；A(chǔ)性實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵。通過基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠更深刻地理解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的基礎(chǔ)知識，能夠發(fā)現(xiàn)自己在知識和技能上的漏洞，及時(shí)進(jìn)行查漏補(bǔ)缺?；A(chǔ)性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容安排如表1所示?；A(chǔ)性實(shí)驗(yàn)的成功，增強(qiáng)了學(xué)生的自信心，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性。

拓展性實(shí)驗(yàn)是讓學(xué)生運(yùn)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識完成實(shí)際生活中問題的一些題目，比如電子通信簿的實(shí)現(xiàn)，約瑟夫環(huán)問題，表達(dá)式求值問題，行編輯程序等。拓展性實(shí)驗(yàn)是在基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)后開設(shè)的，拓展性實(shí)驗(yàn)需要學(xué)生利用大量的課外時(shí)間去完成。學(xué)生可以自行組織團(tuán)隊(duì)一起完成拓展性實(shí)驗(yàn)，團(tuán)隊(duì)成員數(shù)一般為3-5人。通過拓展性實(shí)驗(yàn)的完成，不僅加強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，更加強(qiáng)了學(xué)生的表達(dá)能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。

⑵ 實(shí)踐考評方法的改進(jìn)

首先，在課程考核的過程中，課程實(shí)驗(yàn)的成績將占據(jù)到總成績20%的比例。其中，實(shí)驗(yàn)成績=70%基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)成績+30%的拓展性實(shí)驗(yàn)成績。比例的調(diào)整會讓學(xué)生更加重視數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，從而強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)。

實(shí)踐的考評環(huán)節(jié)包括程序驗(yàn)收、程序改進(jìn)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告三個(gè)環(huán)節(jié)。程序驗(yàn)收環(huán)節(jié)中，任課教師讓學(xué)生演示自己的程序，根據(jù)學(xué)生的程序提出一些問題讓學(xué)生口頭回答，并對學(xué)生的程序提出一定的建議，讓學(xué)生去做相應(yīng)的改進(jìn)。任課教師根據(jù)學(xué)生改進(jìn)的程序以及程序驗(yàn)收環(huán)節(jié)的表現(xiàn)給出一定的分?jǐn)?shù)。實(shí)驗(yàn)的成績主要由程序驗(yàn)收環(huán)節(jié)的表現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告共同決定，實(shí)驗(yàn)報(bào)告的成績只占實(shí)驗(yàn)成績的30%。實(shí)踐考評環(huán)節(jié)的改進(jìn)，便于教師發(fā)現(xiàn)抄襲他人代碼蒙混過關(guān)的學(xué)生，對積極投入實(shí)驗(yàn)的學(xué)生更加公平，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

3 結(jié)束語

實(shí)踐證明，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)改革，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。學(xué)生的到課率、理論試卷成績以及實(shí)際動(dòng)手能力都得到了提高。在以后的教學(xué)工作中，仍需研究如何根據(jù)學(xué)生的個(gè)性及差異來教學(xué)，真正達(dá)到因材施教，從而提高教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)（References）：

[1] 嚴(yán)蔚敏，吳偉明.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（C語言版）[M].清華大學(xué)出版社，1997.

[2] 徐薇，王志海.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程研究性教學(xué)理論及方法探索[J].計(jì)算機(jī)教育，2012.1：35-38

[3] 張惠珍，馬淑嬌.“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)方法改進(jìn)探討[J].上海理工大學(xué)學(xué)報(bào)（社會科學(xué)版），2018.2：174-178

[4] 霍玲玲，王智，孫江.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)方法的研究[J].計(jì)算機(jī)教育，2015.2：73-76

[5] 周海巖，陳宏明，殷路.“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)的思考[J].教育理論與實(shí)踐，2010.30（6）：62

[6] 余艷，劉燕麗，李琳娜.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容設(shè)置的分析與思考[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2014.4：171-173