沈嫻

（河北工程技術(shù)學(xué)院人工智能與大數(shù)據(jù)學(xué)院，河北 石家莊 050091）

在信息化社會(huì)的今天，數(shù)據(jù)的算法設(shè)計(jì)行業(yè)已經(jīng)成為推動(dòng)企業(yè)發(fā)展的重要技術(shù)，數(shù)據(jù)的挖掘、分析和處理已經(jīng)成為行業(yè)的主流技術(shù)，對(duì)于大數(shù)據(jù)專業(yè)來(lái)說(shuō)，具有潛在價(jià)值的原始數(shù)據(jù)，只有通過(guò)深度學(xué)習(xí)和分析才能真正地掌握這些技術(shù)，從中挖掘出有價(jià)值的信息，因此對(duì)于大數(shù)據(jù)專業(yè)的學(xué)生來(lái)講，掌握數(shù)據(jù)算法設(shè)計(jì)的技能就變成了重要的任務(wù)。

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程是計(jì)算機(jī)類專業(yè)課程體系中最為重要的基礎(chǔ)理論課，是提高學(xué)生對(duì)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)運(yùn)行、存儲(chǔ)設(shè)計(jì)、算法設(shè)計(jì)的一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課。熟練掌握《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程已成為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等專業(yè)的核心基礎(chǔ)課。

本文將“任務(wù)驅(qū)動(dòng)、項(xiàng)目導(dǎo)向、教學(xué)做”三種方法相結(jié)合應(yīng)用到該門(mén)課程中，對(duì)其課程的內(nèi)容、框架及評(píng)價(jià)體系都有了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)幾輪的教學(xué)實(shí)踐，在不斷完善課程內(nèi)容的基礎(chǔ)上，學(xué)生的理論基礎(chǔ)及實(shí)踐能力都有了明顯的增強(qiáng)，取得了很好的教學(xué)效果。

一、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在教學(xué)中存在的問(wèn)題

目前，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題如下：

（一）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一門(mén)理論性很強(qiáng)的課程，在講授過(guò)程中，由于存在大量的抽象概念及定義，課程內(nèi)容不易被理解及記憶，教學(xué)方法單一不說(shuō)，還不能真正地讓學(xué)生們理解并解決實(shí)際的問(wèn)題，再采用傳統(tǒng)的PPT教學(xué)，只能讓學(xué)生知其然，而不能做到知其所以然。要想讓學(xué)生們真正的領(lǐng)會(huì)到各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)理論的基本思想，并將其體現(xiàn)在實(shí)際操作中。

（二）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)要求用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)算法，由于學(xué)生對(duì)于計(jì)算機(jī)語(yǔ)言類的課程掌握程度參差不齊，所以在學(xué)習(xí)算法的過(guò)程中，就會(huì)出現(xiàn)兩極分化嚴(yán)重的現(xiàn)象。要做到在同一時(shí)間，如何在相對(duì)較少的時(shí)間內(nèi)掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)以及應(yīng)用場(chǎng)景也成了一道難題。

（三）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用很多，在設(shè)計(jì)時(shí)需要更靈活的設(shè)計(jì)，由于課程內(nèi)容不易理解，因此在學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生們總是面對(duì)不同的數(shù)據(jù)，如何正確地進(jìn)行選擇、設(shè)計(jì)與編寫(xiě)。

面對(duì)這些問(wèn)題，在教學(xué)過(guò)程中必須要進(jìn)行思考，改變現(xiàn)有的教學(xué)方法，更新教學(xué)資源，融入創(chuàng)新理念。

二、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、項(xiàng)目導(dǎo)向、“教學(xué)做”三合一的課堂教學(xué)改革研究

對(duì)于以上數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程存在的問(wèn)題，能過(guò)一系列的教學(xué)改革，引入任務(wù)驅(qū)動(dòng)、項(xiàng)目導(dǎo)向、教學(xué)做三個(gè)教學(xué)模式，一方面是使數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程可以走進(jìn)學(xué)生，便授課教師的教學(xué)水平和科研水平得到一個(gè)很好的提高，另一方面，引入新的教學(xué)方法，也會(huì)使學(xué)生們?cè)趯W(xué)習(xí)過(guò)程中很好地理解相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，并對(duì)其知識(shí)點(diǎn)可以進(jìn)行靈活的運(yùn)用以及提高實(shí)踐動(dòng)手的能力，為將來(lái)進(jìn)一步深造把下良好的知識(shí)基礎(chǔ)。

任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，主要思路是讓學(xué)生在上課時(shí)，通過(guò)自我理解、自主解決教師布置的一個(gè)又一個(gè)的任務(wù)。如果學(xué)生想要完成這些任務(wù)，就需要通過(guò)自己的努力去翻閱大量的書(shū)籍或是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，在這個(gè)過(guò)程中，可以讓學(xué)生積極思考、通過(guò)完成任務(wù)來(lái)獲取學(xué)習(xí)的知識(shí)、獲得技能、形成能力。

項(xiàng)目導(dǎo)向教學(xué)法，用來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作能力、溝通能力；并在教學(xué)過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的探究學(xué)習(xí)解決問(wèn)題的核心能力。把每一章的主要內(nèi)容設(shè)置為一個(gè)完整的案例，把包含在內(nèi)的項(xiàng)目化分成多個(gè)不同級(jí)別的任務(wù)，讓學(xué)生們自由組隊(duì)通過(guò)討論、設(shè)計(jì)逐步完成每一項(xiàng)任務(wù)，最終把每一項(xiàng)任務(wù)拼接成一整個(gè)項(xiàng)目。

教學(xué)做三合一的方法，在教學(xué)設(shè)計(jì)中，教師應(yīng)該在教學(xué)案例設(shè)計(jì)中多咨詢、多鼓勵(lì)學(xué)生；學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中也應(yīng)該多思考、多觀察；教學(xué)做的教學(xué)法以“做”為主體，通過(guò)對(duì)于“做”的設(shè)計(jì)，讓教師和學(xué)生可以聯(lián)系在一起，增強(qiáng)學(xué)生的自主思考和動(dòng)手能力。在上課過(guò)程中，如果學(xué)生遇到問(wèn)題，學(xué)生就可以通過(guò)教學(xué)過(guò)程中的重要知識(shí)點(diǎn)去分析、解決問(wèn)題。通過(guò)向教師提出問(wèn)題、尋求答案，學(xué)生之間的討論等方式來(lái)解決問(wèn)題，最終通過(guò)解決問(wèn)題的過(guò)程來(lái)理解知識(shí)點(diǎn)，加深知識(shí)點(diǎn)。教學(xué)做三合一的教學(xué)方法體現(xiàn)了教學(xué)理論與教學(xué)實(shí)踐相結(jié)合的重視，也是對(duì)學(xué)生的主體性、創(chuàng)造性的肯定及培養(yǎng)。

把三者融入《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程中，對(duì)于教師的教學(xué)也是一個(gè)挑戰(zhàn)。在梳理每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的時(shí)候，結(jié)合不同的存儲(chǔ)方式，把教學(xué)方法加之利用，讓理論知識(shí)在教學(xué)方法的幫助下，學(xué)生們可以更好地進(jìn)行掌握。

從另一方面說(shuō)，把三種教學(xué)方法融入課程中去，還可以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手的能力，可以定期增加課程的實(shí)驗(yàn)和研討會(huì)，讓學(xué)生們可以討論課程的設(shè)計(jì)方案以及解決的內(nèi)容，

梳理知識(shí)點(diǎn)，使課程的發(fā)展平穩(wěn)進(jìn)行。

無(wú)論是教師授課還是學(xué)生自主討論，還是小組實(shí)驗(yàn)，最終的結(jié)果還是為了避免在遇到現(xiàn)實(shí)問(wèn)題時(shí)，能第一時(shí)間去解決并處理問(wèn)題，并且通過(guò)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的討論、撰寫(xiě)和實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生們更加的自信、更加的準(zhǔn)確定位問(wèn)題，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生們的應(yīng)變能力，培養(yǎng)學(xué)生們的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，最終達(dá)到教學(xué)要求。

三、改革之后所達(dá)到的目標(biāo)

針對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的難點(diǎn)和存在的問(wèn)題，在教學(xué)過(guò)程中，我們需要讓學(xué)生做到以下幾點(diǎn)：

（一）學(xué)會(huì)正確的思維方法，具備分析研究計(jì)算機(jī)加工數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特性。

（二）加大學(xué)生對(duì)于計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，因?yàn)椤稊?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是一門(mén)較抽象、靈活的計(jì)算機(jī)程序語(yǔ)言，對(duì)于沒(méi)有基礎(chǔ)的學(xué)生來(lái)講，在學(xué)習(xí)過(guò)程挑戰(zhàn)性太大。因此在學(xué)習(xí)課程之前，就需要對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)，減少學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的難度。

（三）能夠規(guī)范的運(yùn)用結(jié)構(gòu)的定義、初始化的方法和正確選擇適合設(shè)計(jì)的邏輯結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的算法。

（四）需要培養(yǎng)學(xué)生們獨(dú)立選用合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，編寫(xiě)質(zhì)量高、風(fēng)格好的程序及初步評(píng)價(jià)算法的能力。

（五）使學(xué)生系統(tǒng)的科學(xué)的受到分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的訓(xùn)練，提高運(yùn)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，為后續(xù)的軟件課程奠定良好的基礎(chǔ)。

（六）利用所學(xué)知識(shí)，從生活中的實(shí)際問(wèn)題出發(fā)，編寫(xiě)適合學(xué)生所用的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)和課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)。在實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)中增加了設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)和綜合型實(shí)驗(yàn)兩種，通過(guò)這些實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生們可以更好地理解《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》中的知識(shí)點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)中結(jié)合PTA（程序設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)輔助教學(xué)平臺(tái)）上的實(shí)驗(yàn)，如整數(shù)的分類處理、組合數(shù)的和、單鏈表分段逆轉(zhuǎn)、共享后綴的鏈表以及二叉樹(shù)的非遞歸遍歷等基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生們掌握基礎(chǔ)的知識(shí)，再能過(guò)進(jìn)階實(shí)驗(yàn)，如兩個(gè)有序序列的中位數(shù)，海盜分贓、用撲克版計(jì)算機(jī)24點(diǎn)、兩個(gè)有序鏈表序列的次等內(nèi)容提升學(xué)生對(duì)于知識(shí)點(diǎn)的理解。

（七）利用三種方法的結(jié)合，做到“理論——實(shí)驗(yàn)——理論總結(jié)”的方式，在不同專業(yè)、不同學(xué)時(shí)、不同應(yīng)用的區(qū)別中，有針對(duì)性的對(duì)于線性表、樹(shù)、圖增加實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，而對(duì)于表、樹(shù)、圖的綜合性設(shè)計(jì)更要加大實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的設(shè)置；而在大數(shù)據(jù)和虛擬現(xiàn)實(shí)專業(yè)來(lái)說(shuō)，對(duì)于《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程內(nèi)容要求的更多更深，因此在講授過(guò)程中就要通過(guò)不同性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)來(lái)提高學(xué)生們的學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和興趣點(diǎn)。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是我國(guó)高校計(jì)算機(jī)專業(yè)課程組織的重要組成部分，對(duì)于計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，也是非常重要的一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課。在長(zhǎng)期教授《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》過(guò)程中，不斷增加新的教學(xué)方法，引入新的教學(xué)理念，提高授課教師的教學(xué)水平，從以前單一的教學(xué)到現(xiàn)在的教學(xué)、實(shí)驗(yàn)相組合的理念，轉(zhuǎn)變了以往的教學(xué)的目標(biāo)，填充了更多的教學(xué)內(nèi)容，增加了接近生活的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，使教學(xué)內(nèi)容得到了極大的豐富，在不斷地總結(jié)和實(shí)踐中也對(duì)理論課程和實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行了修改，在這一系列的改革措施中，其最終的目的還是為了幫助學(xué)生們對(duì)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程進(jìn)行更好的學(xué)習(xí)和理解，從而可以把理論知識(shí)更好的轉(zhuǎn)變?yōu)樽约旱募寄堋?/p>