高职院校“数据结构”教学改革的探索与实践

摘要:该文从数据结构的教学特点出发,根据高职院校学生的特点和目前存在的状况,对“数据结构”课程教学过程中的教学问题、教学方法等方面进行了一些有益的探索。提出在教学改革过程中如何实施教学以提高教学质量。

关键词:数据结构; 教学改革;探索;实践

中图分类号:G642文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)17-4730-02

近年来,随着高校的不断扩招,毕业生就业压力持续增加,与此同时,用人单位却一直抱怨招不到合适的人才,围绕如何把学生培养成为受用人单位欢迎的高素质实用型人才,各高职院校都在尝试建立以“理论必需、够用为度,重在技能训练”为原则的教学体系,以增强学生社会适应性。为此,笔者根据自己多年在高职院校计算机课程教学过程中对教学方法和教学内容的研究及实施改革的基础上,对“数据结构”教学中如何培养学生实践能力的问题进行探讨。

“数据结构”是计算机程序设计的重要理论基础,主要研究非数值计算的程序设计问题中计算机操作对象以及它们之间的关系和操作,为理解、应用和开发程序提供技术和方法支持。相对于其他应用性课程而言,数据结构课程抽象而又严密,教师大都感觉难教,学生普遍反映难学。在高职“数据结构”教学改革中,如何降低理论性程度,增强直观性,提高学生的学习兴趣,取得好的教学效果,是我们一直探索的问题。本文主要针对如下几方面内容加以阐述。

1 课程的目的与要求

数据结构所讨论的知识内容和提倡的技术方法,无论对进一步学习计算机领域的其它课程,还是对从事软件的开发,都有着不可替代的作用。通过本课程的学习使学生深刻体会“算法的设计建立于逻辑结构,算法的实现依赖于物理(存储)结构”,并能根据实际情况选择相应的数据结构和算法。强调思维训练,培养学生基本的、良好的程序设计技能,以适应学科发展和知识更新的需要,是这门课程教学的目的和宗旨。

2 课程教学现状

从目前的教学来看,“数据结构”总被认为是一门深奥、抽象的课程,一门理论性很强而和实践相脱节的课程。内容上形成切割而相互孤立,课程学完后不能形成完整的知识体系,学生为了考试而学习,而在程序设计的能力上不能得到提高[3]。其主要原因有以下几点。

1) 教学原则方面,长期以来,教师为主体,学生被动学习的“填鸭式”传统教学模式依然没有改变,严格按照教学目标、教学大纲和教学进度来组织教学过程。对于概念、算法繁多,需要较强逻辑思维能力的数据结构这门课程,教学效果和教学目标是很难达到预期的。

2) 教学内容方面,涉及的概念和技术繁多,内容抽象、琐碎、庞杂是 “数据结构”不同于其他应用性课程的地方。线性表、树、图、查找、排序等所有内容均独立自成体系,不成系统的知识框架。“数据结构“是一门实用性很强的课程,主要培养学生在程序设计方面的逻辑思维能力,然而,目前的教学内容力求在理论描述上做到尽善尽美,而忽略了实践训练。学生的课程设计反映出他们程序设计的思路是混乱的,不知道如何选择数据结构,教学内容与实际应用脱节。

3) 教学方法方面,教师习惯于“一言堂”“满堂灌”,教学手段单一、僵化。数据结构中的算法演示利用粉笔加黑板的传统教学方式,缺乏直观性效果,算法的动态变化过程难以充分展示,数据之间的复杂关系对学生而言还是难以想象。在教学的各个环节,从组织内容、备课到讲授教师都只从自己的角度出发,很少关注学生的反应。学生难以参与到教学过程中来,课堂缺乏互动,更谈不上主动学习。学生接受的知识局限于教材和老师授课的内容,所有学生都被压制到同一认知水平上,出现能力强的学生不满足,而相对较弱的学生比较吃力的现象。近年来,数据结构的教学已经大量采用多媒体教学,但是采用简单的PPT,仍然不能很好的解决这样的问题,且这种单向的知识传输方式,存在授课信息量大,学生听课时强度大,理解困难,影响了学生创造性地分析问题的能力。严重影响了教学效果。

3 “数据结构”教学改革的探索与实践

针对上述问题及 “数据结构”课程的自身特点,本文阐述了如何从以下几个方面进行课程教学改革和探索。

3.1 改变教学原则

把“以课程为中心”、“以教师为主体”的传统教学观转变为“以能力为中心”、“以学生为主体”的新的教学原则。使学生由“知识接受型”向“综合思维能力训练型”转变,培养分析解决问题的能力,调动学生学习的兴趣。建立实例式与研讨式教学氛围,开展灵活多变的,师生之间、小组内部、个人与小组之间的互动,结合数据结构课程的知识来求解一些实际问题,通过实践进一步激发学生的学习兴趣。教师不再是知识的灌输者,而是学生学习活动中的组织者、引导者。作为组织者,教师的作用是根据教学内容和学生的实际情况,设计教学方案,并组织学生开展自主学习和合作学习活动,在形式多样的课堂活动中完成教学任务;作为引导者,教师要引导学生的学习进程,使其朝着有利于知识与能力建构的方向发展,引导学生形成思考和分析问题的正确思路,启发学生去发现规律,诱导学生进行评价和反思,帮助学生及时调整自己的学习方法,以形成正确的学习策略。

3.2 理论课教学改革的探索与实践

第一,重视教材建设,合理安排教学内容。为了适应高职院校的特点,对数据结构的教学内容根据“理论必需、够用为度,重在实际操作”的特点进行组织,以程序设计的基本原理引领数据结构的内容,以基本概念、基本结构、算法的知识结构为主,再通过大量详尽例子对理论知识进行分析。为此,笔者根据多年对“数据结构”进行教学和研究的基础上,2009年应电子工业出版社邀请, 针对高校应用型本科及高职高专教学以实践体系及以技术应用能力培养为主的目标的特点主持编写了21世纪计算机系列规划教材《数据结构(C语言版)》,书中算法均采用可在计算机上运行的C语言程序来描述。这样,降低了算法设计的难度,使学生能更直观形象地理解这些算法。相关知识点均分析了很多实用的例子,这有助于学生加深对基础理论知识的理解和实际应用的能力培养。教学内容与应用实例有机融合符合应用性的特点,有助于培养学生解决实际问题的思维能力和创新能力;教材内容新信息量大,融入最新科研成果内容,很好地体现了数据结构课程内容的基础性与先进性。

第二,多课程结合,融会贯通,合理地组织知识结构体系。几乎每一门课程都有前驱和后续课程,“数据结构”也不例外。而且“数据结构”作为一门专业基础课程,同时又是计算机学科的支柱课程之一,其中的很多知识将贯穿计算机知识学习的整个过程。所以讲授“数据结构”更应该注重与其他相关课程的联系,通过“数据结构”的讲解使学生对整个计算机课程有一个较全面的了解,让学生在头脑中形成一条清晰的学科主线。教学中穿插复习前导课程的教学内容。要合理地组织知识结构体系,构建一个整体的层次框架,以数据类型的统一模式及算法为主线,注重内容的衔接、联系与继承性,逐步展开各层次的知识点的教学。

第三,教学联系实际,合理地组合展现教学内容的手段。教学内容紧密联系实际,用于解决实际问题。在数据结构教学中,笔者把城市间的交通网与图联系起来;某外国友人要游览中国各大景点,要求学生用最短路径的知识去设计一条旅游线路;在学习哈弗曼树的时候,要求学生对部分使用频率不同的字符进行编码等等。课程结束后,布置一些有实际应用价值的课程设计题目,要求每个学生根据所学的知识分别加以解决。这种与实际相结合的教学,极大地提高了学生的学习积极性,也培养了学生学习数据结构的兴趣和解决实际问题的能力。为了让学生在有限的时间内更好的掌握知识,可以充分利用多媒体手段,利用动画技术, 使讲授内容变得生动和具体,更形象、直观、有趣,既弥补了单纯理论的抽象性,也节约了时间,增加了信息量。从而取得较好的教学效果。

3.3 实训课教学改革的探索与实践

实践是数据结构课程为了提高学生程序设计能力必不可少的环节。只有通过实践才能体会到数据结构对程序设计的影响,可从以下几个方面提高学生实践能力:首先,合理布置实验内容。实验是对所学知识进行实践应用的过程,也是检验学生对所学知识的具体应用能力。在布置实验内容时应考虑按学生层次的不同,做到难易结合,由浅入深。其次,组织学生到软件公司考察,聘请技术专家现场讲解软件开发过程中数据结构的具体应用,使学生对数据结构的实际应用有一个直观的感性认识,启迪学生拓宽专业基础面。再次,组办程序设计竞赛,促使更多的学生领略计算机编程的强大功能和潜力,使学生增加互相交流学习的机会,培养团队协作精神,提高综合素质和创造能力。

4 结束语

总之,“数据结构”在计算机课程体系中的特殊地位以及它自身的显着特点,决定了本课程的教学活动是值得广大任课教师不断思索、创新的过程。如何真正体现“教师以学生为中心,为学生的学习提供各种支持服务”的教育思想,如何让本课程的教学更好的迎合并服务于高职高专的办学宗旨和培养目标将一直成为我们努力探索的教研课题。

参考文献:

[1] 肖宏启.数据结构(C语言版) [M]. 北京:电子工业出版社,2010.

[2] 严蔚敏,吴伟民.数据结构(C语言版)[M].北京: 清华大学出版社, 1997.

[3] 杜作阳.数据结构教学改革的研究[J].高教论坛, 2007(6):46-48.

[4] 宁正元,王秀丽,林大辉.算法与数据结构[M].北京:清华大学出版社,2006.

[5] 朱战立.数据结构[M].北京:高等教育出版社,2004.

[6] 耿国华.数据结构―C语言描述[M].北京:高等教育出版社,2006.

[7] 龚雄涛,高职院校《数据结构》教学改革的探索与实践[J].湖北职业技术学院学报,2005(12).