《数据结构》课程的教学内容和教学方法改革

【摘 要】《数据结构》是计算机及相关专业的专业基础核心课程，文章给出了该课程改革的必要性，根据该课程的特点，从教学内容、教学模式、教师队伍、实践教学等几个方面，讲述了《数据结构》课程的教学改革，从而加强《数据结构》课程建设。

【关键词】数据结构；教学改革

《数据结构》是计算机科学与技术专业的必修课之一，是一门综合性的专业基础课和专业核心课程，而且正逐步发展成为众多理工专业的热门选修课。通过本课程的学习，能使学生熟练掌握如何合理地组织数据、有效地存储和处理数据，正确地设计算法以及对算法的分析和评价等知识。它是学习操作系统、编译原理、数据库原理等计算机专业核心课程的基础，掌握好这门课程的内容，是学习计算机其他相关课程的必备条件。因此，该课程在专业建设的地位十分重要。

《数据结构》课程体系不断发展，传统的教学内容和教学方法已落后于时代的发展和市场经济的需要，作为以应用型本科人才培养为目标的高等学校，如何针对计算机科学与技术专业学生就业难的特点，利用有限的教学课时，让学生接触到较新的理论和技术，同时提高学生对数据结构理论的掌握能力，并且能利用数据结构理论进行实践，培养创新能力和自主学习能力，使学生毕业后能尽快适应就业市场的需要，是一个急待解决的问题。

而当前《数据结构》课程的教学存在以下问题：①教学内容跟不上计算机技术的快速发展，教材没有从理论、抽象和设计三种形态的高度来组织教学内容，理论性强，实践性弱。②教学方法单一，不能使学生掌握本学科系统分析、解决问题的基本科学方法。③教学手段的落后，只通过PPT讲稿向学生讲解教学内容。④教学实践设置侧重于单一知识点的训练，与实际应用脱节。

通过教学改革，以上问题才能得到解决。一方面，使教师教学和教研水平得到提高；另一方面，使学生掌握最新的学科知识及对知识的灵活运用能力及实践动手能力，为将来的进一步深造打下良好的基础，所以《数据结构》课程的教学改革势在必行。

《数据结构》是计算机科学与技术专业的主干课程，遵循应用型本科院校的办学宗旨，不断更新课程内容，改进教学方法，加强学生实践能力和创新能力的培养，从而提高学生素质的教学改革思想，构建课程体系。改革主要分以下几方面：

一、吸取国外教材的优点，对教学大纲内容进行调整

删减必要性不大、陈旧过时的内容，如广义表、多维数组、串的基本内容等，逐步增加了反映学科发展趋势的新内容，如生物信息计算、各类搜索引擎中常用的数据结构和算法等，还增加许多典型的数据结构的算法与应用，如跳表、优先队列、B-树等内容。重新修订现有的教材和教学大纲，保持教学内容具有先进性、科学性。同时考虑到与其他课程的衔接问题，进行双语教学，并且申请校级优秀课，以此促进教学改革的进行。

二、教学方法和手段改革上，采用面向问题求解的教学方法

从科研工作或现实生活中的大量实际问题入手，引导学生主动探求答案的积极性。并依托学校的网络建立《数据结构》教学平台，提供丰富的《数据结构》教学资源，包括高质量的多媒体课件，算法动态演示系统，授课内容，教案，大纲，参考文献，疑问解答等等。全方位地为学生提供学习方便，与学生进行网络互动，学生随时有问题都可以通过网络进行求解，从而极大地吸引了学生的学习兴趣，激发了学生学习的积极性和主动性。

三、建立高素质教师队伍

由于《数据结构》技术发展飞速，建立起一支稳定的、高素质的《数据结构》教师及实验教师队伍，这也是提高《数据结构》实验及理论教学质量的关键，从多个渠道解决了师资缺乏的问题，从而使教师的理论和实践操作水平大大提高。

为了提高教师的指导水平以利于进一步的培养学生的实践动手能力，同时能够使理论课教师通过对实验的掌握更好的讲授和体会理论课的教学，每隔一段课程组开培训和研讨会，讨论课程内容的设置及实验和课程设计的内容安排问题。课程组所有成员积极提出有效合理的改善方案，使课程的发展稳固进行。无论是主讲教师还是实验教师均在讨论中有所提高。同时在讲授有关实验内容时更准确、更有自信，避免了在出现问题时无法解决的尴尬局面，进一步激发学生的学习兴趣，培养了学生应用能力，达到了教学要求，而且对其它课程的教学具有深远的意义。

四、在实践环节教学方面，以创新能力培养为目标，进行实践环节的教学改革

详细分为以下三点：

1.以学生为出发点进行调研选择合适的实验项目

从科研和实际问题选题，编写实验指导书和课程设计指导书，实验增设设计型和综合型的实验内容，通过实践培养学生面向问题求解的能力，如：结合ACM认证进行教学，使学生马上从理论过度到实际应用；讲课过程中的理论，课后布置实际问题作业和学期末布置大作业，让学生利用理论自己解决，编写程序，完成作业。在选择实验内容时重点考虑开设哪些实验，所开设的实验中，哪些是验证性的，哪些是综合性、设计性的；并且对于计算机专业所开设的实验项目要有不同的针对性；针对每个实验确定考核依据和方法以及整个实验课程的考核评分方法；提高学生对《数据结构》理论的动手实验能力。使学生通过实验课程的开设来提高实践能力，实验的设置做到了少开一些验证性的实验，多开一些设计性的、综合性的实验。真正提高了学生的动手能力及技术应用能力。当然，在教学过程中理论课教师与实验课教师应经常相互沟通、相互协调教学内容。

《数据结构》课通常是56学时以上左右，《数据结构》课程的重要性不言而喻。在理论课内容的设置上，不同专业由于学时不同而有所区别。计算机专业的学生不但要掌握线性表，树，图实验，而且还要开设有关表，树，图的综合设计性实验；而软件专业除了掌握上述实验外，对多维数组等内容也要进行实验。通过不同性质的实验设置，催发学生的学习主动性和兴趣，有效地利用《数据结构》资源，帮助学生深人理解和掌握《数据结构》的原理和技术，提高了学生实践和运用数据结构知识的能力，锻炼了学生独立分析解决问题的能力，加强了学生学习的协作精神，从而达到了数据结构课程的教学目标。

2.有良好的实验室条件

除实验室专门配备的实验室指导教师外，课程组教师都在实践环节中进行指导，利用实验室的环境，加上合理的实验题目引导学生积极主动地学习，锻炼学生的动手能力、创新能力及面向问题求解的能力。实验室有专门的实验环境，从实验目的到实验原理，实验步骤都可以从实验环境中得到，有了这些理论基础，学生就可以在此基础上顺利完成各个实验项目。实验中心每天在无课的情况下，全天对学生开放，为学生自主创新提供方便。对不同层次的学生进行不同层次的辅导答疑。实验成绩由程序设计，文档说明组成，课程设计成绩由程序设计、设计作品、报告撰写和答辩表现四部分组成。

3.采用“理论――实验――理论总结” 的方法进行实验内容的讲解

传统计算机课程教学中，理论课与实验课教师为同一人，《数据结构》课程也不例外，经过多次讨论和改革，应设专门的实验老师，在实验课上，主讲老师和实验老师同时指导，方便学生提问，有问题及时解决。无论是授课老师还是实验老师在每次实验课后都要对实验内容和对应的理论内容作出总结，经过理论到实验的总结，授课教师和实验教师对课程的内容有了更加深刻的认识，对以后的教学和实验指导有重要意义。

在长期的《数据结构》课程讲解中，可以积累丰富的教学经验，实行理论课与实验课相剥离的教学方式，并采用“理论-实验-理论总结”的方法进行教学会起到事半功倍的作用。即理论课教师在做实验之前先讲解一次要做的实验项目，可能学生会明白50%～60%的内容；然后再安排专门的实验课教师在做实验时边指导边讲解，这样学生在有了对实验内容的大致了解之后经实验课老师的指导再经亲自动手去完成，大概就可以理解90%；实验结束后理论课教师再对实验中的重点进行总结，对问题加以分析，就可以使学生更好的掌握《数据结构》理论和实验知识，从而加强了《数据结构》实践能力的培养。

4.依据实验过程和书面的《数据结构》实验基础知识进行考核

通过实验过程进行考核，教师重点查看学生对实验中所出现问题的理解或解释，鼓励学生在做每个实验时开动脑筋独立解决问题，而不拘泥于查看学生实验报告的工整性，对解决问题好的可另酌情加分；对于综合性实验或创新性实验，根据学生个人意愿进行分组选题或自选题，重点查看学生如何围绕实验目标来解决问题的思路而不过分拘泥于实验的结果，对完成实验优秀的学生另酌情加分。在期末考核时，既实现了书面的《数据结构》实验基础知识卷面考试，也组织进行专项的实验设计或模拟应用动手考试，围绕教学大纲由师生或聘请有关专业人士一起对实验成果进行分析评定等。

通过改革，对调动学生的积极性、培养学生的综合素质、创新能力、创新意识以及扩大就业机会具有重要的意义，为他们将来进入社会打下良好的基础。《数据结构》课程实践操作能力培养模式的构建，对于普通工科院校尤其是工程类专业提高学生的综合素质和能力，具有一定的参考价值和可借鉴的经验。同时也提高了教师的理论水平、业务素质和科研能力。这种教学方式和方法是一种颇有成效的教学改革。

参考文献：

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[2]梁海丽.浅谈《数据结构与算法》课程教学的改革[J].邢台学院学报.2009，24（2）：104―106

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基金项目：长春工程学院教育教学研究课题2009年第36号