独立学院“数据结构”课程教学方法的探索

摘要：本文分析了独立学院的学生特点和数据结构的课程特点，针对实际教学中存在的问题，提出了一个适应于独立学院学生的以学生学习兴趣为导向的教学方法体系，使得大部分学生的学习由被动接受转变为主动学习，极大地改善了教学效果。

关键词：独立学院；数据结构；教学方法；学习兴趣

中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2013）06（b）-0000-00

Searching of Teaching Method of Data Structure at Independent Institute

LIU Li-yan， FU Rong， ZHANG Cheng

（City Institute， Dalian University of Technology， School of Computer Engineering， Dalian， Liaoning， 116600）

Abstract： This paper analyzes the characteristics of students and data structure subject at independent institute. According to existing problems in the actual teaching， this paper presents a system of teaching methods which is suitable for independent institute students and oriented by the students' learning interest， and the more students are from passive accept into active learning， improving the teaching effect.

Keywords： independent institute； data structure； teaching methods； learning interest

数据结构是计算机程序设计的重要理论技术基础，它不仅是计算机学科的核心课程，而且已成为其他理工专业的热门选修课。它的教学要求是：使得学生学会分析研究计算机加工的数据结构的特性，以便为应用涉及的数据选择适当的逻辑结构、存储结构及其相应的算法，并初步掌握算法的时间分析和空间分析的技术[1]。另一方面，数据结构课程的学习过程也是复杂程序设计的训练过程，要求学生编写的程序结构清楚且正确易读。但在数据结构课程的教学过程中，有一个问题一直困扰着教师和学生――“教师感觉难教，学生感觉难学”。针对这个问题，本文提出一个适应于独立学院数据结构课程的比较有效的教学方法，改善了教学效果。

一、独立学院学生的特点

独立学院的教学目标是以学生为中心，培养应用型人才，所有的教学活动都围绕着这个目标进行。独立学院的学生有自己的的个性特点，而且千差万别，所以需要根据实际情况探索满足教学需求的教学方法。独立学院属于三本院校，学生有自己的特点[2]：第一，他们是大学生，思想比较成熟，常常会考虑自己的专业与将来的工作之间的联系，也会为将来的就业做一些计划和准备；第二，他们的逻辑思维能力不是很强，在数理逻辑知识方面基础比较薄弱；第三，他们厌倦学习枯燥的理论知识，喜欢学习比较实用且很容易掌握的知识，学习的主观能动性不是很强；第四，他们缺乏一定的自控能力，有一小部分同学沉迷于网络游戏中；第五，他们对实践活动比较感兴趣，擅长社交。

二、教学过程中存在的问题及其分析

经过几年的数据结构课程的教学实践，发现无论在理论教学还是在实践教学中都存在一些问题。一是在数据结构课程的学习过程中，大部分学生感到数据结构中涉及的概念多，枯燥，记不住；二是学生感到理解教材中的理论知识并不难，但是对于大多数算法都感到抽象难于理解，尤其是一遇到算法设计题就更感到无从下手，写出的算法效率低下、结构不清晰；三是学生在上机实践的过程中，更是困难重重，部分同学在使用编程语言实现教材中的基本算法时，往往在调试程序时就通不过，而对于独立设计算法更是难上加难。以上存在的问题严重影响了学生的学习兴趣。

（一）学生自身的原因

从学生自身角度分析，除了具有独立学院学生自身的特点外，还有另外两个方面的原因：一是前修课程掌握的不扎实。学生在学习数据结构课程之前必须较好地掌握高等数学、离散数学和C语言这三门课程。尤其C语言，由于学生刚学完第一门程序设计语言课，还没有建立完整的程序设计思想，并且对语言本身的理解也不够透彻。在数据结构中用得最频繁的是指针、结构体和函数，而这些知识又是C语言中的学习难点，如果学生对这些知识理解的不透彻，就不能灵活运用，在上机编程时必然会困难重重。二是不能很好地理解数据结构本身的概念。由于数据结构中涉及的概念多、算法多，内容抽象枯燥，加之学生C语言的基础不扎实，因此相当一部分学生在数据结构学习过程中有恐惧心理，增大了学习的难度。

（二）教学方法的原因

从教学过程角度分析，主要原因是教学方法有待改进。在以往的教学中，大部分的课堂时间都是教师在讲，学生在听，教师只注重把所有知识点灌输给学生，忽略了学生的学习兴趣和学习积极性，不能充分发挥学生在课堂的主体作用，导致学生不能理论联系实际，以致学生在解决实际问题时无从下手，不会分析问题，不会建立数学模型，不会设计算法。

教育心理学家认为：学习兴趣是可以推动人们求知的一种内在力量，以兴趣为基础学习的结果与仅仅以努力为基础的学习的结果有质的不同[3，4]。本文根据独立学院的培养目标和学生的个性特点，从学生的学习兴趣出发对教学方法进行了深入的研究与探索，引导学生由被动接受转变成主动学习，从而达到较好的教学效果。

三、基于学习兴趣的教学方法的研究与探索

（一）精心准备首堂课的教学内容，突出实用性，引发学习兴趣

“良好的开始是成功的一半”，因此，教师必须精心准备首堂课的教学内容，通过列举恰当且贴近实际生活工作的例子来强调课程的实用性，引发学生学习数据结构课程的兴趣。让学生明白一个问题――“数据结构到底有什么用”。例如，打印机中的队列应用，可以解决打印机速度慢于CPU 的问题，避免了数据丢失或打印次序混乱；智能ABC 汉字输入法中常用字提前问题的实现，所涉及到的查找问题；工程问题涉及到有向图等的应用[5]。学生对这些例子很感兴趣，并且通过第一堂课的学习明确了数据结构课程的学习目标，更加渴望学习数据结构相应的知识。

（二）重视基本概念的建立，理清知识体系脉络，合理组织教学内容，提高学习兴趣

数据结构中主要学习三种逻辑结构――线性结构、树形结构和图形结构。尽管数据结构的知识点比较多，但整体的知识主线比较清晰，每种数据结构都围绕三个内容进行讨论――数据的逻辑结构、存储结构和相关操作算法。学生在学习的过程中对知识的理解是片面的、零散的，不能将相关的知识串联起来。这就要求教师在教学过程中要抓住知识主线，理清知识体系脉络，及时复习前面的内容，不断总结，对教学内容进行有机组合，突出重点、难点，使学生形成一个完整的知识体系，不断地提高学习的学习兴趣。

（三）合理使用多媒体，动态演示算法，使课堂教学变得生动有色，激发学习兴趣

合理使用多媒体教学有利于学生对教学内容理解的更透彻，更能发挥教师在课堂中的主导作用，使课堂教学变得更加生动有色。因此教师在设计教学内容和教学过程时必须仔细斟酌，何时使用多媒体以及怎样充分合理地使用多媒体都要经过精心设计。为了让学生在课堂上更容易地学习知识，对于难理解的算法在课件中制作了动态演示过程，如入栈、出栈、入队列、出队列、二叉树的遍历、Huffman树的构建、平衡二叉排序树的构建、图的遍历、快速排序、堆排序和散列表查找等等。通过动态演示，使枯燥难理解的算法变得生动易于理解，大大激发了学生的学习兴趣，同时引导学生更加主动地学习和研究其它算法，达到了事半功倍的教学效果。

（四）通过解决实际问题，调动学习兴趣

对于比较实用且贴近生活的例子学生总是很感兴趣，因此，在学习每种数据结构时，不急于介绍它的相关概念，而是先通过恰当例子引入一个实际问题，提出问题让学习思考如何解决，充分调用学生的学习积极性。在学完该数据结构的相关知识之后，返回来解决开始提出的问题。如学习队列结构的时候，提出一个小型机场模拟仿真的问题，机场只有一条跑道供飞机起飞或着陆，在每一时间单元，可能跑道空闲，或者可能有飞机准备起飞或者可能有飞机准备着陆，问题包含两个队列，一个是空中等待着陆的飞机队列，一个是地面等待起飞的飞机队列，还有一些其它的条件和限制[6]。对于学生而言，解决这样的实际问题既有兴趣又有挑战性。一方面学生很容易地掌握了理论知识，另一方面学生认识到数据结构确实很有用。

（五）分层次的实践教学，激励学习兴趣

在数据结构的实践教学中，学生的学习基础大不相同，大部分同学的程序设计能力薄弱，对编写程序缺乏自信心，因此对所有的学生不能做一样的要求。针对这样的问题，在数据结构的实践教学中，采用分层次的实践教学模式，将实践内容分为验证性基础实验、综合性实验和课程设计三个层次[7]，如表1所述。在分层次的实践教学中，不同基础的学生都得到了锻炼和提高，极大地激励了学生的学习兴趣，全面培养了学生综合运用知识的能力、进行研究性学习的能力、创新能力以及团队合作的能力。

（六）加强网络平台建设，增强学习兴趣

通过建立数据结构课程网站，给所有学生提供一切可共享的教学资源，为学生创造一个良好的课外学习环境。首先，将各种教学资源以电子形式，包括教学课件、上机实验题目、每章课后习题和思考题、历年的考研真题和考研大纲等等，便于学生自学。其次，还可以提供网络在线、离线答疑，及时地解决了学生在学习过程中遇到的困难，充分调动了学生的学习积极性。这些方式满足了学生在课后自学的需求，增强了学生的学习兴趣，同时也很好地辅助了教师的教学工作。

四、改善的教学效果

通过在实际的课程教学中采用本文所提出的教学方法，极大地提高了学生学习兴趣，使得大部分学生由被动接受转变为主动学习，教学效果得到了明显的改善。经统计，2011学年（没有采用本文提出的教学方法）数据结构课程的通过率为72%，主动学习的学生比例为50%，2012学年（采用本文提出的教学方法）数据结构课程的通过率为81%，主动学习的学生比例为70%。

五、努力提高教师自身的综合素质

教学方法的研究与创新是永恒的课题，也是一项长期的教学任务。作为教师要不断学习，不断用新理论、新知识充实自己，努力提高自身的综合素质。在教学过程中，重视新老教师的经验交流和方法创新，不断改进教学方法和教学内容，不断探索教学规律，及时掌握学生特点，提升教学艺术，强化教学意识，提高教学质量，努力培养出优秀的人才。

六、结语

在今后的教学工作中，将以这项课程教学改革成果为基础，继续开展教学方法的研究与探索，使得数据结构课程的教学质量提高到一个新的水平。

参考文献：

[1] 严蔚敏，吴伟民. 数据结构（C 语言版）[M]. 北京：清华大学出版社，2008.

[2] 彭颖，周金凤. 独立学院“数据结构”课程教学的探讨[J讨087学城市学院计算机工程学院，辽宁省]. 教育与教学研究，2010（5）：120.

[3] 章凯. 兴趣与学习：一个正在复兴的研究领域[J讨087学城市学院计算机工程学院，辽宁省]. 宁波大学学报：教育科学版，2000（1）：2.

[4] 张立，王伟嘉，石岩，张洪萍，崔浩. 基于学习兴趣开展数据结构教学[J讨087学城市学院计算机工程学院，辽宁省]. 计算机教育，2010（13）：95.

[5] 葛建梅.“数据结构”课程教学方法改革的思考[J]. 中国成人教育，2008（1）：147.

[6] 鲍春波.探索《数据结构》教学新途径[J]. 学术问题研究，2005（1）：101-102.

[7] 孙爱东，杨秋妹，肖媚燕.多层次“数据结构”实践教学模式探讨[J]. 教学改革与研究，2009（12）：166-167.