独立学院专科数据结构课程教学的改革和探讨

阐述独立学院人才培养目标，分析数据结构课程在实际教学过程中存在的问题，并提出了解决的办法，探讨在数据结构课程教学上的一些改革和创新想法。

一、引言

数据结构不仅是计算机专业的核心基础课之一，也是数据库、操作系统等专业课的重要前导课，是一门实践性很强的课程，广泛应用于信息科学、应用数学和各种工程技术领域。因此，它是计算机专业本科自考和研究生考试的必考课程，也是计算机专业毕业生参加企业面试、笔试时最常涉及的内容之一。但是，数据结构课程内容丰富且抽象难懂，学习难度较大。针对数据结构课程教学中的问题，试图探索一个适应于独立学院专科阶段学生的教学模式，实现最有效和最优化的教学改革方案。

二、独立学院数据结构课程的教学目标

独立学院的教学目标是培养拥有高职业技能的综合应用型人才，各课程的教学目标则应以这个目标为中心。数据结构课程的教学目标是：使学生透彻理解各类数据对象的特点，掌握数据的组织方式和实现方法，进一步培养算法设计能力，能够选择和设计良好的数据组织方式解决实际问题的能力。

三、独立学院专科学生的特点

不同的学生群体有不同的特点。对于独立学院的专科生来说，他们共有的特点是：第一，都有较成熟的思想，开始考虑自己的就业和升学深造问题，会思考现在的学习与个人前途的联系，对重要的课程会倾注更多的学习热情和时间；第二，养成自学习惯的学生不多，自我控制能力不是很强，容易受外界因素的影响，遇到困难容易放弃；第三，基础知识稍显薄弱，有一定的逻辑思维能力，但不是很强；第四，容易厌倦理论知识的学习，课堂上能保持集中注意力的时间较短，但有较强的社会活动能力，爱好实践活动。第五，学习的主观能动性不是很强，需要适当的督促。基于这些差异和特点，需要根据学生的情况探索符合实际的教学模式，真正做到因材施教。

四、课程教学中存在的主要问题

1. 前导课程不扎实。多数高校的培养方案选择C语言作为学生第一门学习的程序设计语言，它是数据结构的前导课程。学生对C语言的掌握和熟练程度，直接关系到数据结构课程的教学效果。由于编程思想和一般思维方式的区别，使得C语言对初入大学的学生来说，是一门学习难度大，不易掌握的课程。学生对数组、结构体、指针这三种数据类型的认识和理解不深、对函数的使用不熟悉。而这些内容正是数据结构课程的重要基础。

在课程计划上，数据结构通常安排在C语言之后的一个学期。在学生本来就对C语言掌握不扎实的情况下，经过一个长假，学生对C语言的许多基本概念更加模糊不清。因此，在数据结构的教学中往往需要花费大量时间重新介绍这些知识，使得教学效果大打折扣。特别是学生看到这么多的代码，产生畏惧感，从心理上认定自己学不好，丧失了学习数据结构的兴趣和信心。

2. 实践环节重视程度不够。在与学生的交流中，很多学生反映算法能理解，或者阅读现成的程序能理解，但是由自己转化成编程语言实现很困难，从而产生严重的挫败感。现行的教学计划中实验课时明显不足，而且形式单调，很难调动起学生上机实验的积极性，导致应用能力差。

五、课程教学改革

要使学生学好数据结构，首要解决的问题是：“数据结构有什么用”。只有这个问题得到解决，学生才有学习的动力和兴趣。因此，在课程教学中要始终贯穿一个主线：“有什么用”以及“怎么用”。根据独立学院的培养目标和专科学生的特点，需要运用灵活的教学方式，精心组织教学内容，特别加强实践教学，引导学生从被动接受转变为主动学习。

1. 巩固前导课程，探索教学新模式。针对学生C语言学习不扎实的问题，可以在数据结构开课初期，利用实验课进行C语言专题复习，巩固数据结构算法中常用到的数组、函数、指针、结构体这些知识点。教学实践证明这样的专题复习对学生后续的学习帮助很大，有利于学生对算法的理解和应用。除了开设专题复习，在平时的教学中教师需要适时的对学生没有掌握牢的C语言知识点进行巩固和讲解。

将C语言和数据结构课程有机地结合起来是一个新的尝试。可行的做法之一是成立课程群，由同一位老师讲授C语言和数据结构课程。实践的对比证明，这种方式具有明显的优势。教师在C语言教学阶段，有意识地加强学生对数据类型的理解，在介绍算法的时候穿插数据结构的概念；在数据结构教学阶段，由于教师熟悉学生C语言学习情况，可以有针对性的进行讲解和练习。下一步的尝试是：将C语言和数据结构开设在同一学期，前半段C语言，后半段数据结构，使知识的衔接更紧凑。在条件成熟的情况下，最终将C语言和数据结构融合成一门课，互相促进，相辅相成。

应该向学生说明，学习数据结构不是进行单纯的程序设计，它的重点是在理解数据逻辑结构、存储结构等基本概念的基础上建立算法，是提高运用计算机解决实际问题的方法和能力，包括实际问题分析、数据结构描述、求解方法设计、程序实现等多个步骤。强调通过数据结构中算法的理解和实现，是一个再次提高编程能力的机会，帮助学生建立学习信心。

2. 采用范例教学，突出实用性。数据结构这门课程主要介绍线性结构、树形结构和图形结构这三大基本结构的逻辑结构、存储结构和基本操作，这些理论知识涉及的概念、算法比较多，自成体系并且很抽象。学生如果不理解这些概念则很难记住，更谈不上应用，很快失去学习信心。因此，上好第一节课非常关键。通过引用和学生生活联系紧密的、有趣的问题，阐明数据结构研究的对象，激发学生的学习热情。例如排队购票的线性结构，人机对弈的树结构，哥尼斯堡七桥问题的图结构等。首先让学生明确“数据结构有什么用”，在今后的教学过程中，将理论知识与实际应用结合，总是从生活中的范例着手，引出要研究的对象，再进一步解决“怎么用”的问题。除了纵向由浅入深的教学，还要进行横向的对比教学。在学习新内容的同时，通过对比，不断重温已学过的内容，这对专科阶段的学生是很有效的教学手段。

对知识背景人物进行介绍，学生既感兴趣，也备受鼓舞，还活跃了课堂气氛。例如介绍数据结构的奠基人Donald.E.Knuth、图论的创立者欧拉、最短路径Dijkstra算法的设计者Dijkstra等，这些科学家在青年时代就已经在学术上做出了巨大贡献。激励学生珍惜时间，建立克服困难的信心。

数据结构的内容多而杂，对专科学生来说，在课程教学中应该控制好内容的深度和广度，对教材中的内容进行取舍，突出重点。例如，特别加强线性表的存储结构：顺序存储方式和链式存储方式的讲解和练习，因为这两种存储结构贯穿整个教学过程；引导学生比较各种存储方式的优缺点，让学生掌握使用哪种存储结构是合适的。对于学生倍感困难的算法学习，采用先用自然语言描述，再用伪代码描述，最后用计算机语言实现的方式。

3. 变“宣讲课”为“互动课”，增强主动性。专科学生对于理论性强的内容会很快失去学习兴趣，并且能集中注意力的时间短。教师如果不注意学生的反应，只在讲台上进行“宣讲”，学生既没有学会知识，又浪费了宝贵的课堂教学时间。为了使学生能够保持学习注意力，需要增加课堂互动环节，让学生参与到课堂教学中来，可以采用多种方式：（1）教师不断提出问题，引导学生分析问题，让学生解决问题，最后由教师总结。（2）教师布置任务，学生单独或组成小组完成任务，再由教师评价效果，激励式教学。

这些方式有利于保持教师与学生的互动，提高学生的学习积极性和学习效率。学生通过完成任务得到成就感；通过教师的评价和其他同学的肯定，满足了自我表现的要求，从而确立了学习的信心和不断追求进步的良性循环，挖掘出更大的潜力。同时也增强了团队合作的能力。

4. 增加口试环节，增强灵活性。专业课口试，是国外很多大学最常使用的考试方法。口试不但可以检验学生最真实的学习效果，同时也锻炼了学生应变能力和口头表达能力，对学生将来就业和升学面试是一个很好的锻炼。口试的时间一般在10至30分钟，可以采取一对一或一对多的方式进行，但一组最多不超过5人。口试时，由教师随机提出问题，指定学生回答，或由学生自由回答，教师进行记录。对有分歧的答案，教师请学生进行辩论和说服，由学生达成一致意见后再由教师进行评价。口试完毕后，教师对共性的错误进行讲解和辅导，并将口试成绩计入平时成绩。

口试有利于教师了解学生的真实学习情况，针对每个学生的特点促进个性化学习，进一步增加了师生间的交流。口试环节对于性格比较内向、学习稍差的学生尤为有效，他们充分解决了自己的疑问，同时也感受到了教师的重视，在后续的学习中表现出很强的学习动力，提高了与同学交流的能力。

5. 运用多媒体手段，增强生动性。制作精良的课件可以生动、形象、灵活的呈现算法执行的过程和数据结构的动态变化。例如：链表的插入、删除过程，二叉树的构造过程，图的最短路径等，可以通过动画将每一步的变化表示出来，并且配合上与这个变化相对应的关键C语句操作。通过视觉的刺激进一步增强学生对概念的理解，将抽象的内容具体化，让学生明白每一个操作可以用怎样的C语句来实现，而不是一段段枯燥的、静态的代码。除了电子课件，教师还应指导学生使用网络资源，扩充知识面，深化知识点，跟踪学科发展前沿。

6. 重视实践环节，增强多样性。实践环节包括课后练习、实验和课程设计。对于课后练习，布置和各类考试题型相近的习题，教师批改后在课堂上进行集中讲解。对于实验题目的设计要紧扣教学内容，题目的难易程度要照顾到所有学生，分选做题和必做题，让学生从解决问题的过程中感受到成就感。题目的层次分成验证性、设计性和综合性。

对专科学生来说，实验课形式采取初期教师演示和讲解，学生进行模仿，使每个学生都能动手实现；中期教师提示和分析，学生进行扩展，使学生能够在一个代码框架的基础上进行修改和扩充；后期教师稍作提示，学生进行设计和实现，使学生独立完成分析问题、建立模型、形成算法、编程实现这几个步骤。循序渐进地提高学生的算法设计和编程能力。要求编写的程序要有注释、有容错处理、能正常运行；实验结束后要求撰写实验报告，教师对学生的实验情况做出及时总结，指出成功之处和不足之处，引导学生改进。课程设计的题目选择要结合实际，以学生经过努力能完成课题为度。通过课程设计，让学生初步感受到软件开发的过程。教师只需适度指导，让学生在解决问题和困难的过程中积累经验和能力。

六、结束语

本文根据独立学院的培养目标和专科学生的特点，提出了数据结构教学改革的具体方案，并且在实际教学中提高了教学效果。在今后的教学工作中，还将不断进行探索，进一步提高教师的教学水平，使学生掌握软件设计领域的思维方式，形成良好的程序设计习惯和扎实的软件开发基础。

（作者简介：吴佳芬（1981.10-），女，德国卡尔斯鲁厄大学信息学（计算机科学）硕士，现任武汉东湖学院计算机科学学院教师，主要从事计算机专业《C语言程序设计》、《数据结构》、《.NET程序设计》和《UML及软件建模》等课程教学工作。）