应用技术大学转型中数据结构课程教学探究

农国才

（钦州学院电子与信息工程学院，广西 钦州 535000）

应用技术大学转型中数据结构课程教学探究

农国才

（钦州学院电子与信息工程学院，广西 钦州 535000）

地方本科高校要向应用技术大学成功转型，课程和教学作为建设应用技术大学的核心和关键，首当其冲要做相应的改革。通过分析地方本科院校数据结构课程教学现状，探索适合于应用技术大学人才培养需要的课程教学模式，提出以应用能力培养为导向的数据结构课程教学方法，为课程授课教师在教学过程中提供帮助和借鉴。

数据结构；应用技术大学；教学探究；应用能力

1 引言

应用技术大学是应国务院常务会议做出“引导一批普通本科高校向应用技术型转型 ”的战略部署出现的，它是以“产教融合发展”为主题，以培养既掌握现代科学技术知识，又接受系统技能训练的应用型、复合型和创新型人才，特别是高端产业链的技术技能人才[1]为目标。数据结构作为计算机科学的核心基础课程，学好数据结构对学生未来的发展有着很重要的促进作用。但数据结构内容丰富，信息量大，理论性较强，抽象难懂，学生学习吃力，感觉枯燥，难以掌握，更难于应用。传统的重理论轻实践的“填鸭式”满堂灌教学很难适应应用技术大学人才培养的要求。根据数据结构课程自身的特点结合多年从教经验，提出以应用能力培养为导向的教学思路和方法，与大家交流探讨。

2 学习数据结构的意义和重要性

数据结构是一门研究非数值计算的程序设计问题中所出现的计算机操作对象以及它们之间的关系和操作的学科[2]。通过数据结构课程学习，对培养学生的计算思维起着重要的作用。计算思维是建立在计算过程的能力和限制之上的，不管这些过程是由人还是由机器执行的。计算方法和模型给了我们勇气去处理那些原本无法由个人独自完成的问题求解和系统设计。它代表着一种普适的技能，每一个人，不仅仅是计算机科学家，都应热心于它的学习和运用[3]。我们学习计算机专业知识，就是想借助计算机来帮我们解决实际问题。当给出一个问题的描述后，用计算机来帮助解题的过程是：先将问题转换为数据模型，然后给出算法，再根据算法进行程序设计，最后求解问题，如图1所示[3]。

图1 使用计算机解决一个非数值问题的一般步骤

然而，在现实社会中的很多问题都是非数值计算的，它的数学模型很难用数学方程描述。而且，一个问题的解决方法有多种，不同的人或者同一个人都会想出不同的解决方法，但哪一种是可行的，哪一种方法是最好的。数据结构这门课程就可以很好地帮助我们解决这些问题。

数据结构是计算机专业课程体系中的核心基础课程，它的核心地位可以用图2来表示。数据结构的前导课程有高级语言程序设计和离散数学等，它将为后续的操作系统、编译原理、软件工程、数据库概论等专业基础课和专业课程的学习，以及软件设计水平的提高打下良好的基础，它还可以为学生参加每年一度的数学建模竞赛提供很好的帮助。

图2 “数据结构”课程在计算机科学中的核心地位

3 以应用能力培养为导向的课程教学要点

3.1 选择合适的教材和参考书

地方本科院校在向应用技术大学转型中，所使用的教材和参考书也要做相应的调整，教材要适应应用技术大学人才培养目标的要求，重点突出应用型和技能型教学的实用性和可操作性。基于这个要求，建议使用由刘瑞挺教授主持编写的“21世纪全国应用型本科计算机案例型规划教材”。因为该系列教材的编写，是以学生就业所需的专业知识和操作技能为着眼点，在适度的基础知识与理论体系覆盖下，突出应用型、技能型教学的实用件和可操作性，强化案例教学。同时，该教材还有机融入了大量最新的示例、实例以及操作性较强的案例，力求提高教材的趣味性和实用件，打破传统教材自身知识框架的封闭性，强化实际操作的训练，使本系列教材做到“教师易教，学生乐学，技能实用”[4]。其中，用于数据结构课程的教材有《数据结构与算法应用实践教材》及《数据结构重点难点问题剖析》可作为配套参考书。适合作为参考书的还有由严蔚敏和吴伟民教授编写的经典教材《数据结构》（C语言版），由王静、吴再陵、高建君等编写的《数据结构及应用》。

3.2 知识体系及理论教学

应用型人才的理论教学重在通过典型数据结构和算法的学习，以及算法设计和实现的训练，养成敏锐的洞察力。并逐步掌握如何整合信息，提炼数据和数据结构，配置相应的运算和处理算法，完成信息化系统的集成[5]。数据结构和算法是密不可分的，一个好算法总是伴随着高效的数据结构，如果脱离了算法来开展数据结构相关知识的教学，是不会取得良好的教学效果的。往往会出现这种现象：老师在课堂上讲还知道点，老师讲课过后又不知道是怎么回事了，面对实现问题根本无从下手。这就要求授课教师必须花费精力备好、上好每一堂课，在教学过程中应该注意将数据结构的逻辑结构、存储结构和运算的有机联系起来，要紧紧回绕数据结构的这三要素来展开，利用各种手段，采取多种教学方法，尽量用通俗、形象、生动的语言，例举一些学生喜闻乐见的案例。比如用“巧妇难为无米之炊”来引入和贯穿数据结构与算法概念的讲解，在介绍数据结构的存储结构时，要尽可能的多用图示法来展开讲授，让学生把自己当作计算机，在他们的脑海中建立起各种存储结构及其运算的影像等，在教学方法上可以融合使用形象教学、启发式教学、立体式教学和EEPO有效教育教学，充分调动各个学生的积极性，激发学生学习课程的兴趣。让学生能够将新学的基本概念和基础知识跟已经掌握的概念和知识联系起来，达到对知识承上启下、理解掌握的目的。

如图3所示，在知识结构上，构建立体化的知识体系。也就是，在问题层面，知道固有难度和难题的存在；在算法层面，知道算法复杂性的含义，知道什么叫“有效算法” 和“好算法”，学会算法设计的一般方法；在数据结构层面，知道各种数据结构的特点，知道如何为算法配置适当的数据结构以获取预期的处理效率[5]。

图3 “数据结构”知识体系图

3.3 应用能力知识体系及实践教学

数据结构是应问题而产生，并为求解问题而服务的。数据结构课程具体理论与实践密切联系的特点，要想内化课程所学的知识就必须要加强实践环节的教学。所以，在数据结构的教学过程中要着重培养学生解决实际问题的能力，以应用能力培养为导向开展课程教学。要让学生学会在解决问题当中如何抽象问题数据及其之间的逻辑关系，选择和设计合理的数据结构，并在这种数据结构上进行有效的算法设计，从而解决问题。如图4中给出了数据结构的应用能力知识体系，在教学当中可以把实践教学分为课内实验、课后训练和课程设计等几个环节。在实践教学过程中，可以将图4中各章节的普通应用放在课内实验实现，通过讲解和引导使学生验证和掌握课程的基本知识和方法，并能综合运用这些知识与方法，对给定的问题设计出合理的数据结构和算法，再设计出求解程序，最终实现对问题的求解。还要引导学生比较分析用不同的数据结构和算法对求解问题的影响，也就是，让学生能理解、掌握设计的相关性能，包括时间和空间上的性能等，在此基础上给出最合理的选择。而图4中的经典问题可以作为课后训练和课程设计的要求来完成，可根据兴趣爱好及成绩差异将学生分成若干小组，每个小组完成一个问题，老师只负责做启发引导，着力培养学生针对实际问题如何实现分析问题、抽象数据类型，确定数据间的逻辑结构、选择和设计相应的存储结构、设计与实现解决问题的算法；同时，在此过程中培养学生的管理能力和团队协作精神。通过以上这些以应用能力为导向的课题设计与实现过程的训练，培养学生综合运用所学课程的知识、能力与方法，系统学习和掌握问题建模、数据结构设计、算法设计与实现、测试等各环节的方法和能力，最终达到能力和素质双收的目的。

图4 “数据结构”应用能力知识体系图

4 总结

地方本科高校向应用技术大学转型，成为了众多地方本科高校当下面临办学定位问题，在应用技术大学转型中，探索适应应用技术大学的课程和教学就成为了亟待解决的问题。数据结构作为计算机专业的核心基础课程，课程教学要紧扣应用技术大学的人才培养目标要求，通过以应用能力培养为导向开展课程教学，做好理论教学和实践教学的规划与实施，将可以为学生夯实理论基础知识，提高专业技能的掌握，增强学生应用所学的课程知识、技能和方法解决实际问题的能力。

[1]178所高等学校.178所高校发布《驻马店共识》推进地方高校转型发展 建设有中国特色应用技术大学[J].教育发展研究,2014,(22):14.

[2]蒋秀英,栾晓春,燕孝飞.数据结构[M].浙江:浙江大学出版社,2011:3.

[3]J. M.Wing.Computational Thinking[J].Communications of ACM,2007,49(3):33-35.

[4]李文书.数据结构与算法应用实践教材[M].北京:北京大学出版社,2012.

[5]张铭,耿国华,陈卫卫,等.数据结构与算法课程教学实施方案[J].中国大学教学,2011,(3):56-60.

[6]史秋衡,王爱萍．应用型本科教育的基本特征[J].教育发展研究,2008,(21):34-37.

Exploration on the teaching of data structure in the transformation of technology university

To transform successfully into an application technology university, the local undergraduate universities should take some corresponding reforms firstly in the curriculum and teaching as they are the core and key for building an application technology university. Base on the analysis of current Data Structure teaching situation of local undergraduate universities and the exploration of teaching model suited to the need of talent training courses in the application technology universities, it is proposed that there should be some kind of teaching method for the Data Structure course oriented by the cultivation of application ability, so that to provide some help and reference for teachers during teaching process.

Data structure; application technology university; teaching exploration; application ability

Q813.11

A

1008-1151(2015)05-0135-03

2015-04-12

广西教育厅教改项目：新升格本科院校工程型人才培养机制探索与实践（2013JGA250）。

农国才（1972－），男（壮族），广西天等人，钦州学院电子与信息工程学院副教授、硕士，研究方向为计算机应用技术。