应用型人才培养目标下《数据结构》教学方法探讨

牛秋月，唐国良

（河南中医药大学信息技术学院，郑州 450046）

应用型人才培养目标下《数据结构》教学方法探讨

牛秋月，唐国良

（河南中医药大学信息技术学院，郑州 450046）

针对应用型人才培养目标下数据结构的教学实际，分析当前《数据结构》教学过程中存在的问题。探讨如何在理论教学中运用翻转课堂、实际案例等方法，如何在实验教学中运用以问题为导向的原则，使学生牢固掌握《数据结构》的知识并将其应用到实际生活中去。

0 引言

《数据结构》是计算机科学与技术专业学生必修的一门专业主干课程，也是其他电气类专业学生学习程序设计思想和方法的入门课程。该课程主要讲解数据在计算机中的逻辑组织和物理存储结构，不仅涉及到编码理论、存储装置和存取方法等计算机硬件的研究范围，还和计算机软件的设计与实现密切相关。通过该课程的学习，使学生掌握日常生活中求解非数值计算问题的基本方法与过程，重在培养学生的计算思维和实践创新能力。

1 教学现状分析

虽然数据结构处于计算机课程体系中的核心位置，但在实际教学中仍存在很多问题。由于该课程内容多，概念抽象，算法繁多且较难理解，部分学生学起来难度较大，特别是对先修课程（程序设计基础和离散数学）基础知识掌握不牢固的学生，学起来难度更大[1]。此外，由于传统教学无法展示抽象的算法实现过程，只靠填鸭式的灌输，效果甚微，学生也容易产生厌学心理。实验教学环节，由于实验学时较少，实验课只能完成基础算法的实现，遇到实际问题的时候，学生不知如何下手，容易产生畏难情绪，从而丧失学习的兴趣和自信心。针对当前《数据结构》教学中存在的若干问题，本文结合应用型人才培养模式的目标，进行了新的教学模式和教学方法探索，力争在有限的时间内让学生掌握课程的知识点，提高学生的实践动手能力。

2 理论教学

传统的课堂教学一般是以教师为主体，教材为依据的填鸭式灌输教学，忽视了学生主体性。此外，该课程整个教学过程都按照前期编写的教学周历和教学大纲进行，在有限的课堂时间内，教师单纯靠讲解教材或PPT上的理论知识无法达到良好的教学效果。随着时间的推移，课程不断深入，难度也越来越大，而学生面对生涩难懂的知识点，学习兴趣减弱[2]，失去学习的自信心。

为了提高学生学习的主动性，激发学生的学习兴趣，借助网络教学平台，在理论课教学过程中，根据每章节内容的特点，采用多元化的教学方法与手段，以期达到良好的教学效果。

（1）引入翻转课堂，提高学生学习的主动性

翻转课堂改变了传统面授的教学主体，学生通过网络教学平台自主的对新知识进行学习[3]。课前教师需将相应章节的教学大纲、PPT、教学视频、自测题等教学资源上传到网络教学平台，并要求学生在课前进行自主学习，自学过程中产生的疑问可以在平台上与教师、同学进行交流，或带到课堂上进行探讨。课程教学中，教师首先针对学生在课前自学过程中遇到的问题给出解答。然后教师再根据学生的学习情况设计研讨题目，要求学生在规定时间内分组进行讨论，讨论结束后每组推选出一位代表总结发言。小组代表总结发言时，教师可适当的提出疑问，其他小组的学生也可提出质疑并发表自己的见解。最后，教师针对学生课堂的表现情况做出总结，理清本次课程知识点的脉络，对学生掌握不牢固的知识点，再次布置任务，加深学生对知识的理解。

（2）以实际案例为主线，使学生学以致用

该课程理论性强，操作复杂，如果学生看不到数据结构的实用性和重要性，学起来积极性不高，遇到实际问题时也不知从何下手。若教师在讲授过程中能够结合生活实际抛出问题，引导学生思考解决，或在翻转课堂中设置案例，组织学生分析研讨，让学生根据所学内容找出合理的组织对象并加以解决。例如学习队列时，可结合日常生活中的排队现象来引出队列，根据排队的过程引出队列的表示和实现。通过实例的分析，不仅能够提高学生综合分析问题的能力，更能够让学生将所学的知识应用到实际问题的解决，符合应用型人才培养模式的目标。

（3）借助多种辅助教学手段，使教学内容更加生动形象

该课程内容较多，算法复杂抽象，教师在讲解算法实现时，若不能面面俱到，学生很难听懂，也给教师的教学也带来了很大的压力。若将算法实现过程制作成Flash动画，在讲解算法后，辅以观看动画，不仅使教学内容变得生动形象，还能加深学生对算法的理解，从而提高教学效果[4]。

（4）穿插翻转式教学法，加深学生对知识的理解

翻转式教学[5]使传统的以“教师讲解为主”转变为以“学生讲解为主”，针对该课程中内容相对较易、知识点关联性不强的部分章节可采用翻转式教学法，比如第十章的内部排序，主要讲解插入排序、交换排序、选择排序、归并排序等几种典型的排序方法，教师可提前将本章节的教学大纲上传到网络教学平台，然后布置讲解任务，以小组为单位，每组准备讲解一个排序方法，课堂中具体由谁来讲解，教师随机确定。翻转式教学法的应用不仅可以加深学生对知识的理解，还可活跃课堂氛围，提高学生的语言表达能力。

3 实践教学

目前，该课程的实验教学流程多为：（1）教师根据实验教学大纲编写实验指导书；（2）教师通过教学软件分发实验指导书，并对核心算法做简单介绍；（3）学生对算法进行验证，编写代码并不断调试，在此过程中，教师会巡回指导，对出现较多的问题统一进行讲解。（4）学生书写实验报告并提交给教师。经过长时间的观察和调查，上述实验教学效率较低。一是实验内容多为验证课堂讲授的算法，枯燥无味，无法解决实际的问题，学生兴趣不高，也缺乏独立思考的空间。二是学生提交的实验报告质量不高，少数无法独立完成实验的同学往往企图复制他人的代码蒙混过关，教师仅根据实验报告做评定成绩，缺乏良好的监管机制。针对上述实验教学过程中存在的问题，结合本院应用型人才培养方案的要求。本文借助第三方网络教学平台提出“以实际问题为导向”的实验教学流程，主要分为教师实验准备、学生课前自主学习、课堂分组活动、反馈与评价四个阶段[6]。

（1）教师实验准备

此环节主要由课程组老师根据实验教学大纲编制实验指导书，设计实验内容，提出实验要求，对实验中较难理解的部分可提供详细的操作提示或上传相关学习资料。

实验内容的设计应结合实验教学大纲，以问题为导向，从数据的逻辑结构设计、算法的分析与设计等方面，培养学生分析解决问题的能力。

实验项目难度应适宜，考虑到学生层次不同，基础知识的掌握程度和动手能力等方面都存在较大差异，每个实验项目都分为两部分验证性实验和设计性实验两部分。验证性实验要求每个学生必做，主要考查学生对典型的数据结构基本操作的掌握程度，如求图的拓扑排序、关键路径、最短路径等基本操作。设计性实验为选做部分，以实际问题为导向，内容较新，具有一定的综合应用性，高层次的学生可在验证性实验的基础上做一次拔高。如学习完图的操作之后，可让学生采用图的结构设计一个交通咨询系统，这个系统可以回答用户提出的各种问题。例如一位用户要从城市A到飞到城市B，希望选择一条中转次数最少的路线，还有的用户可能会选择最省钱的路线。诸如此类的设计性实验重在培养学生解决实际问题的能力，某种程度上也能激发学生的学习兴趣。

（2）学生课前自主学习

学生在课前通过网络教学平台查阅实验指导书，了解实验内容及要求，设计实验方案。对于较难理解的实验内容，可参考相关学习资料，或通过网络教学平台与教师或其他同学交流讨论。

（3）课堂分组活动

每六人一组，如果课前通过自主学习已经写出实验方案，小组交流后，可选代表进行汇报。如果实验题目较复杂，问题还没有解决，可先分组进行讨论并找出解决问题方法，此时教师可进行巡回答疑指导。

（4）反馈与评价

小组分组汇报时，组与组之间应相互评价，小组内部成员也应根据实际情况进行自评。此外，实验结束后，学生应按照实验指导书的要求书写实验报告，完成后通过网络教学平台提交给教师。教师可根据学生实验课的表现及实验报告中的内容给出综合评价。

4 结语

《数据结构》教学的重点是帮助学生理解抽象难懂的知识，为日后程序设计和解决非数值计算问题做准备。本文从现阶段《数据结构》存在的实际问题出发进行了大胆的尝试和探索，分别在理论和实验教学提出了相应的改革思路，提高学生学习的主动性，激发学生的学习兴趣，活跃课堂氛围，加深学生对知识的理解并能够学以致用，为社会培养更多复合型的应用型人才。

[1]杜小坤，涂韬.数据结构教学方法探讨[J].计算机教育，2014（18）：46-49.

[2]兰晓俐，苏有邦，谢树云.基于微课程的《数据结构》课程教学模式研究[J].软件导刊，2016，15（11）：223-225.

[3]黄璐，于红，谷军.翻转课堂与传统面授混合教学模式研究[J].计算机教育，2016（9）：167-170.

[4]贾丹，周军.基于创新应用型人才培养模式的数据结构课程教学改革[J].辽宁工业大学学报（社会科学版），2015，17（2）：132-134.

[5]魏洪伟，王博，王建华.应用型人才培养目标下离散数学课程的教学方法研究[J].计算机教育，2016（6）：11-13.

[6]赵庆聪.基于翻转课堂的数据结构课程实验教学模式研究[J].大学教育，2016（2）：9-10.

Discussion of Data Structure Teaching Method in Applied Talents Training

NIU Qiu-yue，TANG Guo-liang
（School of Information Technology，Henan University of Chinese Medicine，Zhengzhou 450046）

According to the Data Structure teaching actual in applied talents,analyzes the existing problems in the current teaching process of Data Structure.Discusses how to use the flipped classroom and practical case in theory teaching,how to use the problem oriented principle in ex⁃periment teaching,so that students master the knowledge of data structure and apply it in the real life.

应用型人才；数据结构；翻转课堂；实际案例

1007-1423（2017）28-0038-03

10.3969/j.issn.1007-1423.2017.28.010

牛秋月（1990-），女，河南郑州人，硕士研究生，初级讲师，研究方向为模式识别与人工智能

唐国良（1970-），男，河南郑州人，硕士研究生，副教授，研究方向为医学图像处理

2017-07-25

2017-09-25

Applied Talents；Data Structure；Flipped Classroom；Practical Case