高校“数据结构”实验教学中亟待解决的主要问题

黎忠文 向兆山

【摘 要】本文分析了当前影响高校“数据结构”实验教学效果的主要因素，提出“实验定位问题”和“实验教学方法的选择问题”是“数据结构”实验课目前面临的两个亟待解决的重要问题。

【关键词】数据结构;实验课教学方法;实验内容

【中图分类号】TP311.12-4  【文献标识码】A  【文章编号】1671-8437（2021）10-0003-02

1   数据结构是计算机专业的核心课程

1968年D.E.Knuth第一次系统地研究并整理了当时经常使用的主要数据结构与相关算法，为“数据结构”课程的开设提供了丰富素材[1]。作为计算机学科的一个重要分支，“数据结构”的研究涉及构筑计算机求解问题过程的两大基石：刻画实际问题中信息及其关系的数据结构、描述问题解决方案的算法[2]。可以说该课程的教学效果与实验课的开设方法息息相关，智猪博弈理论通过收益矩阵充分说明了“数据结构”理论课和实验课和谐并举的重要性[3]。在国内外大力提倡重视计算机本科生系统能力培养的今天，探讨“数据结构”这门核心課程的教学是非常有意义的。

2   影响“数据结构”实验教学效果的主要因素

对计算机专业而言，“数据结构”这门课程一般在大二开设。在实验过程中，比较突出的现象是有相当一部分学生跟不上学习进度，进而失去了学习兴趣，实验教学效果不理想。究其原因在于：

（1）学生独立完成编程实验有困难。“数据结构”课程中排序问题算法以及基本的树、图等数据结构，是计算机科学的基本功。要深入理解和掌握这些结构，需要了解“指针”的概念，然而“指针”正是一些学生学习高级程序设计语言的弱项。有些学校弱化“离散数学”这门课程的教学，也影响了学生对树、图和散列（hash）概念的理解。

（2）实验项目的安排不科学。实验任务的最大难点是：实验任务往往不是简单地要实现某一种数据结构，而是要求解某些问题[4]。如用线性表实现多项式的乘法运算。故教师在安排实验项目时，很难兼顾高级程序设计语言和本课程实验的需要，往往导致实验任务简单化，达不到课程的要求。

3   “数据结构”实验教学亟待解决的主要问题

影响“数据结构”实验教学效果的因素很多。笔者认为国内“数据结构”实验教学要解决以下主要问题：

3.1  实验定位问题：审视教学定位，合理组织实验项目

“数据结构”的实验项目，特别是设计型实验，内容涉及的知识面广，教师需要根据专业培养方案的定位组织实验教学。我国高校的分层次人才培养分为科学型、工程型和应用型三类，各类高校也依次各有定位。“数据结构”的实验类型可分为验证型、设计型和综合型等类型。不同类型的实验如何组合与学校的定位息息相关，如“数据结构”实验教学改革为“将原先验证型为主的实践教学内容转变为验证型为辅、设计型和综合型为主的循序渐进的教学方案”[5]。

3.2  实验教学方法的选择问题：根据学校定位和学生实际情况选择合适的实验教学方法，培养学生自主学习的能力

学校不同的定位，实验项目的设计不应完全相同，应用型人才的实践教学不仅要实现对给定问题予以相应的数据结构和算法设计，还要使学生理解、掌握设计的相关性能，包括时间性能和空间性能等，在此基础上给出最合理的选择，可以采用“案例+启发式教学”。而工程型人才的实践教学重在实际工程能力的培养，如团队协作、解决规模较大的实际应用问题，可以采用“任务驱动式教学”，也可以采用“案例+启发式教学”和“任务驱动式教学”相结合的方法。具体教学方法的选择与学校定位、学生实际能力相关，不可死搬硬套。

“数据结构”课程在整个计算机专业课程体系中起到承上启下的作用。实验课开设的成功与否直接影响该课程的效果，对计算机专业学生软件能力的培养至关重要。近年来，高校计算机专业课程教学重理论轻实验的传统观点正在逐步改善，教学中除了实验内容和方法的选择外，工具的使用也非常重要。和国外大学相比，我国高校在辅助实验教学软件方面还相当薄弱，这在很大程度上阻碍了学生能力的培养，笔者后续将对此展开进一步的研究和讨论。

【参考文献】

[1]张乃孝.“数据结构”教学与教材研究[J].中国大学教学，2013（2）.

[2]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）.

[3]李登，陈志刚.基于智猪博弈的数据结构课程理论与实践教学研究[J].湖南师范大学教育科学学报，2012（4）.

[4]陈红梅，肖清，王丽珍，等.数据结构实验课程教学方法探索[J].当代教育理论与实践，2015（4）.

[5]杨雄.基于微信平台的《算法与数据结构》辅助教学改革[J].成都师范学院学报，2019（1）.

【作者简介】

黎忠文（1970～），女，汉族，博士研究生，教授。研究方向：物联网高安全高可靠技术。

【通讯作者】

向兆山（1969～），男，汉族，学士本科，工程师。研究方向：信息化技术的应用。