《数据结构》课程教学的探讨与研究

2022-09-12

1 课程概述

《数据结构》是计算机专业中一门重要的专业基础课程, 当用计算机来解决实际问题时, 就要涉及到数据的表示及数据的处理, 而数据表示及数据处理正是《数据结构》课程的主要研究对象。它为操作系统、数据库原理、编译原理等后续专业课程的学习奠定了基础。数据结构涉及到各方面的知识, 如计算机硬件范围的存储装置和存储方法;在计算机软件范围中的文件系统, 数据的动态存储与管理, 信息检索;数学范围的许多算法的知识, 还有一些综合性的知识, 如编码理论、算子关系、数据类型、数据表示、数据运算、数据存取等方面的知识。因此, 《数据结构》是数学、计算机硬件、软件三者之间的一门核心课程, 许多非计算机专业的理工专业也都将它作为必修课程。

2 教学中存在的问题

《数据结构》课程的教学目标是全面系统地介绍数据的逻辑结构、存储结构和算法实现, 并介绍常用的非数值计算方法, 如数据排序、查找检索等, 使学生掌握各种数据结构的特点和算法思想, 并能结合具体应用, 运用各种数据结构和算法解决实际问题。但大部分高校《数据结构》课程的教学效果都不尽如人意, 影响课程学习大致有如下原因:

(1) 理论方面, 课程的衔接不合理。现在各高校所用的《数据结构》教材大部分都是C语言版的, 这就要求学生具有良好的C语言基础。一些高等院校的C语言教学还是处于应试教学模式, 并不重视程序设计能力的培养。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, 甚至印象模糊, 对函数、函数的参数、函数的返回值、函数调用的理解也不够, 对递归及递归过程更是难以理解。但是, 这些内容是数据结构课程的重要基础, 在数据结构课程中使用频率很高。对这些内容, 在数据结构课程教学中, 尽管老师费尽唇舌, 学生仍然模糊不清, 致使教学效果不理想, C语言的学习无疑给他们的专业学习设下了第一道屏障。对《数据结构》的学习兴趣大大减弱了。

(2) 不能正确理解和系统地掌握有关知识和技术, 必要的数学知识是学好数据结构的前提。目前, 由于高校扩招之后, 学生的基础较差, 特别是数学基础更加薄弱。学生认为数学与计算机关系不大, 重视不够, 学好学不好无所谓, 致使学习效果较差。由于数学基础薄弱, 致使学生的抽象思维能力较弱, 而数据结构的内容涉及到大量概念, 模型及操作算法, 理论性较强且高度抽象, 学生学习起来较难掌握。使得对于课程知识的理解缺乏必要的背景知识, 因而会感到抽象, 影响对知识的理解。

(3) 实践能力方面, 实践机会少, 导致动手能力差。在整个教学或学习过程中, 解题能力和上机实验的训练是一个重要的环节。《数据结构》是一门理论与实践并重的课程。有些任课教师往往只重于理论教学, 忽视实践教学, 给学生的实践机会太少, 学生学起来就比较枯燥乏味, 不理解《数据结构》中抽象数据类型的定义及相应的存储表示, 难以实现算法与程序之间的转换。在面对实际问题时, 更不能运用所学知识加以解决。

(4) 学生整体素质方面, 整体学风差, 学习习惯不良。现在学生学习的积极性普遍不高, 学习的目的性不明确, 学习习惯不良。特别是自学能力差, 不善学习, 还习惯于老师采用满堂灌的方式。因此学习的效率十分低下。

3 解决的方法

鉴于以上几点, 可以从这几方面进行教学改革:

(1) 加大对前续课程的重视程度。学习计算机程序设计语言是提高人们计算机知识水平的重要步骤。C语言作为当今最为流行的程序设计语言之一, 本着“深入浅出, 突出实用”的指导思想, 在课堂教学过程中, 对教学内容重新进行了归纳, 将难点再次分散, 以缩小台阶, 达到循序渐进。另外, 增加数学课程课时, 《离散数学》是计算机科学的数学基础, 《离散数学》课程所提供的训练十分有益于学生概括抽象能力、逻辑思维能力、归纳构造能力的提高, 十分有益于学生严谨、完整、规范的科学态度的培养, 因此, 学好离散数学, 为后续课程的学习打下扎实的数学基础和提供良好的数学素质。

(2) 实际操作方面, 计算机专业要求有很高的实际操作技能, 而我们的学生在长期被动的学习过程中却养成了勤于动脑, 懒于动手的学习特点, 这样教出的学生却是不能满足实际工作要求的。因此, 数据结构的实验教学要紧密配合理论教学, 通过相关实验, 帮助和加深对数据结构的逻辑结构、存储结构、算法思想和具体实现等各个环节的整体理解, 在解决一些习题时一定要坚持让学生直接上机验证或是编程, 采用必做和选作实验相结合的方式, 必做实验在于帮助学生掌握基础知识和实验研究方法。选做实验培养和鼓励学生的学习兴趣, 扩大知识面以及培养学生的应用能力和创新意识。这样学生在解决问题的同时也的提高了动手能力, 一举两得。允许学生结合本人的兴趣, 从实际应用中选择有具体应用背景的实验题目, 充分发挥学生的主动性。而且, 通过一些较大的设计题目, 要求几个学生共同完成来实现这一目的, 一方面锻炼了学生的动手能力, 培养学生的团队精神;另一方面又能将理论和实践相结合, 尤其在编程后, 当程序运行出自己渴望得到的结果时, 学生的成就感会油然而生, 同样也会促进他们的学习欲望。计算机课程本来就是对于实际操作能力有很高要求的课程, 而且采用实践与理论相结合的方法能够使学生更加深刻的了解理论, 用较为深厚的理论知识来指导自己的实际操作, 达到理论、实际共同进步的目的。

(3) 改变学生学习习惯, 灵活教学, 因材施教。培养学生学习《数据结构》的兴趣, 通过具体的实例说明《数据结构》在程序设计中的重要作用, 以激起学生的求知欲, 充分调动学生的学习积极性, 并能够自主地学习, 改变不良的学习习惯。现代化多媒体教学与传统教学方式综合使用, 已成为深化教学改革的一种有效手段。多媒体教学法具有知识信息量大、内容丰富生动的特点, 多媒体教学在教案设计、备课方法、上课方式等方面都有别于传统教学手段, 最重要的是它带来了教学观念、教学思想和教学方法的变化。多媒体教学要求教师改变以往的教学方法, 以全新的教学模式来授课。另外, 归纳小结是教学中一个非常重要的环节, 通过对所学内容的归纳小结, 理清内容的内在联系, 使知识条理化、系统化, 有利于学生对知识的理解和掌握。在教学的过程中, 教师要根据学生的特点和水平差异, 对不同层次的学生采用针对性教学方法, 力求照顾多数, 激励少数。