数据结构实验教学的实践与探索

赵耀红，孙 宇

(长春大学 a.计算机科学技术学院;b.特殊教育学院，长春 130022)

数据结构实验教学的实践与探索

赵耀红a，孙 宇b

(长春大学 a.计算机科学技术学院;b.特殊教育学院，长春 130022)

数据结构实验教学是这门课程的一个重要环节。本文阐述了目前数据结构实验教学中存在的问题，进而提出了提高教学质量的方法和手段。通过对实验教学改革的实践，使得数据结构的实验教学取得了良好的效果。关键词:数据结构实验教学教学方法

0 引言

数据结构课程是计算机科学与技术及信息管理与信息系统等专业的核心课程之一，同时也是一门实践性很强的课程。在这门课程的教学过程中，要求学生既要学好理论知识，又要学会分析、研究计算机加工的数据结构的特性，更要掌握解决问题的能力，并且能够编写出结构清晰、正确易读的算法。而要想学好数据结构，提高程序设计水平必须经过大量的实践，在实践中体会构造性思维方法，掌握数据组织与程序设计的技术。实验教学的重要程度不亚于课堂知识的传授，它是高等院校教学不可或缺的重要组成部分，在培养学生综合素质和创新能力方面所起到的重要作用是其他任何教学形式都无法取代的。

1 数据结构实验教学存在的问题

目前大多数院校对数据结构这门课程的实验教学的现状都不太乐观，分析其主要原因有以下几点:

(1)课程难度大

在教学过程中，学生普遍反映学习难度较大，理论性太强。的确，数据结构课程涵盖的相关知识理论性很强，内容丰富，涉及到的算法非常多。尤其对于数据在内存当中的存储方式很难形成直观的了解，所以在理解上存在一定难度。课程中涉及到的树和图等数据结构比较复杂，查找和排序的方法比较多，这些又都是这门课程的重点，要求学生是必须要掌握的。而课程中涉及到的算法逻辑性强，对先修课程C语言程序语言和离散数学又有一定的要求。这使得学生的学习造成了一定的困难。并且由于知识点掌握不扎实，不能用于解决实际问题，所以学生学习积极性不高，认为学习“数据结构”没有实际用途。

(2)编程能力差

这门课程的先修课是程序设计，而大多数院校学习的都是C语言程序设计。在语言程序设计中偏重的是基本语法的学习，而数据结构实验中需要大量用到结构体、函数、指针、头文件等，这些恰恰是学生学得较少，理解不好的内容。所以在编程过程中，面对问题时很难有清晰的算法思想，也无法将算法思想转变为正确完整的程序代码。学生很难把程序和数据结构结合在一起，对于教材中的算法不知道如何用程序来实现，而在编译过程中又不知道如何调试，查找错误修改程序。程序不能执行，各方面屡屡碰壁使得学生对于各类数据结构和算法更加难以理解和应用，如此一来，学生渐渐地失去兴趣，最后放弃了对这门课程的学习。

(3)实验项目不合理

一般在实验过程中，题目的选择都是教材中的一些算法或是课后的练习，或者是课后的实验。教材中的算法是无法直接在机器中执行的，必须要把算法思想转化成完整的程序才行，所以实验前没有充分考虑数据的存储结构，程序的设计，上机是无法执行的，只会让错误百出。而课后的一些题目难易程度不同，没有很好的引导和很强的编程能力也是无法自行完成的。

(4)实验教学方法单一

通常的教学方法是教师在课堂上直接向学生灌输理论知识，提供相关的算法，学生直接上机调试程序，跟着教师操作。实践证明，这种教学方法效果并不理想，主要问题是学生综合应用所学知识的能力差，缺乏独立分析问题的能力，无法充分调动学生的积极性。

2 实验教学改革

针对以上的分析，改革主要从以下几个方面进行:

(1)实验题目的改革

西南地区连年干旱气象地理原因分析及应对措施建议…………………………………… 孙洪泉，高 辉，张海滨(8.21）

由于上机时间有限，学生的编程能力又较弱，所以题目的选择就尤为重要。实验题目按照由易到难的顺序进行。

①基本算法题目。首先针对课堂上讲解的数据结构的基本算法给出程序的大体框架和相关算法，主要是用来验证算法的基本思想。

②应用题目。利用已经学过的基本操作，来完成一些具体的应用问题。这种类型的题目主要是让学生使用数据结构解决一些应用问题，了解数据结构的应用范围。同时锻炼了学生的编程能力。

以线性表这一章为例，课堂上讲授了线性表的顺序存储和链式存储以及这两种存储方式的基本操作，那么上机的基本算法题目就可以选择教材中的这些算法。并且给出这些算法的头文件，源文件的组织结构，给出完整程序的框架，让学生去填写框架中的基本操作，也就是函数。接下来要求学生完成一些实际应用问题，如线性表逆置、约瑟夫环等。

题目的选择难易程度要有区分，针对学生的不同情况选择难易程度不同的题目，使基础差的同学也能充分参与进来，基础好的同学也能够很好地得到锻炼。题目要有趣味性，最好能与实际生活中的事物相联系，这样能够提高学生学习兴趣，也能够让学生对知识点更好地理解。

(2)实验教学方法的改革

对于实验教学不能只是采取学生上机，老师在机房里解决个别同学提出的问题，而是应该采用各种方式方法相结合的手段，来提高实验的教学质量。

①课堂答辩式。组织学生分组进行答辩，通过老师的提问，考查学生的掌握情况，让学生意识到自己还有哪些问题解决得不充分，同时也提高了学生的表达能力。加强了学生之间的相互学习和借鉴。

②插入式讲解。实验教师与主讲教师全程跟踪实验进程并指导，巡视检查，对于所做实验相关的共性问题随时进行讲解。

③任务驱动。在教学过程中，学生在教师的帮助下，紧紧围绕一个共同的任务活动中心，在强烈的问题动机的驱动下，通过对学习资源的积极主动应用，进行自主探索和互动协作的学习，并在完成既定任务的同时，引导学生产生一种学习兴趣。使学生带着真实的任务在探索中学习。任务要具有真实性，所谓真实的任务是指任务应当与学生的现实生活密切相关，源自生活，这样的任务才能引发学生的探究欲，激发学生的学习兴趣。

教师主要是方法上的指导，还可结合实际应用作一些启发性的提问，使学生知道从哪里入手做，以及从哪些方面可以作些变化。例如，在解决最短路径问题时，可以提前安排学生分组讨论有关交通咨询的问题，从旅客和司机的不同角度提出各种问题，如旅客要求交通费用最省或途中所需时间最少等等，而对于司机来说里程和速度是他们最感兴趣的信息。由此类问题出发进一步提示学生如何确立图的结构，获取所需的信息，找出解决问题的一些方法。

④实验手段的现代化。把计算机网络、资源共享、远程访问等应用到教学实验中。

(3)实验实施过程的改革

通常实验课是学生1人独立完成的，但是针对一些应用型题目或综合性题目，教师可以将学生进行分组，2－5人为一个小组，然后分组实验。可以由组长负责组织组员进行讨论，共同解决问题，所有组员都参与进来。组与组之间对于解决相同问题采取的不同方法也可以进行比较和讨论，这样有利于对问题的更深入理解，同时也锻炼了学生的团队协作精神，增强沟通能力。

在实验实施过程中，教师要起到一个引导的作用，适时地帮助学生逐步理清问题的思路。对于一些常见的错误或问题，统一进行讲解，及时纠正。

(4)实验考核评价的改革

必须注重实验结果的考核，下课前教师可以以小组为单位检查实验情况，课后要求学生书写实验报告，其中要包括实验结果。以便教师发现问题，能够适时解决。并且实验课程也作为期末成绩的10%，在分数上给予一定鼓励。

4 结语

几年的实践和探索证明，《数据结构》实验课程改革的成功应用，使教师看到传统教学模式改革的必要性和方向。这些改革在实践过程中取得了较好的效果。通过由易到难、循序渐进地实验学习，培养了学生独立分析、解决问题的能力。在这个过程中，学生还会不断地获得成就感，可以更大地激发他们的求知欲望，培养其独立探索、勇于开拓进取的自学能力。因此不断的探索、改革和创新是我们永不能停歇的脚步。

［1］严蔚敏，吴伟民.数据结构(C语言版)［M］.北京:清华大学出版社，2001.

［2］张桂芬，李海滨.数据结构实验教学的改革与探索［J］.高教论坛，2008(3):105－106.

［3］吴英杰，王一蕾，王晓东.面向问题求解的实践教学模式——“算法与数据结构”实践教学改革［J］.计算机教育，2007(7):31－33.

Practice and Exploration about Experimental Teaching of Data Structure

ZHAO Yao-honga，SUN Yub

(a.College of Computer Science and Technology;b.Special Education College，Changchun University，Changchun 130022，China)

The experimental teaching of data structure is an important part of this course.This paper describes the problems existing in the experimental teaching of data structure，and presents ways and means to improve the quality of teaching.Through the practice of reform，the experimental teaching of data structure obtains good results.

data structure;experimental teaching;teaching method

TP311.12

A

1009－3907(2012)04－0413－03

2012-02-28

吉林省教育厅教学研究项目(SSYB10-03)

赵耀红(1975-)，女，吉林长春人，讲师，硕士，主要从事数据库技术、信息系统、计算机软件教学与研究。

责任编辑:吴旭云