数据结构课程实践教学体系研究

杨晓波，陈邦泽

（1.西藏民族学院 信息工程学院，陕西 咸阳 712082；2.西藏民族学院 教育学院，陕西 咸阳 712082）

随着高校的扩招，我国高等教育已经进入大众化阶段，而大众化高等教育的一个显著特点就是大力培养应用型人才，从而为社会的发展提供有力的人力资源支持。西藏民族学院是为西藏输送人才的摇篮，应该为西藏经济发展和社会进步培养更多的“靠得住、用得上、下得去、留得住”的应用型人才。为了实现应用型人才培养目标，应强化实践性教学环节，实现理论教学和实践教学并重。数据结构课程实践教学改革的宏观目标就是要构建以培养应用型人才为导向的数据结构课程实践教学体系。

1 转变实践教学观念

实践教学对创新型人才的培养有着极其重要而又特殊的作用，因此，必须加强和改进实验教学，利用实验手段提高学生动手能力，培养学生的创造欲望。在教学模式上，突破“传道、授业、解惑”的传统观念，将实验教学从单一的验证理论和培养学生动手能力上延伸到加强对学生思维能力和创新能力的培养上；在理论和实验的关系问题上，切入一个恰当的平衡点，既重视实验教学对理论的验证功能，又重视实验教学对理论的补充、深化和发展作用；在统一要求与个性发展的关系上，摒弃“预习—讲解—实验—报告”的传统教学模式，因材施教，重视学生在教学活动中的主体作用，重视发挥学生的主动性和创新能力。

2 以能力培养为主线，精心设计实践教学内容

针对数据结构课程抽象性强、难度大的特点，构建一个渐进式、层次化的实践教学体系势在必行［1］。第一层次，基础性实验。由于学生可以采用教材中现成的方法实现这类实验，因此其计算思维并没得到有效的锻炼［2］。第二层次，各种数据结构的针对性实验。其中，链表结构是重点，因为各有其特殊性。广度遍历是另一种常见的算法形式，也有其特殊性［3］。第三层次，实际应用实验。第四层次，开放型实验。适当增加具有综合性、设计性、创新性的实验［4］，给学生自主设计、自主选择的空间，引导学生深化问题。

3 加强开放型实验方法指导和管理

针对学有余力的学生开展拓展训练，设立开放实验项目，以项目式教学模式指导实践环节中的综合性课程设计［5－6］。建立网络实验室、网络实验讨论区。教师可以通过网络来指导学生做实验。建立开放的实验室，实验时间、实验室、实验题目均对学生开放，不受实验学时的制约。

4 优化实验教学内容

基于面向对象方法，用类描述各种数据结构，运用面向对象方法实现各种算法。为将复杂的数据结构以直观易懂的形式展现在屏幕上，应设计可视数据结构。可视数据结构就是在顶点类的基本属性和操作的基础上，增加可视属性（如顶点大小，颜色，坐标值等），并提供可视化接口供程序调用。通过调用这些接口，用户可以辅助窗口显示数据结构［7］。

5 搭建上机实验平台

每个实验都是针对某个主题精心安排的，因此每次做实验都应该突出相应主题，但由于实验程序都需要有输入输出等辅助功能，而实现这些辅助功能的程序可能相当复杂，导致学生花费太多时间而影响真正想做的实验。显然提供必要的实验辅助代码可以有效解决这些问题。设计数据结构课程上机实验系统为用户提供必要的辅助功能设计，以让学生更好地集中精力实现实验的主题部分。

6 改革实验教学方法

抛弃过去刻板、程序化的教学方式和注入式封闭型教学方法，推行启发式、开放型教学方法，鼓励学生自学、自己设计实验项目，并独立地或以团队的形式实施实验过程，展开相互讨论。充分利用现代教育技术，将多媒体教学手段引入实验教学。一个软件工作者应具备科学的工作方法和良好的工作作风，以及软件开发所需要的系统工程思想，使学生从实验课开始到项目设计、课程设计等每个实践环节得到应有的工程训练。为了提高实践教学效果，我们建议在课程设计环节给学生布置较为完整真实的开发项目，例如医院门诊系统、小区物业管理系统等。项目最好采取团队开发形式，以利于锻炼学生系统思维能力和协作沟通能力［8］。

7 开发可视化的计算机辅助教学系统CAI

数据结构及其算法的教学难点在于它们的抽象性和动态性［9］。可设计面向多层次用户的CAI教学系统，系统不仅包含各个知识点的静态文本演示，还对典型算法进行动态交互式模拟跟踪，将抽象的数据结构和算法实现动态同步可视化。动态同步可视化设置自动与手动2种方案。自动状态采用Authorware和Flash动画，按预定的程序连续进行算法的单步执行，并配合语音讲解，适合于较低层次用户了解算法的执行过程。手动状态则由用户建立数据模型，系统根据用户输入进行数据结构和算法同步动态演示，用户可控制算法的执行进度，可仔细研究算法的细节，适合于较高层次用户研究算法。利用CAI的动态演示来改进实验教学的方式，在教学过程中实现每个教学环节的互动和关联，使学生能更加直观地了解实验教学的相关内容，加强学生在实验课程中的综合性、应用性训练，以提高实验教学效果。

8 开通教师博客

教师在撰写“博客”文章的时候对文章的内容进行筛选和处理，与一般网页提供的信息不同的是，教师精心撰写或选取的文章都是知识的“结晶”，而“博客”内容与实际教学有很密切的联系，信息获取简单，学生可直接从“教师博客”获取资源。“博客”文章的内容不但是教师在学校教学中的精华，而且添加了更为丰富的情感素材，包含了教师对课程的深入理解，有些内容还有可能是在有限的课堂时间中无法与学生进行沟通和交流的［10］。

9 建构合理的综合评价体系

改革实验考核方法，将实验单独考核，允许多种形式的考查和考试，重平时成绩，重动手能力，重联想思维，重创新意识。所以把实践作为考试的一个要求，目标非常明确，就是要构建学生程序设计的思想意识，促进学生实际操作能力［11］。

考核分为4个方面：平时作业、实验和实验报告、期中考试和期末考试，分别占10%、20%、20%和50%。构建一个基于知识点查询的教考分离系统［12］。

10 结束语

经过实践，采用上述数据结构课程实践教学体系，在实际教学中取得了较好的效果，对学生解决实际问题的能力、综合程序开发的能力及实际动手能力都有所提高，对学生的综合评价也更公平、公正、全面。当然有许多方面还有待于在实践中不断探讨改进。

（References）

［1］黄桂敏，周娅.“数据结构”实践教学模式的探讨［J］.广西广播电视大学学报，2007（9）：41－42.

［2］陈越，何钦铭，冯雁.数据结构综合性课程设计教学探索与实践［J］.计算机教育，2008（4）：54－55.

［3］胡学钢，张晶，周红鹃，等.数据结构实践教学体系设计 ［J］.吉林大学学报：信息科学版，2005（8）：138－141.

［4］熊文元，谭永宏，包本刚.地方高校实验教学应用型人才培养的改革与探索［J］.实验技术与管理，2012，29（9）：120－122.

［5］揭安全，李云清，杨庆红，等.项目教学模式指导的“数据结构与算法”教学改革［J］.计算机教育，2008（22）：21－23，40.

［6］Jie Anquan，Gan Dengwen，Yang Qinghong，et al.Research and Practice of the PBL Model for Data Structure Curriculum［C］／／Proceedings of 20094th International Conference on computer Science＆Education.厦门：厦门大学出版社，2009：1512－1515.

［7］苏莹，吴伟民.数据结构可视化类库的设计与实现［J］.计算机技术与发展，2006（5）：61－64.

［8］王晓敏，崔巍，宋燕林.应用软件开发能力课程体系研究［J］.实验技术与管理，2009，26（11）：107－109.

［9］严蔚敏，吴伟民，米宁.数据结构题集：C语言版［M］.北京：清华大学出版社，2007.

［10］卢雪燕，万励.谈教师博客与《数据结构》课程的教学改革［J］.高教论坛，2008（3）：37－50.

［11］王力侯，燕玲.计算机专业《数据结构》考核方案设计与实践［J］.中国成人教育，2007（12）：161－162.

［12］杨颖，李晓丽，韩莹，等.基于知识点查询的数据结构教考分离系统［J］.信息安全与技术，2012（6）：70－78.