基于应用型人才培养目标的数据结构教学研究

张浴华

（宝鸡文理学院计算机学院，陕西 宝鸡721007）

《数据结构》是计算机及其相关专业的一门专业基础课，课程的内容主要系统介绍了软件设计中常用数据结构以及相应的存储结构和算法，同时介绍了常用的查找和排序技术，并对各种结构与技术进行分析和比较。该课程是程序设计的后继课程，是学生学习操作系统、数据库原理、编译原理等专业课程的前驱课程，该课程在培养学生的计算思维、算法分析与设计、系统分析与设计、软件设计与实现等基本能力方面起着非常重要的作用[1]。作为计算机科学与技术、软件工程、物联网工程等专业的核心课程，数据结构课程的教学改革对基于应用型人才培养目标的实现起着举足轻重的作用。

1 应用型人才培养的必要性

应用型人才培养的关键是明确用人单位的需求，针对需求进行教育教学调整，做到教育教学质量的真正提高。宝鸡文理学院计算机学院软件工程专业于2013年11月30日对参加2014届毕业生就业洽谈会的220余家企事业单位进行了问卷调查。调查过程中，共发放220份问卷，收回193份有效问卷，占87.73%。分别从用人单位的人才需求状况、用人市场对计算机类专业毕业生的评价等多方面进行调查，图1为用人单位对专业知识和专业技能的关注度的投票比例统计图。

图1 用人单位对专业知识和专业技能的关注度

从图1可以看出，收到的193份有效问卷中，有145家单位（占75.13%）都很看重学生的专业应用技能，希望学生到单位后迅速适应工作环境，能够具备独自分析问题、解决问题的能力；有108家单位（占55.96%）注重学生的专业基础知识，希望学生在单位能够有巨大的专业发展潜力。图2为调查问卷中关于单位所需人才类型的统计。

分别从问卷和图2中可以得出，193家单位中：有21家（占10.88%）需要学术型人才，有166家（占86.01%）需要应用型人才，有6家（占3.11%）需要综合型、创新型等其他人才。总体看来，人才市场对应用型人才的需要还是占绝大部分的。

2 数据结构课程教学现状

长期以来，受到传统课程教学模式的影响，数据结构课程从课时的分配、教材的选择以及教学内容的设计等方面，基本都在沿用研究型的课程体系。所有的研究型课程都比较注重教学内容的系统性和理论性，该教学方式并不完全适用于强调实践能力的应用型专业。经过长期以来、多方面的教学一线的调研和统计，结合目前各高校提出的应用型人才培养方案，发现数据结构教学主要存在以下问题。

图2 用人单位所需人才类型

2.1 课程理论知识抽象复杂，学生学习难度大[2]

数据结构课程作为一门专业基础课，是计算机硬件、软件技术和数学紧密结合的交叉科学，涉及的概念既有计算机软硬件技术方面又有数学方面的；课程中，强调问题的分析和抽象表达，分析现实问题的抽象数据类型，再选择恰当存储结构，设计基本操作的算法，然后在计算机上解决问题，该课程要求理论与实践相结合。但是学生由于缺乏实际应用经验，很难将栈、队列、树、图等抽象概念应用于具体问题的解决，使得理论和实际问题相互脱节导致学生学习难度大。

2.2 教学过程中存在重理论、轻实践的观念

数据结构课程内容主要包括线性表、栈和队列、串、数组和广义表、树、图等基本数据结构部分和排序、查找等基本技术部分，每种数据结构部分又包括顺序存储和链式存储，基于不同的存储又研究各算法的设计并进行算法的分析。为了完成教学任务，在教学过程中，教师需要花费大量时间在理论知识讲授上，不得不减少了实验教学课时，课时安排中，数据结构课程一般是64学时（理论）+16学时（实践），直接影响到学生动手能力的培养，学生对课堂上讲授的知识点难以消化，导致教学进度的缓慢，形成恶性循环。

2.3 学生缺乏学习的主动性，动手能力差

数据结构这门课程学习过程中，很重要的一点就是需要学生主动学习理解，对课程产生兴趣，结合实际灵活应用算法。但是长久以来的教学模式和学习方式导致学习过程中学生缺乏举一反三的能力和独立思考的主动性。学生对很多问题一知半解，不能深入的分析和理解，容易对课程的学习失去兴趣。

上机实践时，学生往往按照课本上的伪代码实现程序，或者直接录入源代码，仅仅完成着翻译和抄写的工作。最终导致需要用数据结构的原理解决实际问题时，学生往往无从下手，对算法设计更有畏难情绪，甚至不知所措，上机调试程序更加困难。

3 应用型数据结构课程教学改革方案

所谓应用型教学方法，应该是以实际的项目应用为驱动，以解决实际应用问题为目标，通过应用来学，在学中应用，从而培养不但据有扎实的课程理论知识，更能够灵活应用的技术人才。笔者基于多年的数据结构课程教学经验和研究，综合考虑数据结构课程教学现状及计算机应用型人才培养的迫切性，提出了如下的教学改革方案。

3.1 明确教学目标，理清知识结构

数据结构课程是以ADT（抽象数据类型）为基础的课程体系，教学过程中，应该以应用需求为导向，兼顾基础理论、抽象概念和应用设计各环节，强调数据元素的逻辑结构——存储结构——基本操作之间的有机联系。

针对知识抽象复杂、教学内容多的实际，要做到根据学生实际专业水平有效把握课程的基本原理和关键算法，针对于每个章节提炼出知识框架，并能够设计出运用重要知识点的、与生活联系密切的应用实例。如表1所示，例举了线性表和图的知识结构。

表1 知识结构整理举例

学生通过知识点的梳理，增强了对理论知识点的理解；通过实例的引入，提高了他们分析问题、解决问题的能力，他们尤其享受到学以致用的成就感，大大增加了学习兴趣。

3.2 针对学生实际，优化教学方法[3]

3.2.1 注意多媒体技术和黑板板书的合理结合

多媒体教学信息量大、表现直观，将一些概念、定义和程序动态效果借助于多媒体演示，这样既可以节省时间，又可以让学生更加直观的看到程序执行过程和结果；有些原理、算法则需要学生跟随教师一步步的思考、推导及互动，这时候选用黑板则效果更佳。

并且可安排适当课时，在课堂上借助于黑板进行算法设计，借助于多媒体完成调试程序，通过一个完整的过程让学生了解如何应用知识点？怎样分析功能？如何发现问题？怎样掌握调试方法？不但能够加深知识点的理解，也可以避免刚开始独立编程时学生无所适从的困境。

3.2.2 采用分组学习的形式

学生学习该课程时普遍暴露出不爱动手实践、不愿深入思考的问题，为了强化学生的主体地位，采用分组学习形式来促进学生的思考、交流。可以选择一些有针对性的应用课题，或者是教师的科研项目，或者参与程序设计大赛等，确保每位同学参与的兴趣点，要求他们互相学习、共同讨论。

教师对学生学习状况的及时反馈和积极指导是激发他们自主学习的动力。教师可以通过课程网站、Email、电话等各种方式加强和学习小组的交流，针对算法灵活多变的特点，尽可能肯定学生的设计，发现其闪光之处，给出中肯的意见和建议，保护学生的积极性和原创性。

3.2.3 注重报告讲座的激励作用

现实中，“功利性”存在部分学生的学习中是不可避免的。他们认为一些编程工具有用，很感兴趣，专业基础课看不到其直观作用，不能引起学生的兴趣。针对这种普遍现象，每届学生开课初，教师可以邀请著名企业的资深工程师为学生们作报告，分析数据结构的应用领域，探讨该课程在实际工作中的作用，强化数据结构课程的学习在就业及个人发展中的重要作用。

3.3 构建实验教学体系，强化实践能力

实践是应用型人才培养的一个重要环节。针对“由易到难”、“由简入深”的学习规律，结合教学目标，依据教学内容，设置实验项目。将实验项目设置为验证性、综合性、设计性、创新性等四大实验类型，构建层层递进的实验教学体系，如图3所示。

图3 数据结构实践教学体系

验证性实验主要是掌握基本的实践技能，加深学生对知识点的理解；通过综合性实验，培养学生获取知识的能力，结合数据结构课程中的多个知识点，将课程思想应用到系统开发中；设计性实验主要是培养学生利用知识的能力，利用课程理论知识点去解决特定应用问题，在学期末的课程设计中，由学生自主选择教师提供的题目，自己定义数据结构、进行算法分析和算法设计，最终提交能解决实际问题的程序；创新性实验主要是培养学生创新能力，如何由旧知识建构新知识?可以引导学生参加开放实验课程和校企合作项目。

3.4 充分利用资源，转变考核方案

考试作为检验学习成果的重要手段，《数据结构》课程的考试长期以来以闭卷笔试为主。 但是作为一门实践性很强的课程，基于应用型人才培养的目标，最终应该是通过数据结构解决实际问题，我们做了以下改革尝试：

一方面，增加阶段性考核。通过增加阶段性考核来分散期末考试的压力保证课程每个阶段的教学都能达到良好效果，避免平时松散、靠前突击的学习方式，进一步加强学习过程的管理，促进学生学习的自主性。

另一方面，拓宽平时成绩评分依据。 平时成绩除过考勤、作业、小组内部考核之外，还可以参考多方面，包括参加教师科研项目、开放实验室、校企合作项目等的项目导师评价；参与学科竞赛、与数据结构和算法相关的各类竞赛获奖情况。

总之，一定要改正仅靠一张试卷的评价模式，在考核中加大实际应用能力所占的比重。

4 结束语

计算机专业是IT行业重要组成部分，变化快、应用性强、发展迅速。如何做到学以致用，使学生能够较好适应市场的需求，培养出高质量的应用型人才，是目前高等院校面临的重要问题。作为专业基础课，数据结构课程教学需要不断改革，从而适应信息时代的发展。实际上，数据结构课程教学改革的成功经验，同样适用于其相关课程，这对于应用型人才培养方案的实施具有非常重要的现实意义。

［1］耿国华.数据结构——用C语言描述[M].北京：高等教育出版社，2011.

［2］陈晓霞.数据结构教学中的案例巧用[J].计算机教育，2010（24）：61-62.

［3］孙惠杰,王明华.计算机应用型人才培养研究[J].计算机教育，2011(13)：28-31.