“卓越计划”中的数据结构实验教学改革探讨

何锋　陈寿宏

【摘 要】本文在分析数据结构实验教学中普遍存在问题的基础上，结合“卓越计划”通用标准对传统教学模式、实验教学内容、评价手段等几个方面提出了相应的对策。并进行了改革实践，有效地提高了数据结构实验教学的质量，提高了学生的编程能力及兴趣。

【关键词】数据结构；实验改革；卓越计划

0 引言

“卓越工程师教育培养计划”（以下简称“卓越计划”）是为贯彻落实党的十七大提出的走中国特色新型工业化道路、建设创新型国家、建设人力资源强国等重要战略部署而提出的重大教育改革计划[1]。本科“卓越计划”通用标准主要要求学生具有：握扎实的工程基础知识和本专业的基本理论知识；分析、提出方案并解决工程实际问题的能力；较强的创新意识及能力；较强的交流沟通、环境适应和团队合作的能力；一定的国际视野等能力[2]。

数据结构是计算机及电子信息类相关专业的一门软件编程核心基础课，众所周知，沃思公式：程序=数据结构+算法。算法是程序设计的灵魂，由此可见，本课程在计算机软件教学体系中具有举足轻重的地位，而数据结构实验则是此课程在理论与实践中的具体结合，因此，在“卓越计划”通用标准的指引下，研究与探讨数据结构实验改革具有重要的实践意义。

1 普通高校数据结构实验教学中通常存在的一些主要问题

数据结构实验是课堂教学的重要补充，是提高教学质量的重要环节，学生通过上机实践，有助于更好地理解、消化和掌握数据结构理论基础，有助于提高学生的编程能力和实践能力。但长期以来数据结构实验教学中普遍存在以下突出问题：

1）学生程序设计基础薄弱，尽管学生在本课程前学习过C语言程序设计等基础课程，但很多学生只是侧重于简单数据类型、基本语法等细节的学习，对这些知识的内在原理及使用场合并未十分清楚，对数据结构实验中经常用到的宏定义、头文件、结构体、指针及动态内存分配、函数递归调用等知识具体应用接触较少[3]。如果长期忽视这些学生，容易导致这部分学生在学习数据结构时产生困难，理解新的知识容易受阻，久而久之，学生的学习兴趣和积极性就会在时光流逝中消磨殆尽。

2）部分实验内容设计不够合理，实验项目单一，有的实验内容存在过易或过难的问题。从以往实验教学中发现有关“线性表”、“栈”和“队列”的实验项目较易，学生往往能够提前完成，而有关“树”、“图”和“散列表”的实验项目则相对较难，很多学生不能按时完成，从而不能达到实验教学目的。有点实验内容与现实问题脱节，缺乏独立思考性，不利学生自主创新能力的培养。

3）课后学生与老师沟通与交流不足。上完课后即离开学校是很多教师的通病，原因也很多，有的教师可能还要去别的班级上课，有的可能还有繁重的科研任务，但如果学生长期不能跟主讲教师交流接触，容易导致教师与学生之间的教与学的脱节。

4）实验环境落后，实验开放时间不足。

5）对学生的考核和评价方式不科学。

2 “卓越计划”中的数据结构实验教学改革措施

针对上述问题，本文结合本科“卓越计划”通用标准对数据结构的实验教学进行了如下的改革探索：

1）针对部分学生程序设计基础薄弱的问题，作者采取“重点精讲、程序示例、分组讨论”相结合的模式。重点精讲就是教师在上课伊始，对本次实验的重点、难点及一些重要算法进行讲解分析；程序示例就是向学生展示一个完整的例程，由于很多数据结构教材中的程序只是给出了核心的算法代码，比如“栈”的知识，往往只给出了栈的结构体的定义，进栈、出栈等有关栈的函数的定义，而对如何建立栈，如何使用栈来解决实际问题则缺乏完整的、可以上机直接运行的程序示例，因此有必要举一个简单完整的示例来让学生对程序有一个整体的认识，从而让学生在解决别的问题时能够触类旁通；分组讨论即在学生实验过程中，对出现的有代表性的问题进行分组讨论，让学生充分发表意见，在实践中发现问题、提出不同的解决方案，最终解决问题。这样既可以调动学生的创新思维，又可以提高学生分析、提出方案并解决实际问题的能力，激发了学生的学习兴趣，同时又培养了学生的团队合作能力，这些措施与“卓越计划”通用标准紧密契合。

2）对于实验内容设计不够合理的问题，精心设计实验项目，增强学生的动手能力。

实验内容设计是实验教学改革中最重要的一个环节，是实验教学改革的重点和突破口。针对不同层次和不同基础的学生，设置不同难度实验内容[4]，难度级别低的经典问题和基础性实验内容要求所有学生必须完成，较难的实验内容可作为选做，供学有余力和有兴趣的同学课外拓展。从而激发学生的学习兴趣，真正达到学以致用的目标。

3）课后学生与老师沟通与交流不足的问题，我们采取了以下措施：

首先，规定主讲教师每周至少安排一次集中答疑的时间，学生可以自愿来答疑，从以往经验来看，来主动来答疑的学生一般都是学习好、有较高兴趣的学生，为了防止学生两极分化，另外我们还需要根据学生平时作业完成情况，另点一些作业完成不好或者作业有抄袭嫌疑的学生去答疑，这样就避免了差生越学越差、越学越没兴趣的情况，杜绝了好或差的两极分化现象。

其次，还可以通过其他的方式进行交流，比如课通过开通课程讨论的QQ群、微信群答疑等等，这样可以让学生与老师或者学生之间有一个交流的平台。

4）对于实验环境落后，实验开放时间不足的问题，我校相继成立了多个创新实验室专用于“卓越计划”学生的培养，创新实验室在相关老师的监督下由学生自主管理，“卓越计划”的学生可以在实验室上课的任何其他时间到实验室调试程序，学生可根据自己的空闲时间自主安排时间上机调试程序，这样极大的调动了学生的学习主动性，为学生创造了良好的实验环境。

5）为了提高对学生的考核和评价方式的准确性和公平性，总评成绩由平时成绩和考核成绩组成。平时实验成绩包括考勤、预习报告、动手能力和实验总结报告。其中动手能力是在实验过程中逐个检查学生是否是独立完成的，能否正确回答实验老师对相关知识点的提问，是否有抄袭等；考核成绩是根据考试题目的要求，在实验老师的监督下，要求学生独立完成实验。在规定的考试时间内，根据学生完成的程度，由老师给出实验考试成绩等级。通过这些手段尽量做到对学生的评价公平、准确。

3 结语

通过上述实践改革，数据结构实验教学方法日趋合理，实验内容更加完善，教学质量不断提高。既培养了学生的创新思维能力，使学生深入理解、掌握各种数据结构及算法的基本知识；同时又培养了学生分析、解决问题的能力，使学生能够将典型的数据结构应用到实际问题中，提高学生编写程序的能力，奠定了学生开发大型软件的基础。

【参考文献】

[1]林健.“卓越工程师教育培养计划”通用标准研制[J].高等工程教育研究，2010（4）.

[2]林健.“卓越工程师教育培养计划”通用标准诠释[J].高等工程教育研究，2014（1）.

[3]杨慧.数据结构实验教学改革探讨[J].赤峰学院学报（自然科学版），2009（3）：189-190.

[4]陈寿宏.项目教学法实验教学过程中的应用[J].科技视界，2013（13）.

[责任编辑：杨玉洁]