基于考研知识点分析的《数据结构》课程教学改革研究

程彩凤，林德树

(长江大学 a.工程技术学院 信息工程学院；b.计算机科学学院，湖北 荆州 434023)

基于考研知识点分析的《数据结构》课程教学改革研究

程彩凤a，林德树b

(长江大学 a.工程技术学院 信息工程学院；b.计算机科学学院，湖北 荆州 434023)

针对当前《数据结构》课程教学内容和侧重点与考研内容和侧重点不一致的问题，分析了近年的考研真题知识点的具体分布情况以及课程的知识体系，探讨了该课程的教学内容和方法，提出了采用启发式和结合题库练习的教学方法，有重点、分步骤地将考研知识点融合到日常教学实践中，实现一种教学效果与考试成绩并重的双赢模式。

考研知识点；数据结构；教学改革研究

1 引言

近几年来考研人数逐渐增长，《数据结构》课程作为计算机及其相关专业的核心基础课程，是以往各年计算机专业的研究生入学考试中的必考课程，且所占分值高达45分[1]。但在日常教学中，该课程的具体知识点分布和侧重内容与研究生入学考试大纲中的考点分布以及具体考试内容的侧重点都不太吻合。这种不一致性可能会导致很多备考学生去寻找一些校外的辅导班。因此，如何将考研知识点有机的融合到日常教学中，实现一种教学效果与考试成绩并重的双赢模式，已经成为《数据结构》课程教学研究与探索的重要问题。

2 当前教学中存在的问题

《数据结构》课程概念抽象、理论性强、算法灵活，因此对教学提出很高的要求。

《数据结构》教材大多是先介绍基础数据结构，如线性结构、树型结构和图型结构，然后再介绍其应用，如查找和排序。在介绍每种数据结构时，从逻辑结构、物理结构和数据的操作三方面来展开讲解；介绍应用数据结构时，从基本概念、算法实现和性能比较三方面进行介绍[2]。目前我院计算机科学与技术专业，该课程为4学分，总学时为64学时，其中理论学时50学时，上机学时14学时。由于课程性质和学生学习能力的限制，学生在学习过程中有一定的困难，影响了学习效果，也促使教师不断地调整课程的教学内容和教学方法。因此在平时的教学过程中的教学内容重点则为基础数据结构的讲解，其中重点讲解和练习了线性结构，对于树型结构和图型结构部分，重点介绍了相关理论概念和性质，则忽略了上机实践过程；而对于排序和查找部分，因为学时原因则没能重点讲解和训练。因此，这门课程的教学侧重点与研究生大纲中的侧重点就不太一致。

3 考研真题中知识点分析

首先分析近年来的考研计算机大纲。通过对2015-2017年计算机学科新大纲进行比较发现，计算机学科专业基础综合历经多年统考实践，考试内容已趋于完善，近3年的大纲均没有任何变化。

然后分析近年来2014-2016年全国硕士研究生计算机科学与技术学科联考数据结构考研真题考查知识点及分值分布情况。题目类型主要分为单项选择题和综合应用题，数据结构总分45分，其中选择题11小题，22 分；综合应用题 2 题，23 分。主要从算法分析，线性表，栈、队列和矩阵，树与二叉树，图，查找，排序等7方面进行考查。2014-2016年考查知识点及分值分布情况如表1所示。

从数据结构考查知识点及分值分布情况可以看出：

(1)时间和空间复杂度分析是必考题，2014年是选择题，2015、2016年是综合应用题中设计算法后，分析其时间和空间复杂度。

(2)线性表的概念和操作是基础，链表插入、删除节点时的指针操作是选择题的一个常考点，2015年在综合应用题中考查链表操作算法的设计。

(3)栈、队列和数组，每年都有1至2题的选择题，考查知识点首先是栈FILO的特点和队列FIFO的特点及其应用，其次是特殊矩阵的压缩存储，2016年就考查了二维矩阵与一维数组相互转换时，下标的计算方法。

表1 2014-2016年数据结构考研真题考查知识点及分值分布情况

(4)树和二叉树，这一部分是数据结构考题历来的重点和难点。重点考查树和二叉树的各种性质、不同存储结构，森林、树和二叉树之间的转换，线索化二叉树，二叉排序树，平衡二叉树和Huffman树，还有森林、树以及二叉树的前中后三种遍历方式，并进行相应的算法设计。

(5)图也是考试的重点和难点。主要考查图的存储、遍历、拓扑排序、最小生成树、哈夫曼树、最短路径问题。在综合应用题中经常会考查相关算法的设计。

(6)查找部分主要考查B树的概念，；Hash表相关的概念及基本操作冲突解决方法的选择和冲突处理过程的描述；平均查找长度ASL的概念及在各种查找算法中的计算方法和计算结果。主要是选择题。

(7)排序部分重点考查不同排序算法的概念和复杂度，难点在于根据题目要求设计排序算法，如2016年综合应用题。综合应用题2题中有一道算法设计题，且2015、2016年分值均为15分，要求学生具备采用C或C++语言设计与实现算法的能力。

4 基于考研真题分析的教学改革研究

通过分析考研大纲与近年的考研真题知识点及分值分布情况，提出有重点、分步骤地将这些考研知识点融合到日常教学实践中，使《数据结构》课程日常教学与研究生统考实现一种双赢模式。

4.1 理论教学部分

在教学内容方面, 按照知识单元对课程内容进行组织，课程内容分为 5个知识单元：基本概念单元、线性结构单元、树型结构单元、图型结构单元和知识综合应用单元，结合 2014-2016 年考研真题分析，筛选出每个单元的重点、难点及需要补充的知识点[3]。基本概念部分要重点讲述算法性能的分析，提高学生算法时间复杂度和空间复杂度的分析能力。增加外排序内容的讲解。综合历年的考研真题，建立《数据结构》课程题库，以便课堂和课后练习。

在教学方法方面，理论教学还是以讲解为主，采用启发式教学，结合教学软件和题库进行练习，有针对性、有目的地进行训练，激发学生的学习兴趣，锻炼学生自主学习的能力。在具体讲解某些知识点时，先介绍实际应用案例，比如，最小生成树的应用，用于解决实际工程中最小代价问题和发送电文最短编码问题等；图的应用，用于交通网络中求两地的最短路径问题或最短时间或最少中转次数等问题。结合实际应用，提高学生的兴趣，变被动为主动，以提高教学效果，培养学生解决实际问题的动手能力。

4.2 实践教学部分

目前我院《数据结构》课程的上机内容主要是验证性的，学生根据上机内容安排采用C语言编写完整的程序来验证各种数据结构的各种操作算法的实现[4]。这样学生大都局限于直接照抄教材中的各种算法，上机调试通过，得出结果，就完成了上机过程，这会导致学生没能真正理解算法的思想，也不会灵活应用。因此，根据课程实验教学大纲、考研知识点分析情况再结合我院学生实际情况，将原有验证性上机扩充为3类，验证性、设计性和综合性上机，上机内容分别为：顺序表的操作(验证性)、单链表的操作(设计性)、栈和队列的操作(验证性)、二叉树的操作(综合性)、图的操作(综合性)、查找和排序的实现(验证性)[3]。同时对上机考核方式进行调整，在平时上机过程中重点检查程序的核心代码，考查学生对算法思想的理解和掌握程度。上机成绩占平时成绩的50%，其中上机成绩由考勤40%，上机检查成绩60%(教师平时随机抽查学生的程序至少3次)构成。通过这种方式加强过程考核，培养学生分析问题，解决问题的能力。

5 结语

《数据结构》课程是计算机及其相关专业的核心基础课，也是计算机专业考研应试中一门重要的专业课。笔者通过分析历年考研真题知识点，对当前的教学内容和教学方法进行了改革研究，提出了采用启发式和结合题库练习的教学方法，有重点、分步骤地将考研知识点融合到日常教学实践中，加强上机考核的过程管理方法，在一定程度上提高了学生的自主学习能力，有针对性的练习，也提高了学生的积极性，同时也为考研复习的学生提供更好的辅导，达到了一种教学效果与考试成绩并重的双赢模式。

[1]潘凤. 《数据结构》课程考研辅导方法探讨[J]. 现代计算机(专业版), 2010: 55-56.

[2]严蔚敏，吴伟民． 数据结构(C语言版)[M]．北京: 清华大学出版社，2011．

[3]李征,杨伟,袁科. 基于考研真题分析的数据结构教学改革[J].计算机教育,2017，(1): 76-79.

[4]赵越，章小莉． 数据结构实践教学模式的设计与探索[J].计算机教育，2009，(13): 194-196．

[5]王淮亭.“数据结构”实践教学探讨与研究[J].计算机教育，2009，(12): 133-134．

Teaching Reform of “Data Structure” Course Based on the Analysis of Postgraduate Entrance Exam Knowledge Points

CHENG Cai-feng1, LIN De-shu2
(1. College of Engineering and Technology, 2. College of Computer Science, Yangtze University, Jingzhou Hubei 434023, China)

In view of the inconsistency between the course teaching content and postgraduate entrance examination, this paper analyzes the specific distribution of the knowledge points and the knowledge system of the course, and discusses the teaching content and method of the course. The paper puts forward a teaching method of heuristic and exercise practice, which focuses on the integration of postgraduate entrance examination knowledge into daily teaching practice, so as to realize a win-win result of teaching effect and examination result.

postgraduate entrance examination knowledge point; data structure; teaching reform research

G642.4

A

1674-344X(2017)8-0103-03

2017-07-11

长江大学工程技术学院基金项目(2017JY18)；湖北省教育厅科学研究计划指导性项目(B2017438)

程彩凤(1981-),女，湖北天门人, 讲师,博士生,研究方向为计算机教学和研究。林德树(1977-),男,吉林辽源人，讲师,博士生,研究方向为计算机网络与算法分析。