数据结构课程【高职高专《数据结构》课程实践教学改革与探索】

　　摘要：“数据结构”是计算机专业及相关专业一门重要的专业基础课，在整个专业教学中占有极其重要的地位。本文分析了当前数据结构实践教学中存在的问题，针对高职高专学生的特点，在实验教学中提出了重视教学内容设计、组建兴趣小组、改进教学方法和过程管理，以及改革考核制度的一系列措施，并取得了较好的效果，提高了学生分析问题和解决问题的能力。
　　关键词：数据结构；高职高专；实践教学改革
　　中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 （2012） 15-0000-02
　　1 课题研究的背景及意义
　　“数据结构”是计算机专业及相关专业的一门重要专业基础课程，是计算机专业教学计划中的核心课程之一，在整个专业教学中占有极其重要的地位。对于高职高专学生来说，该课程具有一定的抽象性和动态性，在学习和理解上有较大的困难。因此，必须通过实验环节加强对理论知识的理解和掌握，通过算法设计和上机实践，培养学生数据抽象和程序设计能力是“数据结构”课程教学中特别需要重视的环节。
　　实验教学是高职高专院校教学过程中一个重要的环节，是理论联系实践的桥梁。它不仅要培养学生掌握和深化知识的能力，更重要的是要引导学生掌握科学的思维方法，提高综合分析问题和解决问题的能力，进而提高学用结合的实践能力。所以，进行“数据结构”课程实践教学改革，一者是提高教学质量，改变高职院校教学现状的迫切需要，势在必行；二者，学生能力的培养已成为现代教育的重心，教师应该在促进学生一般能力全面提高的同时，更应该对学生分析问题和解决问题的综合创造能力给予特别的关注，该课题的研究对提高学生的综合素养和能力有一定的作用；再者，本课题的研究过程和成果对于提高其它实践类课程具有借鉴的作用，进而对整个高职高专院校实验教学改革的探究起到了基础性的支持。
　　2 目前数据结构课程实践教学中存在的问题
　　数据结构课程是计算机相关专业的一门专业基础课程，在相关专业学习过程中起着承上启下的重要作用。因其专业性、理论性强，内容抽象等特点，被大多数高职高专院校公认为是一门既难学又难教的课程，教学效果一直不理想，教学质量难以提高。经调研，目前大部分高职高专院校在数据结构课程实践教学中存在以下问题。
　　其一，数据结构课程本身较强的逻辑性和抽象性决定该课程的难度较大，学生首先从心理上畏惧数据结构，害怕实践，拿到实验任务到上机实习，常常茫然不知如何动手。
　　其二，在传统的数据结构教学中，大多数实验配套教材详细描述了理论课中所有算法的程序实现。每次实验之前，教师会向学生详细讲解算法的理解、实现过程和运行结果，学生只需照搬教材机械录入，验证结果就可以。这样的教学模式使学生毫无学习兴趣，也不用动脑思考，使上机调试变得十分被动，这就失去了开设该课程的意义。
　　其三，C语言程序设计是数据结构的前导课程之一，学生对它的熟悉掌握程度，直接关系到数据结构课程的实践教学效果。数据结构课程的理论教学重在算法思想的描述，实验过程中，大多数学生因程序设计语言基础差，不能很好的将类C算法描述转换成计算机能够接受的程序，甚至有些学生直接复制算法，这样数据结构的实验就更困难了。
　　其四，近年来由于我国高校综合素质教育要求地不断提高，各高职高专院校的专业课程普遍存在压缩课堂学时，导致理论教学进度急促，“重在实践”的教学理念不知不觉就被忽视。
　　3 数据结构课程实践教学改革措施
　　为了能够更好的发挥实验课程的作用，使学生提高程序设计能力，加深理解数据结构研究数据处理方法的意义，同时，提高学生分析问题和用计算机解决实际问题的能力，笔者针对高职高专学生的特点，在实验课程教学内容设计、培养学生兴趣、改进教学方法和过程管理，以及考核方式等经过调研、分析进行了初步探索。
　　3.1 重视实践教学内容的设计
　　以往的实践教学中大都由教师统一组织实验，先理论后实践，实践只是对理论知识的简单验证，教师只关心学生是否来做实验，而是否会做实验，实验的效果如何则并不关注。长此以往，学生对实验越来越没有兴趣，更谈不上实践能力的提高。
　　笔者对实践教学内容体系进行了层次化的设计。尝试着按基础性、综合性、实用性和创新性四个层次构建数据结构课程的实验教学内容。第一层次，基础性实验。针对学生的基本要求，设计基本操作技能方面的实验项目，其目的是通过实验让学生理解并掌握掌基本概念、基础知识和基本操作，并及时消化课堂教学内容。同时，从基础性实验中也会获得一定的成就感，学习热情会进一步得到提高。第二层次，综合性实验。在一个实验项目中设计并整合某种数据结构的综合性实验，其目的是通过实验使学生综合把握某种数据结构的特点，建立完整的概念和设计思路，提高学生综合运用知识的能力。第三层次，实用性实验。开发一些实用性强，具有实际意义的实验项目进行实战训练，增强数据结构能够处理现实问题的依据，提升学生的兴趣和自信心，提高实践能力。如给出“城市间最佳路径”问题，通过这个实验项目的分析、设计、编程实现，让学生体会图这样的数据结构如何从现实问题中抽象出来，又如何用来解决现实问题；第四层次，创新性实验。该部分的实验主要是针对基础较好，且能在短时间内完成基础性和综合性实验的学生，给学生自主设计自主选择的空间，引导学生深化问题，同时鼓励学生提出新问题，分析新问题，解决新问题。
　　3.2 开设“数据结构”兴趣小组，培养学生的团队协作精神
　　学生是教学的主体，只有充分调动学生的学习积极性，激发学习的兴趣，才能使实践教学收到良好的教学效果。在以往的实验课中，我们不专门分组，要么是自由组合，要么是一窝蜂，多数学生都是蒙混其中，根本起不到实验的目的。笔者在数据结构实验课中建立实验兴趣小组，每组4-5人，组中的成员按学习成绩和实践能力优劣搭配，好的带动差的，差的追赶好的，形成一种浓厚的学习氛围。在实验教学的实施中，教师将每次实验的内容分解且具体到每一个人，既存在各自独立，又有相互协作，共同完成实验任务，这样有助于对知识认识的升华，综合素质的培养，更有助于长期形成协作习惯，培养学生团队精神。 　　3.3 实践教学方法及过程管理的改进
　　传统的实验教学方法基本上以灌输、验证为主，学生学习主动性没有得到充分发挥。其次，因高职高专院校大量压缩课时，导致实验学时受总学时的约束，不可能很多，第三，我们先前采用的课内课外相结合的方式又缺乏全程跟踪考核与管理。因此，笔者对实践教学方法以及实验过程管理提出了实验项目驱动教学法，以实验项目为载体构建学习情境，以加强监督实验过程管理为主体，学生在教师老师的指导下，通过共同学习，相互协作完成一个完整的综合性实验。
　　在实验项目驱动教学过程中，主要有四个中心的转变。其一是由以教师为中心转变为以学生为中心。之前的教学老师讲、学生听，课堂气氛沉闷，缺乏师生交流；转变后以学生为主体，教师放开手脚，学生积极参与学习和讨论，最大限度地发挥其主观能动性。其二是由以理论为中心转变为以项目为中心。过去以理论讲授为主，照本宣科，注重基础理论知识的学习；现在需要教师针对每个单元的知识点，选择有代表性、难度适中、综合性的典型算法，合理设计实验项目，供兴趣小组选择。其三是由以课堂为中心转变为以实践为中心。在实验项目开发过程中，教师对实验项目进行具体的指导，要求学生写出每一阶段的设计思路和设计原理，撰写实验报告和测试结果，写出自己调试过程中遇到的问题，以及如何解决问题，且对实验项目设计与实现的回顾讨论与分析。四是由以课内管理为中心转变为以过程管理为中心。过去教师检查以实验课堂为主，注重实验结果，忽视实验过程；现在要求教师重视课外指导，全程管理实验进度。教师要详细制定实验计划，合理安排实验进度，按时下发各阶段任务，耐心指导实验过程，认真验收各阶段任务，及时总结存在问题并反馈于学生。紧紧围绕这四个中心，开展实验项目驱动教学法活动，加深理论知识的学习，提高实践教学效果。
　　3.4 改革考试方式，加强实验考核
　　考试是检验教学质量和检查学生掌握知识水平的一种重要手段。目前我校所有科目的考核模式采用统一的标准，其组成是平时成绩占30%（包括课堂提问、到课情况、作业、实验报告等），期末考试成绩占70%，应该说基本体现了重在平时的考核理念。但随着教学方法和教学环境的改变，该考核模式比较适合理论性强的课程，而对于理论和实践并重，甚至实践强于理论的课程，该考核模式就不能取得良好的实验效果，不能真实地反映学生的学习情况，不能切实达到促进学习的目的。
　　因此，合理的考核方式是数据结构实验课程取得良好效果的保证。笔者在遵循学校考试模式的前提下，对该模式进行了细分量化，平时成绩的10%是平时表现，主要包括课堂提问、到课情况，以及书面作业；平时成绩的20%是实验表现，主要包括实验项目的前期准备、实验过程记录、实验问题记录、实验结果、实验报告及实验总结。笔者在期末卷面考试中，增加了10%～15%的实验课内容的考核。总之，教师要针对实验的各个环节提出具体要求和考核标准，定性定量地从各个方面评定实验成绩，调动学生的积极性和自主性，保证实验教学的学习效果。
　　4 教学效果分析
　　为了验证实践教学改革措施在数据结构实验课程中的效果，笔者先后选取信息工程学院计算机应用技术专业09级和10级进行试验，两个年级的学生计算机基础和水平都差不多（参考表1），男女比例也接近（参考表2）。在同一个教师教学的前提下，09级采用传统未改进的实验教学模式，10级采用改革后的实验教学模式，综合成绩测评也采用统一的新考核标准，现将两个年级的平均综合成绩测评结果统计如下（参考表3）：
　　从以上表格数据可以看出，在保证试验条件基本相同的条件下，实验教学改革后的教学模式，提高了学生实验的积极性和学习兴趣，培养了学生对实验项目实施的解决实际问题的能力，同时，加深了学生对理论知识的理解和巩固，促进实验教学效果。
　　5 结束语
　　当然，同传统的实验教学相比，数据结构实验教学的一系列改革措施对教师在知识结构和知识素养方面无疑有了更深层次的要求，但教师付出的艰辛与得到的“回报”也是成正比的。因为这是一种集内容设计、兴趣培养、教学方法改进、考核制度合理化为一体的过程管理的学习和参与，学生和教师都从中受益匪浅。因此，只要我们提高对数据结构实验教学目的地认识，端正教学态度，就会不断探索新的、更适合高职高专院校实验教学效果的方法。
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　　西安培华学院院级科研课题

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