发挥教师引导作用，提高“数据结构”教学质量

唐朝胜

文章编号：1672-5913(2009)10-0130-03

摘要：本文通过分析“数据结构”课程的特点以及大学生学习的心理特征，结合笔者自身的教学实践，探讨了在新环境下发挥教师的引导作用，以提高“数据结构”教学质量的方法。

关键词：数据结构；心理特征；引导作用；教学质量

中图分类号：G64

文献标识码：B

1引言

“数据结构”课程主要讨论了各种数据类型中的逻辑结构、存储结构以及有关算法，要求学生学完后能根据实际应用的需要，对数据进行有效的组织、存储和处理，进而编制出高效率的程序。该课程是一门逻辑性和实践性都很强的课程，在以往教学实践中，由于课程内容高度抽象、概念繁多、算法复杂，而教学方式和手段较单一，教与学双方互动较少，常出现教师教学难度大、学生畏难情绪严重、课堂气氛沉闷、学生兴趣不高、动手实践能力差等情况。

笔者通过具体分析“数据结构”教学实践中存在的问题，结合自身多年的教学经验，认为：把握好学生的心理特征，破除师生角色的固化，发挥教师引导作用，加强课堂内外的师生互动，以调动学生学习的积极性和主动性，是提高教学质量行之有效的方法。下面笔者从课内和课外两个方面，对如何发挥教师引导作用、加强师生互动，提高教学质量进行探讨。

2“数据结构”课程教学实践中的问题分析

2.1课程难度大，学生难以适应

“数据结构”是计算机专业基础课程，不仅涉及数理逻辑、图论、集合论以及诸如C语言、JAVA语言等前导课程，还涉及到计算机硬件(存储设备和存取方法)以及计算机软件(编译理论、操作系统)等方面的研究。因此，该课程不仅内容丰富，学习量大，而且逻辑性和抽象性都较强。教材中众多晦涩难懂的概念、复杂多变的算法，常使初次涉及编程的学生难以适应，产生畏难情绪。

2.2教学方式和方法单一，课堂气氛沉闷

传统教学中，教师为了让学生理解相关的概念、算法等内容，常需要大量的板书配合文字、图表等加以说明，学生随着教师的思路分析问题，能有充分时间作笔记，但由于课程内容抽象难懂、教师多忙于板书和讲解，学生忙于作笔记，双方严重缺乏互动，课堂气氛沉闷，学生提不起学习的兴趣，往往出现“一边教师唾沫横飞、嘶声力竭，而学生则唉声叹气、一脸困惑的情景”。采用多媒体课件后，教师可以充分利用多媒体技术将算法、图表等内容形象、生动地表现，学生学习兴趣也有很大提高，却又容易导致学生既要关注屏幕内容又要忙着作笔记，无暇思考问题，课后难以消化，“听课”则又变成了“看课”。

2.3理论实践脱节，实践能力匮乏

“数据结构”涉及内容较广，学习量大，但是课程学时往往有限。为此，不少教师为了完成理论教学内容，常常压缩实验学时，容易形成“重理论讲解，轻实践应用”的现象。加之教学难度大，尤其是不少学生对于“数据结构”实验中大量使用如C语言中较难的结构体、指针、链表等知识点，掌握得不牢固，实践课程中教师还得花时间去帮助学生复习前导课程的内容，实验课教学效果自然是大打折扣。为此，教师们常感叹“数据结构”课“难学难教”，“吃力不讨好”，学生则抱怨抓不住学习主线，或者是课堂上似乎听懂了，理解起来好像也并不困难，到上机实践却不知如何下手。久而久之，有的学生对编程逐渐失去兴趣，等到课程结束，还是既不会编程序也不会调程序，程序设计的能力、创新能力更是无从谈起。

3强化课程主题内容，加强教学手段的多样化

当代大学生学习的自主性较强，但也存在着急功近利、学习盲目性较大、畏难情绪较重的心理特征。不少学生看到数据结构内容抽象，看到师兄师姐和网络论坛的学友谈及学习数据结构的困难，就开始临阵退缩了。这种情况下，教师在把握教学内容的基础上，采取多样化的教学形式，并营造课堂内师生互动融洽的气氛就显得极其重要。以下，笔者用“一根主轴线、两个基本点、三足鼎立、百花齐放”对在多年“数据结构”教学中，如何把握教学的关键点、调动学生学习积极性进行总结和论述。

3.1明确“一根主轴线”，围绕主轴展开教学

从教学内容来看，“数据结构”主要教授各种数据对象的特点、存储表示方法，以及处理数据的算法。“数据结构的本质”便是贯穿整个课程的主轴线。笔者发现，部分学生从课程开始直至结束，头脑始终一片混沌，不清楚数据结构到底是研究什么，有哪些形式，区别何在，更不知道如何运用。笔者认为，关键的问题在于他们没有真正的把握和理解数据结构的本质。虽然不同教材对于数据结构的定义并不一致，但是体现出来的本质都是一样的，即：数据结构体现的是数据与数据之间的关系，而不同的数据结构体现不同的数据关系。所以，教师授课实践中应围绕这根“本质”主轴线进行，尤其在教学初期，时刻提醒学生思考和把握数据结构的本质。

3.2确定“两个基本点”，共同推进

“数据结构”的教学主要围绕数据结构的两种形式(逻辑结构、存储结构)来进行。教学流程一般是先介绍数据结构涉及到的基本术语；其次是相应的逻辑结构；最后才介绍存储结构的各种形式。所以，从某种意义上而言，逻辑结构和存储结构即是数据结构教学流程中的两个基本点。逻辑结构体现的是数学层次上的数据关系，存储结构体现的是计算机层次上的数据组织形式。讲解分析好这两种形式之间的区别和联系，对于学生透彻地理解各种数据对象的特点，学会数据的组织方法和实现方法都有极大的帮助。

而对于存储结构内容的学习，笔者认为，引导学生进行归纳和分类比较，找到它们的共同点，是促进学习和理解的有效途径。因为，不同数据结构的存储结构形式虽然多样，如线性表有顺序表表示、链表表示；串有定长顺序存储表示、堆分配储存表示和块链存储表示；树有双亲表示、孩子表示和孩子兄弟表示；图有矩数组表示、邻接表表示等，但是经过分析比较归类，这些存储结构无非就是两大类：顺序存储和链式存储。此外，在理解复杂的存储结构时，可提醒学生注意把握它的定义层次：先简单后复杂，先局部后整体。例如，在定义图的邻接表的时候，先定义弧的结构，再定义顶点的结构以及顶点数组，最后定义整个图的邻接表结构。根据不同存储类型的特点展开教学，引导学生进行总结、思考，帮助学生从纷繁复杂的存储结构中把握它们的核心和精髓，往往能收到事半功倍的效果。

3.3构建“三足鼎立”的教学模式，齐头并进

所谓“三足鼎立”，是指“数据结构、算法和程序设计”三项齐头并进，同等重要。数据结构是核心，算法是基石，程序设计则是实践。而实践往往是检验理论知识是否能灵活运用的标准。如引言所述的，有不少学生对例题理解了，但真正上机实践却不知如何下手，这正是只注重理论而忽视实践的结果。为此，布置实验作业时，笔者首先要求学生对每个实验题目除了给出完整的问题描述、数据描述和算法描述，还需要给出程序源代码以及调试分析的结果；其次，还有两个步骤，笔者认为是至关重要的：第一步，预先与学生共同探讨解题思路，提示注意事项，为编程打好基础；第二步，在布置下一个作业前，对上一个完成的作业予以点评，案例程序可以是笔者做的源程序，也可选用学生的。通过讲解分析，让学生将自己的源程序与案例程序进行比较，引导学生找到自己的不足之处，以便及时改进，提高实践操作的能力。

3.4实施“百花齐放”的教学手段，提高学习效率

“百花齐放”则是对教学手段和教学方式多样化的形象总结。多样化的教学手段和方式通常是活跃课堂气氛，激发学生的学习兴趣，提高教学效果的有效措施。“数据结构”课程不同于其他的计算机课程，其涉及大量的函数算法，而枯燥复杂的算法容易使学生产生畏难和厌倦情绪。为了让学生易于理解和接受这些算法，教师应尽可能应用多媒体技术、网络技术，以及互动式教学法、任务驱动教学法等先进的教学方法进行教学改革。例如，笔者制作的“数据结构”算法演示课件，已在我校数据结构教学中应用三年多。实践证明，应用Flash动画，将各种枯燥难懂的算法进行形象生动的动态演示，让学生主动参与、干涉程序的执行，积极思考算法的实质，进一步加深了他们对算法的理解，大大提高了学习效率。

此外，除了口授教学，笔者还通过播放名家授课录像，开展学生数据结构学习心得交流班会，进行算法讨论和答疑等方式，引导学生更积极主动地参与到课堂中，并通过加强与学生的课堂互动，营造轻松的学习氛围，使学生逐渐消除畏难情绪，转而喜欢上数据结构学习。

4加强课外引导，提升专业思维

当代大学生思维活跃，敢于提出自己的意见和想法，渴望能用所学的知识加以运用。课堂内精致的课件，形象生动的动画演示虽然激起了学生的学习热情，但同时也挤压了他们想象的空间，他们更多的是被动接受，缺少了个性的参与和思考。因此，更多学生也不再满足于课堂内短时间的知识学习，更希望老师在课堂外也能就他们所提出的问题进行讲解、分析，并引导他们在知识巩固基础上，在实践应用环节有更多的创新。为此，加强课外的师生互动，引导学生在实践应用中拓展思维尤为重要。

4.1及时交流，答疑解惑

除了采用传统的定时定点交流外，可以充分利用网络资源，如采用QQ、电子邮件、飞信等方式与学生进行交流。此外，网络论坛也是师生互动非常不错的地方。笔者所在的计算机系建立了一个专业课程论坛(图1)。论坛按课程分为C语言程序设计、数据结构、汇编语言、程序设计等几个板块，每个课程由相应的课任教师负责，其他教师做辅助。在论坛中，一方面，学生可以提出学习中的问题，邀请或者指定某位老师进行解答；另一方面，学生可以贴出自己写的算法和程序，请老师或同学进行讨论，相互交流、借鉴经验；第三，可以由老师或学生设定某一主题，供大家讨论，提出见解；第四，学生还可以贴出某一程序、算法的应用实例，请教师或同学进行案例分析，并对其应用拓展进行探讨。

总而言之，以论坛为交流平台，由学生做主角，教师做监督和指引，通过师生互动、生生互动机制，一方面增强了师生、学生间的感情，使教师和学生增进了互相的尊重感，促进了教师的授课热情和学生学习热情；另一方面，激发了学生自发学习的能力和动力，提高了学生的对知识的应用和创新意识。

以本课程为例，为了能让学生尽快融入到“数据结构”的学习中，笔者专门发了两个帖子：“为什么学数据结构和算法”和“如何将数据结构的算法转化成程序”，就这两个问题进行了自己的观点。学生看后反应强烈，纷纷跟贴，发表自己的看法。多数参与其中讨论的学生事后都感觉受益匪浅，学习热情都有了明显的提高。

4.2兴趣实践，巩固知识

培养并提高学生的实践能力是“数据结构”课程的目标之一。实践能力的提高则往往需要通过上机实验以及课程设计(实习)环节来保证。不少教师在提高学生的实践能力方面提出了许多值得借鉴的方法，如王玉锋等提出实验教学中采用三步走的策略，即首先强调实验内容“应用为主”；其次实验题目按难易分层次，因材施教；最后挑选一些综合性、设计性的题目进行课程设计等等。笔者认为，在互动教学模式下，教师除布置如“约瑟夫环”、“停车场调度”等经典题目外，还可以引导学生自主选择、自主设计感兴趣的实习内容，且方式方法不限，以增加学生创新的意识和实践操作的能力。例如，在笔者采用两个栈实现后缀表达式的启发下，有学生提出了采用一个栈来实现前缀表达式的思路，并由此写出了相应的算法；而对于一些对动画设计感兴趣的学生，在笔者的引导下，他们应用Flash技术自主实现教材中常见算法的动态演示(图2)，既熟悉了算法，又拓展了个人爱好，可谓一举两得。

4.3专业导航，拓宽视野

“数据结构”是一门实践性很强的课程，但它不像网页设计、动画设计等课程，学完后马上能应用到实践中去，而教材限于学时以及篇幅等其他因素，并没有体现太多的实际应用。不少学生正因为看不到实际应用，难以提起学习的兴趣。为此，笔者不仅鼓励学生去浏览一些如国内著名大学的“数据结构”课程网站、专业学习网站、CSDN网站等。另外，通过联合本校图书馆学科馆员，挖掘期刊、会议论文等学习资源，引导学生通过阅读类如《软件学报》、《计算机学报》、《计算机应用》、《计算机工程》、《计算机教育》等专业杂志来了解数据算法及其实际应用。这样既激发了学生的学习兴趣，又拓宽了视野。而笔者本身也通过对学生的引导与互动，受益匪浅，达到了“教学相长，相得益彰”的良好效果。

5结语

对于“数据结构”课程，不少教师有着丰富而多彩的教学方法和经验。笔者仅从发挥教师主动性，促进师生互动的角度出发，阐述个人的一些见解。对于广大教师而言，还需要进一步研究和探索如何更科学、合理地开展教学改革，研究更有效的教学模式，培养出新时代环境下的计算机人才。

参考文献：

[1] 严蔚敏,吴伟民.“数据结构”(C语言版)[M]. 北京:清华大学出版社,1997.

[2] 王玉锋,刘宝旨,王猛,等. 也谈“数据结构”的教学[J]. 计算机教育,2007(15):20-23.

[3] 戴敏,于长云,董玉涛. 高效学习数据结构[J]. 计算机教育,2006(2):59-60.