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開(kāi)篇:寫(xiě)作不僅是一種記錄,更是一種創(chuàng)造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)習(xí)題,希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞:本體;知識(shí)表示;領(lǐng)域本體;網(wǎng)絡(luò)教育
中圖分類(lèi)號(hào):G434文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-3044(2012)04-0967-04
The Study for Engineer Domain Ontology: An Experience in Developing Data Structures Ontology
YANG Jin
(Information College, Yunnan Normal University, Kunming 650500, China)
Abstract: E-learning is a new direction for the development of international education. An effective way to reduce the cost of education, improving the quality of network education is sharing of resources. However, the absence of a unified education knowledge representation make the shared of the learning resources to be difficult among different learning systems. Use the example of "data structures" course to illustrate how to use ontology to describe curriculum knowledge. The general approach is to get terms of course, using the standard OWL ontology description language to define and describe it to form the domain ontology.
Key words: Ontology; knowledge representation; domain ontology; network education
隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,運(yùn)用本體論理論通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行知識(shí)和信息資源的整合是必要的。目前的知識(shí)己經(jīng)愈來(lái)愈明顯地表現(xiàn)出跨越多學(xué)科的特點(diǎn),此種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使得知識(shí)表現(xiàn)模型的相關(guān)性顯得復(fù)雜且不單一,運(yùn)用本體進(jìn)行課程知識(shí)描述,在強(qiáng)調(diào)了概念的單一性和無(wú)二性的同時(shí),在概念和概念之間、對(duì)象與對(duì)象之間建立了清晰的相關(guān)聯(lián)系。
在教育領(lǐng)域,國(guó)內(nèi)外關(guān)于本體在智能教學(xué)系統(tǒng)的研究已有一些進(jìn)展。利用本體表示的知識(shí)不僅有助于知識(shí)、信息資源的系統(tǒng)化,而且也便于知識(shí)、信息資源的擴(kuò)展和更新,使之更容易滿(mǎn)足不同層次、不同需求的個(gè)人終生學(xué)習(xí)。使用本體來(lái)表示知識(shí),構(gòu)建領(lǐng)域本體,能夠促進(jìn)智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)的有效開(kāi)發(fā)。
1本體的相關(guān)概念
1.1本體的定義
本體論(Ontology)來(lái)自哲學(xué)領(lǐng)域,旨在研究客觀事物存在的本質(zhì)和組成[1]。隨著信息科學(xué)的飛速發(fā)展,本體論逐漸用于知識(shí)工程和信息科學(xué)等領(lǐng)域之中。
在知識(shí)工程領(lǐng)域中,本體通過(guò)對(duì)于概念及其相互關(guān)系的規(guī)范化描述,勾畫(huà)出某一領(lǐng)域的基本知識(shí)體系。
在計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域,斯坦福大學(xué)的Gruber認(rèn)為“本體是概念化的明確的規(guī)范說(shuō)明,能夠以一種明確的、形式化的方式來(lái)表示領(lǐng)域知識(shí),促進(jìn)知識(shí)共享”。
本體論可以分為四種類(lèi)型:通用、應(yīng)用、領(lǐng)域和任務(wù)。
1.2本體建模元語(yǔ)
Perez認(rèn)為Ontology包含五個(gè)基本的建模元語(yǔ)(Modeling Primitive):
(1)類(lèi)(Classes)或概念(Concepts):表示領(lǐng)域知識(shí)元,包括一般意義上的概念以及任務(wù)、功能、策略、行為、過(guò)程等,通常具有一定的分類(lèi)層次關(guān)系。
(2)屬性(Properties):描述概念的性質(zhì)。
(3)關(guān)系(Relations):表示概念之間的關(guān)聯(lián),在形式上定義為n維笛卡兒積的子集:
R:C1×C2×…×Cn。
(4)函數(shù)(Functions):表示一類(lèi)特殊的關(guān)系,即由前n-1個(gè)要素來(lái)唯一決定第n個(gè)要素。
(5)實(shí)例(Instances):表示屬于某個(gè)概念類(lèi)的具體實(shí)體。
1.3構(gòu)建本體的步驟
構(gòu)建領(lǐng)域本體的目標(biāo)就是要將一個(gè)或多個(gè)特定領(lǐng)域的概念和術(shù)語(yǔ)規(guī)范化,為其在該領(lǐng)域或領(lǐng)域之間的應(yīng)用提供便利。面向不同的學(xué)科領(lǐng)域、不同的應(yīng)用需求,本體構(gòu)建的方法不同。比較成熟的本體構(gòu)建方法有IDEF-5法、Skeletal Methodology骨架法、TOVE企業(yè)建模法、METHONTOLOGY方法、Cyclic Acquisition Process循環(huán)獲取法、軟件工程法等。文本以“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”為例結(jié)合上述本體構(gòu)建方法來(lái)構(gòu)建領(lǐng)域本體[2,3]。
構(gòu)建本體的一般步驟:
(1)列出研究對(duì)象所涉及到的概念(concepts);
(2)按照概念的固有屬性和專(zhuān)屬特征進(jìn)行歸納和修改,對(duì)概念建立類(lèi)(class)以及層級(jí)化的分類(lèi)模型(taxonomy);
(3)加入關(guān)系(relation)連接concepts;
(4)按照需要添加實(shí)例(instance)作為概念的具象。
2“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”領(lǐng)域本體的構(gòu)建
通過(guò)分析“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的知識(shí)結(jié)構(gòu),并結(jié)合本體的五個(gè)基本的建模元語(yǔ),得到該領(lǐng)域本體五元組表示:
O=
其中,O表示領(lǐng)域本體,C表示本體的概念集合,P表示本體的屬性集合,R表示C上的關(guān)系集合,I表示本體的實(shí)例集合,X表示實(shí)例集與概念集的映射關(guān)系集合。
本體的屬性集合P,描述概念自身的屬性,稱(chēng)為數(shù)據(jù)類(lèi)型屬性(DatatypeProperty)。
本體的關(guān)系集合R,描述概念與概念之間的關(guān)系,稱(chēng)為對(duì)象類(lèi)型屬性(ObjectProperty),關(guān)系集合R中除了本體中基本的關(guān)系如part-of、kind-of、instance-of、attribute-of關(guān)系之外[4],還可根據(jù)具體的情況定義相應(yīng)的關(guān)系(如上位關(guān)系,下位關(guān)系,兄弟關(guān)系等)。
“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”領(lǐng)域本體主要由“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程中的概念,概念間的關(guān)系及計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的形式化描述語(yǔ)言組成。構(gòu)建該領(lǐng)域本體的目標(biāo)就是要形成對(duì)于“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”知識(shí)組織結(jié)構(gòu)的共同理解和認(rèn)識(shí),為進(jìn)一步建立智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。
2.1列出研究對(duì)象所涉及到的概念(concepts),即確定本體概念集C
分析“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”知識(shí)內(nèi)容[5],按照教學(xué)步驟,將知識(shí)對(duì)象進(jìn)行劃分,并進(jìn)行抽象歸納,形成的核心概念集C為:
C={集合,線(xiàn)性結(jié)構(gòu),樹(shù)形結(jié)構(gòu),圖狀結(jié)構(gòu),查找表,內(nèi)部排序,外部排序,文件,基本概念,基本操作}
考慮到這些核心概念需要具體的習(xí)題資源來(lái)練習(xí),因此增加了練習(xí)題核心概念。這些核心概念基本覆蓋整個(gè)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的全部知識(shí)。
2.2對(duì)概念建立類(lèi)(Class)以及層級(jí)化的分類(lèi)模型,即建立概念層次結(jié)構(gòu)關(guān)系
(1)對(duì)已確立的核心概念進(jìn)行分析整理并進(jìn)一步擴(kuò)展,建立整個(gè)本體概念模型。
本體概念模型體現(xiàn)的是概念與概念之間的父子結(jié)構(gòu)關(guān)系。這個(gè)過(guò)程是一個(gè)自頂向下的過(guò)程,根據(jù)已確立的上層父類(lèi)概念,逐步細(xì)化形成下一級(jí)子類(lèi)[6-8]。
把數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識(shí)體系、練習(xí)題作為領(lǐng)域本體的頂級(jí)概念,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識(shí)體系向下有基本概念、基本操作、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)三個(gè)核心概念。每一個(gè)核心概念又有其子概念,進(jìn)一步擴(kuò)展為下一級(jí)概念,如:C(數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu))={集合,線(xiàn)性結(jié)構(gòu),樹(shù)形結(jié)構(gòu),圖狀結(jié)構(gòu)} C(樹(shù)形結(jié)構(gòu))={樹(shù),森林}
C(基本操作)={遍歷操作,轉(zhuǎn)換操作,構(gòu)造操作,…}
……
以此建立的概念層次結(jié)構(gòu)是以樹(shù)型結(jié)構(gòu)呈現(xiàn),具有一條明確的主線(xiàn)。概念之間形成的等級(jí)層次結(jié)構(gòu)如圖1所示。
(2)確定概念的屬性P
概念的等級(jí)層次結(jié)構(gòu)是本體的骨架,其血肉要通過(guò)概念的屬性來(lái)充實(shí)。本文將“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”領(lǐng)域本體中概念的屬性分為數(shù)據(jù)類(lèi)型屬性(DataProperty)和對(duì)象類(lèi)型屬性(ObjectProperty)。這里所說(shuō)的屬性P主要是指數(shù)據(jù)類(lèi)型屬性。
如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的知識(shí)點(diǎn)可以從中文名稱(chēng)、英文名稱(chēng)、難易程度、掌握程度、考試概率、上位知識(shí)、下位知識(shí)、兄弟知識(shí)、關(guān)聯(lián)練習(xí)題等方面描述進(jìn)行描述,因此數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識(shí)體系概念的屬性P為:
P(數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識(shí)體系)={中文名稱(chēng),英文名稱(chēng),難以程度,掌握程度,考試概率,上位知識(shí),下位知識(shí),兄弟知識(shí),關(guān)聯(lián)練習(xí)題}練習(xí)題可以從以下六個(gè)方面來(lái)刻畫(huà):
P(練習(xí)題)={編號(hào),題目,答案,練習(xí)題類(lèi)型,練習(xí)題難度,關(guān)聯(lián)知識(shí)點(diǎn)}
充分利用類(lèi)屬性繼承性特性,子概念共有的屬性在父概念中定義,子概念繼承父概念中的所有屬性,再定義自己的特有屬性。
2.3加入關(guān)系(relation)連接concepts,即確定概念間的關(guān)系R
領(lǐng)域本體除了上面建立的類(lèi)的父子關(guān)系外,還要添加符合學(xué)習(xí)步驟和學(xué)習(xí)規(guī)律的其他關(guān)系,將兩個(gè)概念之間的關(guān)系稱(chēng)為對(duì)象屬性(ObjectProperty)。
如在學(xué)叉樹(shù)這一概念時(shí),主要學(xué)叉樹(shù)的概念及各種操作。因此需要有概念和操作將二叉樹(shù)和對(duì)應(yīng)的概念和操作聯(lián)系起來(lái)。
又如按照學(xué)習(xí)規(guī)律,在學(xué)叉樹(shù)之前我們應(yīng)先學(xué)習(xí)樹(shù)的一些知識(shí),因此樹(shù)是二叉樹(shù)的前驅(qū)知識(shí)、二叉樹(shù)是樹(shù)的后繼知識(shí)。需要用前驅(qū)知識(shí)、后繼知識(shí)將二叉樹(shù)和樹(shù)關(guān)聯(lián)起來(lái)。
前驅(qū)知識(shí)和后繼知識(shí)互為逆關(guān)系。
在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”領(lǐng)域本體中,部分對(duì)象屬性(Object Properties)如表1所示。
表1領(lǐng)域本體中概念的主要對(duì)象屬性
2.4按照需要添加實(shí)例(instance)作為概念的具象
實(shí)例是概念的具體實(shí)體,具有概念所有屬性,在添加實(shí)例前,要確定該實(shí)例的兩種屬性,即數(shù)據(jù)類(lèi)型屬性和對(duì)象屬性,以練習(xí)題為例,為其添加實(shí)例,其所有屬性及屬性值如圖2所示:
3領(lǐng)域本體形式化編碼及開(kāi)發(fā)工具
本體形式化編碼階段就是選擇合適的本體描述語(yǔ)言來(lái)描述知識(shí)本體,現(xiàn)有的形式化本體描述語(yǔ)言很多,主要有RDF和RDFS、 OIL、DAML、OWL、KIF、SHOE等。本文選用的是OWL(Web Ontology Language)來(lái)對(duì)領(lǐng)域本體進(jìn)行描述[9]。
目前本體的開(kāi)發(fā)工具主要有Ontolingua、Ontosaurus、WebOnto、OntoEdit、Protégé等。本文選擇Protégé4.1作為本研究的本體開(kāi)發(fā)工具,Protégé是由斯坦福大學(xué)的Stanford Medical Information開(kāi)發(fā)的一個(gè)開(kāi)放源碼的本體編輯器[10]。
由于篇幅有限,關(guān)于OWL及Protégé的內(nèi)容這里不做具體介紹。
4結(jié)束語(yǔ)
本體是一種用來(lái)描述概念以及概念之間關(guān)系的模型。將本體應(yīng)用于領(lǐng)域本體的建設(shè),可以表示復(fù)雜的知識(shí)層次結(jié)構(gòu)。更便于知識(shí)的共享,重用及推理。下一步的工作將繼續(xù)完善“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”領(lǐng)域本體。
參考文獻(xiàn):
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論文關(guān)鍵詞:應(yīng)用型本科 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 課程建設(shè) 教學(xué)改革
論文摘要:應(yīng)用型本科課程建設(shè)是我國(guó)高等教育的薄弱環(huán)節(jié)。本文在多方位研究了應(yīng)用型本科特點(diǎn)之后,結(jié)合長(zhǎng)期從事應(yīng)用型本科教學(xué)工作的經(jīng)驗(yàn)和體會(huì),重點(diǎn)論述了應(yīng)用型本科“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的課程建設(shè)和教研教改問(wèn)題,并簡(jiǎn)要介紹了作者所在學(xué)校的一些做法。
“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”是計(jì)算機(jī)科學(xué)課程體系中的一門(mén)重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程。我國(guó)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的開(kāi)設(shè)始于20世紀(jì)80年代初期,第一本教材是清華大學(xué)出版社1981年出版的嚴(yán)蔚敏教授組織編寫(xiě)的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》。經(jīng)過(guò)近三十年的建設(shè),涌現(xiàn)出了許多版本的好教材和多門(mén)國(guó)家級(jí)精品課程。缺憾的是能很好地適應(yīng)應(yīng)用型本科教學(xué)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教材很少;數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)國(guó)家級(jí)精品課程都是一本招生的重點(diǎn)大學(xué)課程,沒(méi)有一門(mén)二本、三本招生的應(yīng)用型本科課程。我國(guó)的高等教育成功的從精英教育轉(zhuǎn)型到大眾教育,應(yīng)用型本科的教材建設(shè)和課程建設(shè)是擺在我們面前刻不容緩急需解決的重大課題。
我校數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程組經(jīng)過(guò)十多年的建設(shè)取得了較好的效果,1999年“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程評(píng)為省級(jí)優(yōu)秀課程,2007年“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程評(píng)為省級(jí)精品課程。建立了比較完備的教育資源,其中素材類(lèi)教育資源有:試題庫(kù)、試卷素材、媒體素材、文獻(xiàn)素材、課件素材、案例素材和常見(jiàn)問(wèn)題素材等等;根據(jù)教學(xué)的需要本課程已經(jīng)建立了多媒體課件、CAI課件、無(wú)紙化考試系統(tǒng)等。建立了“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”教學(xué)網(wǎng)站,網(wǎng)站上的教學(xué)資源豐富,有教學(xué)方法、教學(xué)管理、教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)大綱、多媒體課件、習(xí)題、教案、講稿和授課錄象等網(wǎng)上資源,已供學(xué)生自學(xué)使用。本文就應(yīng)用型本科數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程建設(shè),結(jié)合我校的教學(xué)改革研究與實(shí)踐談一點(diǎn)看法,供同仁參考。
1應(yīng)用型本科的特點(diǎn)
應(yīng)用型本科與重點(diǎn)大學(xué)的研究型本科有著很大的不同,除了在生源、師資、教學(xué)條件等方面的較大差別外,主要有以下幾個(gè)方面。
1.1多樣性
研究型本科承擔(dān)社會(huì)所需要的創(chuàng)新型、理論性人才的培養(yǎng)和基礎(chǔ)性、原創(chuàng)性科學(xué)研究任務(wù);而應(yīng)用型本科則承擔(dān)社會(huì)各種各樣人才需求的培養(yǎng)任務(wù),尤其是適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的實(shí)踐應(yīng)用型人才培養(yǎng)的任務(wù)。其實(shí),應(yīng)用型人才更多的體現(xiàn)為一種人才培養(yǎng)目標(biāo)的類(lèi)型結(jié)構(gòu)而不是層次結(jié)構(gòu),這種應(yīng)用性表現(xiàn)在多方面,也可以區(qū)分為學(xué)術(shù)型、工程型、技術(shù)型和技能型等四種應(yīng)用性人才類(lèi)型,學(xué)術(shù)型人才的主要任務(wù)是探索和發(fā)現(xiàn)新原理,研究客觀規(guī)律,將客觀規(guī)律轉(zhuǎn)化為科學(xué)原理和學(xué)科體系;工程型人才則主要從事將科學(xué)原理及學(xué)科體系知識(shí)轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)方案或設(shè)計(jì)圖紙;技術(shù)型人才主要從事將設(shè)計(jì)方案與圖紙轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品;技能型人才則主要依靠熟練的操作技能來(lái)具體完成產(chǎn)品的制作。
1.2綜合性
應(yīng)用型本科人才應(yīng)該是和諧發(fā)展的高素質(zhì)應(yīng)用型人才,高素質(zhì)應(yīng)用型人才不僅要有一定的理論知識(shí),同時(shí)還要有較強(qiáng)的理論技能;不僅要有扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí),還需要有過(guò)硬的應(yīng)用性知識(shí)、一定的科學(xué)人文知識(shí)和相關(guān)的財(cái)務(wù)、管理和人際方面的知識(shí)。高素質(zhì)應(yīng)用型人才不僅要有一定的操作實(shí)踐能力,還要有較強(qiáng)的創(chuàng)新能力。更要具有較強(qiáng)的理論知識(shí)和技術(shù)的應(yīng)用能力,要培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)建應(yīng)用知識(shí)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)的二次開(kāi)發(fā)的能力、科學(xué)研究的能力。應(yīng)用型人才不僅要有較高的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng),還要有一定的非專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)。應(yīng)用型本科教育要避免“重專(zhuān)業(yè)技能、輕綜合素養(yǎng)”、過(guò)分重視人的技術(shù)價(jià)值、工具價(jià)值,忽視人自我發(fā)展的價(jià)值,要把片面強(qiáng)調(diào)學(xué)生的職業(yè)素質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榧嬷鼐C合素質(zhì)。
1.3技能性
應(yīng)用型本科人才,以能力培養(yǎng)為重心構(gòu)建教學(xué)體系,建立以社會(huì)適應(yīng)性為核心的教育質(zhì)量觀和人才觀。我們必須圍繞應(yīng)用型本科人才知識(shí)、能力、素質(zhì)和諧發(fā)展的目標(biāo)要求,以能力培養(yǎng)為重心,構(gòu)建相對(duì)獨(dú)立、內(nèi)在統(tǒng)一的人才培養(yǎng)體系。必須打破傳統(tǒng)的研究型人才培養(yǎng)的教學(xué)體系,確定理論與技能的深度和廣度,整合教學(xué)內(nèi)容,在教學(xué)過(guò)程中把傳授知識(shí)、培養(yǎng)能力、提高素質(zhì)有機(jī)地結(jié)合起來(lái),體現(xiàn)多層次、個(gè)性化的培養(yǎng)特征,構(gòu)建和完善以提高基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)知識(shí)為目標(biāo)的理論課程體系,以提高基本技能與專(zhuān)業(yè)技能為目標(biāo)的實(shí)踐課程體系,提高綜合能力和拓展專(zhuān)業(yè)外延為目標(biāo)的素質(zhì)拓展體系,構(gòu)成人才培養(yǎng)的主體框架。
1.4實(shí)踐性
高級(jí)應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)模式有別于研究型大學(xué)和中國(guó)傳統(tǒng)的專(zhuān)科教育。其顯著特征是工程教學(xué)與工程實(shí)訓(xùn)相結(jié)合,使學(xué)生通過(guò)實(shí)踐獲得工程技術(shù)人員的初步訓(xùn)練,為受教育者未來(lái)的自主擇業(yè)和自主創(chuàng)業(yè)奠定基礎(chǔ)。根據(jù)應(yīng)用型本科人才多層次、多元化的能力特點(diǎn),需要構(gòu)建分類(lèi)設(shè)計(jì)、分層施教、分步實(shí)施、獨(dú)立設(shè)置的選修與必修相結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)體系。圍繞著社會(huì)對(duì)人才的創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)精神和實(shí)踐能力的要求,需要構(gòu)建從課堂內(nèi)系統(tǒng)的、綜合性的實(shí)踐技能訓(xùn)練到課外的自助式開(kāi)放實(shí)驗(yàn)、貫穿校內(nèi)學(xué)習(xí)全過(guò)程的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)拓展訓(xùn)練和校外實(shí)習(xí)相結(jié)合的培養(yǎng)體系。
1.5生產(chǎn)服務(wù)性
應(yīng)用型本科的發(fā)展不同于研究型本科的追求以研究生培養(yǎng)為主,以原創(chuàng)性、基本性理論研究為主旨的發(fā)展路徑;也不同于我國(guó)傳統(tǒng)的高等教育以學(xué)術(shù)性本科生培養(yǎng)為主,以研究型大學(xué)為發(fā)展目標(biāo)和參照依據(jù)的辦學(xué)模式,而是在強(qiáng)調(diào)必須的學(xué)術(shù)性和基礎(chǔ)理論性的同時(shí),要更加強(qiáng)調(diào)面向市場(chǎng)現(xiàn)實(shí)需要和學(xué)生的實(shí)際與未來(lái)發(fā)展需求,主動(dòng)積極的為地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)和區(qū)域社會(huì)與行業(yè)發(fā)展服務(wù),以服務(wù)求支持,以貢獻(xiàn)求發(fā)展。通過(guò)產(chǎn)學(xué)研合作教育培養(yǎng)高技能應(yīng)用型人才的同時(shí)要積極從事應(yīng)用技術(shù)研究和實(shí)踐開(kāi)發(fā)研究,積極致力于把原創(chuàng)性研究成果和學(xué)術(shù)性實(shí)驗(yàn)成果直接推向市場(chǎng),轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力和直接貢獻(xiàn)力。
2應(yīng)用型本科數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程建設(shè)問(wèn)題
2.1課程目標(biāo)側(cè)重問(wèn)題
應(yīng)用型本科的特點(diǎn)決定了其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程建在課程目標(biāo)和要求等諸多方面與研究型本科有著不同的側(cè)重。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程介紹程序數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)、組織和管理技術(shù)以及在此基礎(chǔ)上的算法設(shè)計(jì)與分析技術(shù),不僅為后續(xù)課程操作系統(tǒng)、編譯原理、數(shù)據(jù)庫(kù)原理、軟件工程、人工智能、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、多媒體技術(shù)等課程提供必要的知識(shí)準(zhǔn)備,更重要的是可以提高學(xué)生軟件分析、設(shè)計(jì)、編程和數(shù)據(jù)組織的能力。研究型本科側(cè)重與數(shù)據(jù)對(duì)象的特性、算法分析等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)理論問(wèn)題的研究,注重理論的系統(tǒng)性、完整性和探索新結(jié)構(gòu)新方法的創(chuàng)新性;而應(yīng)用型本科則側(cè)重?cái)?shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和在特定結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的算法實(shí)現(xiàn),注重結(jié)構(gòu)的特性、算法的效率性和在實(shí)際問(wèn)題中選擇結(jié)構(gòu)與算法的應(yīng)用性。應(yīng)用型本科數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的目標(biāo)、要求和側(cè)重決定了應(yīng)用型本科數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程建設(shè)在教材建設(shè)、課程設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)、師資隊(duì)伍建設(shè)等方面應(yīng)該有著與研究型本科不同的特色。
然而,在近些年我國(guó)推行的高等教育質(zhì)量工程中,應(yīng)用型本科教育卻是被忽視了的薄弱地帶。國(guó)家精品課程建設(shè),只區(qū)分本科和高職高專(zhuān)兩部分,結(jié)果是本科部分基本上讓本一批招生的重點(diǎn)高校包攬,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)國(guó)家級(jí)精品課程全部是重點(diǎn)高校包攬。國(guó)家“十一五規(guī)劃教材”也是如此,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教材入選者全部是研究型重點(diǎn)高校的教材,國(guó)家級(jí)教學(xué)成果獎(jiǎng)、國(guó)家級(jí)教學(xué)名師對(duì)于應(yīng)用型本科高校來(lái)說(shuō)更是稀缺。這些都嚴(yán)重影響和制約著應(yīng)用型本科高等教育的發(fā)展,影響和制約著應(yīng)用型本科教育質(zhì)量和教學(xué)效果的提高,也影響和制約著應(yīng)用型本科的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的建設(shè)。
2.2教材偏重理論問(wèn)題
教材是保證教學(xué)質(zhì)量與效果的前提。縱觀我國(guó)學(xué)者出版的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教材,其中不乏許多有特色的好教材,如清華大學(xué)嚴(yán)蔚敏教授組織編寫(xiě)的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》等國(guó)家“十一五”規(guī)劃教材。然而,這些教材理論性都比較強(qiáng),對(duì)于應(yīng)用型本科使用不夠理想。針對(duì)應(yīng)用型本科特點(diǎn),出版一套教材體系科學(xué)、面向大學(xué)二本三本學(xué)校學(xué)生、側(cè)重應(yīng)用性、教學(xué)內(nèi)容與應(yīng)用實(shí)例有機(jī)融合、符合應(yīng)用性本科特點(diǎn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教材,是應(yīng)用型本科數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程建設(shè)的首要問(wèn)題。
2.3教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)問(wèn)題
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的難點(diǎn)在于學(xué)生聽(tīng)得懂、看的明白,但當(dāng)動(dòng)手設(shè)計(jì)算法,解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題時(shí)會(huì)感到無(wú)從下手。該課程一般在本科低年級(jí)開(kāi)設(shè),對(duì)于僅學(xué)過(guò)一門(mén)高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的學(xué)生,理解和掌握其中的原理比較困難。學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí),對(duì)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”在計(jì)算機(jī)科學(xué)的算法理論和軟件設(shè)計(jì)中的重要性認(rèn)識(shí)不足,缺乏學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動(dòng)力。針對(duì)這些問(wèn)題,注重課程設(shè)計(jì)、課程實(shí)驗(yàn)等實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)是提高課程教學(xué)效果的主要措施。要精心選擇與課程教學(xué)內(nèi)容密切相關(guān)的典型案例,通過(guò)典型案例培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析解決問(wèn)題的能力。可把課程必須掌握的技能點(diǎn)設(shè)定為必修實(shí)驗(yàn)(設(shè)計(jì)),對(duì)于技能延伸性技能點(diǎn)設(shè)為選做實(shí)驗(yàn)(設(shè)計(jì)),供學(xué)生自由選擇,給學(xué)生以個(gè)性化發(fā)展的空間。以基礎(chǔ)性與先進(jìn)性、綜合性相結(jié)合為原則,篩除部分傳統(tǒng)課程體系內(nèi)的驗(yàn)證性經(jīng)典實(shí)驗(yàn),加大綜合性或設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)數(shù)量,通過(guò)實(shí)踐環(huán)節(jié),提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,強(qiáng)化學(xué)生的創(chuàng)新能力、技術(shù)開(kāi)發(fā)能力培養(yǎng)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方式上,要注重因果式引導(dǎo)、成果型訓(xùn)練,刺激學(xué)生的成就感,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與鉆研的好奇心。這種全方位、立體化、系統(tǒng)規(guī)范的培養(yǎng)模式創(chuàng)新和實(shí)踐,可使所培養(yǎng)人才符合社會(huì)對(duì)創(chuàng)新型、創(chuàng)業(yè)型人才的需要。
2.4考核與平臺(tái)問(wèn)題
在課程考試考核環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)上,既要考核基本理論的掌握程度,更要考核實(shí)驗(yàn)實(shí)踐能力和開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)能力。在教學(xué)資源平臺(tái)建設(shè)上,既要建設(shè)一般性常規(guī)教學(xué)資源,還要考慮充分利用網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代化教學(xué)手段建設(shè)優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源。在師資隊(duì)伍建設(shè)上,既要考慮有研究型本科師資具備的較扎實(shí)的理論基礎(chǔ),又要考慮有應(yīng)用型本科師資必備的較強(qiáng)的工程技術(shù)和應(yīng)用研究開(kāi)發(fā)能力。
3我校的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程建設(shè)
我校數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程課程組不斷探索教學(xué)手段和教學(xué)改革的新思路,經(jīng)過(guò)十多年的建設(shè)取得了較好的效果,1999年“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程評(píng)為省級(jí)優(yōu)秀課程,2007年“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程評(píng)為省級(jí)精品課程。我們的主要做法是:
3.1重視教材建設(shè)
2000年在華東地區(qū)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育研究會(huì)的組織下,主持編寫(xiě)了《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)——用C語(yǔ)言描述》和《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)習(xí)題解析與上機(jī)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》等教材,該教材一經(jīng)使用就受到各校師生的一致好評(píng),2006年發(fā)行了第二版,累計(jì)發(fā)行83000冊(cè)。2006年還應(yīng)清華大學(xué)出版社邀請(qǐng),針對(duì)應(yīng)用型本科的特點(diǎn)主持編寫(xiě)了高等院校信息技術(shù)規(guī)劃教材《算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》、配套輔導(dǎo)與實(shí)驗(yàn)教材《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)輔導(dǎo)》和《算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)習(xí)題精解和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》,已發(fā)行31500冊(cè)。有關(guān)專(zhuān)家的評(píng)價(jià)是:“教材體系科學(xué),面向大學(xué)二本、三本學(xué)校學(xué)生側(cè)重應(yīng)用性,教學(xué)內(nèi)容與應(yīng)用實(shí)例有機(jī)融合符合應(yīng)用性本科特點(diǎn),有助于培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的思維能力和創(chuàng)新能力;教材內(nèi)容新信息量大,融入最新科研成果內(nèi)容,很好地體現(xiàn)了該課程內(nèi)容的基礎(chǔ)性與先進(jìn)性。”
3.2重視實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)
學(xué)校在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)和上機(jī)實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容設(shè)計(jì)與方法改革等方面做了大量的工作。精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)案例和課程設(shè)計(jì)案例,出版《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)習(xí)題解析與上機(jī)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》、《算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)習(xí)題精解和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》教學(xué)參考書(shū)籍,實(shí)行開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革,引進(jìn)軟件企業(yè)培訓(xùn)軟件開(kāi)發(fā)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng),這些措施有效地保證了實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量。
3.3重視教學(xué)教改研究
課程組成員積極參加教研教改活動(dòng),積極參加各種教學(xué)研討會(huì)議,經(jīng)常性的總結(jié)和交流教育教改經(jīng)驗(yàn)體會(huì)。先后主持和參與“計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)課程CAI特性的研究和CAI軟件包研制”、“軟件人才培養(yǎng)實(shí)踐教學(xué)體系的建立與實(shí)施”等省校級(jí)教改項(xiàng)目十多項(xiàng),發(fā)表教研教改論文二十多篇。“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程建設(shè)”、“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教材”、“高等學(xué)校高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革與實(shí)踐”、“開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐”等十多項(xiàng)教學(xué)成果獲得校級(jí)以上教學(xué)成果獎(jiǎng)。
3.4重視教學(xué)資源建設(shè)
搭建數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程資源平臺(tái),為學(xué)生提供更多更好的學(xué)習(xí)途徑。我們除了在清華大學(xué)出版社網(wǎng)站和中國(guó)水利水電出版社網(wǎng)站掛出電子教案和多媒體課件外,還專(zhuān)門(mén)建立了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)精品課程網(wǎng)站,提供教學(xué)方法、教學(xué)管理、教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)大綱、多媒體課件、習(xí)題、教案、講稿和授課錄象等網(wǎng)上資源。這些教學(xué)資源有效地改善了學(xué)生的學(xué)習(xí)條件,方便了學(xué)生的學(xué)習(xí)需要。
3.5重視師資隊(duì)伍建設(shè)
課程組一直都很重視教學(xué)梯隊(duì)建設(shè),目前已形成有3位教授、3位副教授、3位講師的具有較高學(xué)術(shù)水平的課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)中有3位博士(含1位在讀博士生),省級(jí)優(yōu)秀中青年骨干教師1名,1人入選省百千萬(wàn)人才工程,多人主持或承擔(dān)省級(jí)以上科研項(xiàng)目,發(fā)表具有較高學(xué)術(shù)水平的學(xué)術(shù)論文(SCI/EI收錄)30多篇,多人參加國(guó)內(nèi)外主辦的國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議報(bào)告交流學(xué)術(shù)論文。師資隊(duì)伍科研水平的提高,有效地保證和促進(jìn)了課程教學(xué)水平的提高,對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量和效果產(chǎn)生了積極的作用。
4結(jié)語(yǔ)
應(yīng)用型本科承擔(dān)著社會(huì)各種各樣人才的培養(yǎng)任務(wù),招生量大、影響面廣,應(yīng)當(dāng)引起社會(huì)各界尤其是各級(jí)教育管理部門(mén)的重視。應(yīng)用型本科課程建設(shè)在質(zhì)量工程中被忽視或弱化,是一個(gè)應(yīng)當(dāng)盡快引起教育界重視的重大問(wèn)題。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程在計(jì)算機(jī)科學(xué)課程體系中占據(jù)著十分重要的核心位置,應(yīng)用型本科數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的建設(shè)任務(wù)任重而道遠(yuǎn)。
參考文獻(xiàn)
[關(guān)鍵詞]數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);課堂教學(xué);教學(xué)設(shè)計(jì)
[中圖分類(lèi)號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437(2017)03-0029-02
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)的核心必修課程,在整個(gè)專(zhuān)業(yè)教學(xué)體系中占有重要地位。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)內(nèi)容涉及構(gòu)筑計(jì)算機(jī)求解問(wèn)題的兩大基石:刻畫(huà)實(shí)際問(wèn)題中信息及其關(guān)系的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),描述問(wèn)題解決方案的算法。[1]數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生縝密的邏輯思維能力和數(shù)據(jù)抽象能力,把數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法理論與編程實(shí)踐相結(jié)合,并在軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中靈活運(yùn)用。學(xué)好數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程對(duì)操作系統(tǒng)、編譯原理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等后續(xù)課程的學(xué)習(xí)以及培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力等方面起著至關(guān)重要的作用。如何講好數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程,一直是各高校計(jì)算機(jī)教師研究探索的熱門(mén)課題。俗話(huà)說(shuō)“好的開(kāi)端是成功的一半”,第一堂課的教學(xué)設(shè)計(jì)至關(guān)重要。好的開(kāi)端能激發(fā)學(xué)生對(duì)課程的興趣,調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,使其產(chǎn)生強(qiáng)烈的求知欲,從“要我學(xué)”變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”,從而為教師有序、有效展開(kāi)課程教學(xué)奠定良好的基礎(chǔ)。[2]
本文從以下幾個(gè)方面具體討論如何上好數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第一堂課。
一、教師自我介紹
教師給學(xué)生的第一印象很重要。第一堂課教師第一次接觸學(xué)生,自我介紹必不可少。自我介紹的內(nèi)容主要包括介紹教師的姓名、學(xué)院、辦公地點(diǎn)、移動(dòng)電話(huà)等,可以把微信、QQ或E?鄄mail等其他聯(lián)系方式告訴學(xué)生,還可以組建數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程學(xué)習(xí)的QQ群或微信群,學(xué)生遇到問(wèn)題后可以在群里討論,也可以通過(guò)電話(huà)、E?鄄mail等與教師單獨(dú)聯(lián)系。教師愿意做學(xué)生的朋友,學(xué)生在學(xué)習(xí)上、生活上、思想上需要教師幫助時(shí),可及時(shí)與教師聯(lián)系。教師的積極態(tài)度能夠?qū)W(xué)生產(chǎn)生積極的影響,有助于與學(xué)生建立良好的師生關(guān)系,促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺(jué)性。
二、課程介紹
(一)課程定位
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)的核心必修課程,美國(guó)ACM/IEEE CC-2005課程體系將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法類(lèi)課程列為核心課程之首。我國(guó)教育部計(jì)算機(jī)教育指導(dǎo)委員會(huì)“計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)規(guī)范”2006中明確把數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法列入計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)相關(guān)學(xué)科專(zhuān)業(yè)的本科必修基礎(chǔ)課程。
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是對(duì)前導(dǎo)課程(如C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)等)的深入和擴(kuò)展,能為進(jìn)一步學(xué)習(xí)其他專(zhuān)業(yè)課程打下基礎(chǔ)。課程中的排序算法及基本的樹(shù)、圖等非線(xiàn)性結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本功,B+樹(shù)、散列(Hash)等高級(jí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是后續(xù)如操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、編譯原理、圖形圖像等專(zhuān)業(yè)課程的基礎(chǔ)。
(二)主要內(nèi)容
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程描述的是按照一定邏輯關(guān)系組織起來(lái)的待處理數(shù)據(jù)元素的表示及相關(guān)操作,涉及數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)的運(yùn)算,內(nèi)容非常豐富。
常見(jiàn)的邏輯關(guān)系包括線(xiàn)性結(jié)構(gòu)、樹(shù)形結(jié)構(gòu)、圖結(jié)構(gòu)和文件結(jié)構(gòu)。常見(jiàn)的存儲(chǔ)方法有順序方法、鏈?zhǔn)椒椒ā⑺饕椒ê蜕⒘蟹椒ā=⒃跀?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之上的有效運(yùn)算是問(wèn)題求解的核心,如排序、檢索等。在介紹課程內(nèi)容時(shí),應(yīng)把相應(yīng)章節(jié)的學(xué)時(shí)分配一并列表展示,并簡(jiǎn)明扼要地向?qū)W生介紹課程的重點(diǎn)難點(diǎn),借助多媒體課件以動(dòng)畫(huà)的形式給學(xué)生演示鏈表、棧、隊(duì)列以及排序等操作,幫助學(xué)生理解,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
(三)學(xué)習(xí)目標(biāo)
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生學(xué)會(huì)分析數(shù)據(jù)對(duì)象的特征,掌握數(shù)據(jù)組織方法和計(jì)算機(jī)的表示方法,初步掌握算法時(shí)間、空間分析的技巧,培養(yǎng)學(xué)生針對(duì)問(wèn)題的應(yīng)用背景進(jìn)行分析,選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),從而培養(yǎng)高級(jí)程序設(shè)計(jì)技能。學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)明確了,才會(huì)不懈努力,朝著目標(biāo)一直前行。
(四)教材及參考書(shū)
教材是供教學(xué)用的資料,如課本、講義等。第一堂課應(yīng)明確數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教材,簡(jiǎn)要介紹教材的特點(diǎn)、作者信息等,比如我們采用的是嚴(yán)蔚編、清華大學(xué)出版社出版的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》。同時(shí)給學(xué)生們列出一些必要的參考書(shū)籍,這對(duì)課程學(xué)習(xí)能起到補(bǔ)充拓展的作用。
三、學(xué)習(xí)方法指導(dǎo)
在學(xué)生了解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的重要性、所用教材及參考資料后,就要告訴學(xué)生如何去做才能學(xué)好這門(mén)課程。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程要培養(yǎng)學(xué)生結(jié)合實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)有效算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的能力,學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)必須經(jīng)過(guò)大量的踐,在實(shí)踐中體會(huì)構(gòu)造性思維方法,掌握數(shù)據(jù)組織與程序設(shè)計(jì)的技術(shù)。通過(guò)扎實(shí)的、大量的基礎(chǔ)訓(xùn)練,學(xué)生才能靈活地運(yùn)用問(wèn)題抽象、數(shù)據(jù)抽象、算法抽象來(lái)分析問(wèn)題,應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法來(lái)設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的程序,完成創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的訓(xùn)練。[3]
(一)課前預(yù)習(xí),課后總結(jié),吃透教材
課程內(nèi)容主要包含數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法設(shè)計(jì)與分析的基本知識(shí),各種基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、相應(yīng)的算法以及應(yīng)用等。理解掌握基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法的關(guān)系很重要。程序的時(shí)間和空間效率,不僅與數(shù)據(jù)的組織方式有關(guān)系,也跟算法設(shè)計(jì)的巧妙程度有關(guān)系。在學(xué)習(xí)中要把握好預(yù)習(xí)、聽(tīng)課、實(shí)驗(yàn)、復(fù)習(xí)、總結(jié)五個(gè)環(huán)節(jié),吃透教材,把握住算法的本質(zhì)。通過(guò)預(yù)習(xí),可以提高學(xué)生的主體意識(shí),培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力,進(jìn)而提高課堂學(xué)習(xí)效率。課后的總結(jié)則能讓學(xué)生自覺(jué)地回顧課堂內(nèi)容,深入地學(xué)習(xí)和領(lǐng)會(huì)課程的重點(diǎn)和難點(diǎn),完成課后作業(yè)或練習(xí)題,從而提高數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)效果。
(二)多讀代碼,實(shí)現(xiàn)算法,理解思路
教育部計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)教育指導(dǎo)委員會(huì)“中國(guó)計(jì)算機(jī)本科專(zhuān)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報(bào)告”、“計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)規(guī)范”等都明確地強(qiáng)調(diào)了實(shí)踐教學(xué)和學(xué)生動(dòng)手能力培養(yǎng)的重要性。程序設(shè)計(jì)解決問(wèn)題往往有多種方法,且不同方法之間的效率可能相差甚遠(yuǎn)。在學(xué)習(xí)過(guò)程中要讓學(xué)生擺脫畏難情緒,不怕有問(wèn)題,多讀、多寫(xiě)、多調(diào)試,及時(shí)總結(jié)。學(xué)生只有通過(guò)豐富的練習(xí)題和應(yīng)用案例才能增強(qiáng)對(duì)理論的感性認(rèn)識(shí),從而明白這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為什么存在以及在什么情況下可以最好地解決什么樣的問(wèn)題。
(三)充分利用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行課外拓展
1.圖書(shū)館資源
圖書(shū)館擁有豐富的文獻(xiàn)資源,是學(xué)校的文獻(xiàn)信息資源中心,也是學(xué)生的第二課堂。學(xué)校圖書(shū)館有豐富的藏書(shū),通過(guò)網(wǎng)上書(shū)目查詢(xún)系統(tǒng)可以檢索到與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程有關(guān)的圖書(shū),如《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)典型題解》、《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上機(jī)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》等。圖書(shū)館還有各種文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù),如超星數(shù)字圖書(shū)館,可以在線(xiàn)閱讀電子圖書(shū);有萬(wàn)方、中國(guó)知網(wǎng)(CNKI)、維普等數(shù)據(jù)庫(kù),可以查閱期刊、會(huì)議等學(xué)術(shù)論文。在課堂上教師可以演示利用圖書(shū)館中的中國(guó)知網(wǎng)(CNKI)檢索系統(tǒng)檢索相關(guān)論文,讓學(xué)生學(xué)會(huì)檢索查找文獻(xiàn)資源,這樣可以拓展學(xué)習(xí)資料,避免課程學(xué)習(xí)僅限教材的情況。多讀書(shū),可以讓學(xué)生擴(kuò)大視野,打開(kāi)思路,培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。
2.課程資料及論壇
互聯(lián)網(wǎng)是信息和傳播的重要平臺(tái)。網(wǎng)絡(luò)資源包羅萬(wàn)象且更新及時(shí),使用方便,不受時(shí)間的限制,其中涉及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的教學(xué)資料、技術(shù)論壇等數(shù)不勝數(shù)。課程資源主要有國(guó)家精品課程資源網(wǎng)、MOOC學(xué)院、中國(guó)大學(xué)MOOC、學(xué)堂在線(xiàn),以及國(guó)外MIT等開(kāi)設(shè)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相關(guān)課程。而與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相關(guān)的論壇則更多,比較突出的如CSDN論壇的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法版塊、ITeye綜合技術(shù)論壇的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)版塊等。[4][5]在介紹課程資源及論壇的同時(shí),教師可以簡(jiǎn)單介紹百度或必應(yīng)搜索引擎的用法,讓學(xué)生掌握利用搜索引擎查找相關(guān)資料的技能。
四、結(jié)語(yǔ)
在高校的課堂里,大學(xué)生要接觸不同門(mén)類(lèi)的學(xué)科。教師在引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中能起到關(guān)鍵的作用。第一堂課既是師生之間的初次見(jiàn)面,也是大學(xué)生對(duì)教師及課程的初步了解與把握。良好的開(kāi)端是課程成功的基礎(chǔ),上好第一堂課,意義重大。對(duì)教師而言,上好第一堂課,會(huì)使學(xué)生對(duì)該門(mén)課程產(chǎn)生首因效應(yīng),在課程的興趣、理解、運(yùn)用等方面產(chǎn)生積極影響,可以使教師對(duì)學(xué)生加深了解認(rèn)識(shí),有助于教師對(duì)教學(xué)安排進(jìn)行合理配置,為今后的課程教學(xué)奠定良好的基礎(chǔ)。對(duì)學(xué)生而言,上好第一堂課可以使學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí),提升學(xué)生對(duì)課程的認(rèn)同感,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
[ 參 考 文 獻(xiàn) ]
[1] 張銘,耿國(guó)華,陳衛(wèi)衛(wèi),等.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程教學(xué)實(shí)施方案[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué),2011(3):56-60.
[2] 張永翊.上好大學(xué)里的第一堂課[J].中國(guó)成人教育,2008(20):131-132.
[3] 劉合兵,尚俊平.《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程的教學(xué)研究與實(shí)踐[J].內(nèi)江科技,2008(12):72,49.
關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);索引;二叉搜索樹(shù);伸展樹(shù)
1.在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程中的定位和前測(cè)知識(shí)點(diǎn)
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)涉及邏輯、存儲(chǔ)和運(yùn)算3個(gè)維度。數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)主要有順序、鏈接、索引和散列4種方法。數(shù)據(jù)的運(yùn)算主要是對(duì)單個(gè)數(shù)據(jù)的增、刪、查、改,或?qū)φw數(shù)據(jù)的排序、索引和檢索。有效的索引可以加快運(yùn)算速度,可以說(shuō)索引是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法的重要內(nèi)容Ⅲ。
二叉搜索樹(shù)是一種非常有效的內(nèi)存索引,但可能面臨退化為線(xiàn)性結(jié)構(gòu)的情況。改進(jìn)二叉搜索樹(shù)比普通二叉樹(shù)更能提高檢索效率,在現(xiàn)實(shí)中有廣泛的應(yīng)用。以往的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教材更多地介紹AVL平衡二叉樹(shù),目前有不少教材開(kāi)始介紹更易于實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的、更廣泛的紅黑樹(shù)。
圖靈獎(jiǎng)獲得者Tarjan和他的學(xué)生在1985年發(fā)明的伸展樹(shù)(Splay Tree),作為一種自組織的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),其操作簡(jiǎn)便,易于編寫(xiě),統(tǒng)計(jì)性能高效,有良好的運(yùn)用前景。
伸展樹(shù)是用于索引的一種特殊二叉搜索樹(shù),只是改進(jìn)BST性能的一組規(guī)則,而不是一種全新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在伸展樹(shù)中,數(shù)據(jù)隨檢索而采用這些操作規(guī)則來(lái)調(diào)整位置,目標(biāo)是把剛檢索的結(jié)點(diǎn)調(diào)整到根。
伸展樹(shù)是一種自組織的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),即它能隨著檢索等操作而發(fā)生結(jié)構(gòu)的變化。伸展樹(shù)中基本操作的均攤代價(jià)是O(logn)。
前測(cè)知識(shí)點(diǎn)要求如下,可以根據(jù)需要給學(xué)生補(bǔ)充:
(1)二叉搜索樹(shù)BST的性質(zhì):中序遍歷下結(jié)點(diǎn)關(guān)鍵碼有序,左旋、右旋基本操作;
(2)二叉搜索樹(shù)BST的插入、刪除、查找算法;
(3)AVL樹(shù)、紅黑樹(shù)的簡(jiǎn)單定義。
2.學(xué)習(xí)目標(biāo)
(1)掌握伸展樹(shù)的概念;
(2)伸展樹(shù)的索引作用;
(3)伸展樹(shù)的實(shí)現(xiàn)和簡(jiǎn)單應(yīng)用;
(4)伸展樹(shù)的均攤時(shí)間效率。
3.知識(shí)點(diǎn)和學(xué)時(shí)分配
理論授課0.5學(xué)時(shí)。
主講教師可以根據(jù)學(xué)生的狀況、教師的科研背景等對(duì)某些方面進(jìn)行擴(kuò)展并引導(dǎo)學(xué)生,以適當(dāng)擴(kuò)大學(xué)生的涉獵面。
4.重點(diǎn)和難點(diǎn)
(1)伸展樹(shù)的旋轉(zhuǎn)。伸展樹(shù)旋轉(zhuǎn)分為單旋轉(zhuǎn)(zig右旋、zag左旋)、一字形雙旋(zig-zig、zag-zag)和之字形雙旋轉(zhuǎn)(zig-zag、zag-zig)。
(2)伸展樹(shù)的實(shí)現(xiàn)。伸展樹(shù)的實(shí)現(xiàn)很簡(jiǎn)單,最基礎(chǔ)的是Splay(x,f)函數(shù),即將一個(gè)結(jié)點(diǎn)x旋轉(zhuǎn)到其某個(gè)祖先f(wàn)的下面。就是從x結(jié)點(diǎn)向上看兩個(gè)結(jié)點(diǎn)(父親、祖父),如果沒(méi)有祖父則單旋轉(zhuǎn),如果有祖父則根據(jù)x與父親、祖父的方向,來(lái)判斷是一字形還是之字形雙旋轉(zhuǎn)。
(3)伸展樹(shù)的應(yīng)用。一個(gè)簡(jiǎn)單的應(yīng)用是求x的前驅(qū)y,可以先把x旋轉(zhuǎn)到根,然后順著根的左子孩子的右鏈,一直向右走到頭,最后那個(gè)結(jié)點(diǎn)就是所求的y。伸展樹(shù)可以作為各種線(xiàn)性序列的索引組織方法。
5.授課提示
開(kāi)展研究型教學(xué),挖掘知識(shí)背后的內(nèi)容,通過(guò)提出問(wèn)題、探討方法、研究思想和比較性能,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。
伸展樹(shù)在搜索過(guò)程中自動(dòng)調(diào)整結(jié)構(gòu),但是不能保證樹(shù)的高度。伸展樹(shù)旋轉(zhuǎn)的目的是使訪(fǎng)問(wèn)最頻繁的結(jié)點(diǎn)靠近樹(shù)結(jié)構(gòu)的根,從而減少訪(fǎng)問(wèn)代價(jià)。教師可結(jié)合動(dòng)畫(huà)進(jìn)行講解,并介紹一些實(shí)例體現(xiàn)伸展樹(shù)的特點(diǎn)和用途。
6.練習(xí)與擴(kuò)展
融合經(jīng)典的理論教學(xué)內(nèi)容與學(xué)科的前沿新技術(shù)和發(fā)展方向,設(shè)計(jì)驗(yàn)證型、探索型、綜合應(yīng)用型的習(xí)題和上機(jī)題,幫助學(xué)生更好地掌握排序算法的基本原理,訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新思維能力訓(xùn)練、工程實(shí)踐能力。
本講可以安排2道算法類(lèi)作業(yè)題和1道小型綜合設(shè)計(jì)型實(shí)習(xí)題。
算法類(lèi)作業(yè)有:
(1)通過(guò)二叉搜索樹(shù)的找最大最小操作實(shí)現(xiàn)雙端隊(duì)列(http:///problem?id=3481);
(2)用伸展樹(shù)實(shí)現(xiàn)add,insert,delete,min等操作(http:///problem?id=3580)。
利用伸展樹(shù)存儲(chǔ)文件中單詞詞頻可以作為一個(gè)小型綜合設(shè)計(jì)題布置給學(xué)生。
圖1顯示了一個(gè)短文件的結(jié)點(diǎn)樹(shù)。掃描一個(gè)文本文件,并計(jì)算出這一文件中每個(gè)詞的詞頻。為簡(jiǎn)化起見(jiàn),略去標(biāo)點(diǎn)符號(hào),按照字典排列的順序?qū)卧~排序,并忽略大小寫(xiě),如man’s將被當(dāng)成man和s。類(lèi)似地,分隔符也被忽略,如pre-existence被當(dāng)做pre和existence。用一棵BST作為一個(gè)文件中單詞的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu),并用伸展技術(shù)對(duì)這棵樹(shù)進(jìn)行輔助維護(hù),以使輸入流中的下一個(gè)單詞出現(xiàn)在樹(shù)中接近于根的位置的幾率較大。
對(duì)于半伸展樹(shù)、動(dòng)態(tài)伸展樹(shù)等變種,我們給出如下擴(kuò)展閱讀建議:
(1)Daniel Sleator和Robert Tarian的文章《Self-Adjusting Binary Search Trees》,ACM,1985,32(3):652-686。
(2)Daniel Sleator和Robe~Tarjan的文章《A Data Structure for Dynamic Trees》,Computre and System Science,1983,26(3):362-391。
(3)Wiki的伸展樹(shù)詞條(http://en,wikipedia,org/wiki/Splay tree)。
【關(guān)鍵詞】數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),教學(xué)方法
【摘要】由于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的骨干核心課程,因此,對(duì)于該課程的教學(xué)不僅要從理論上進(jìn)行探討,還要從內(nèi)容、方法上進(jìn)行研究。根據(jù)自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和體會(huì),本文從教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)闡述了探究數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)的策略,并在教學(xué)中進(jìn)行了實(shí)施。教學(xué)效果較原來(lái)有了很大的提高。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和培養(yǎng)人才的需要,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程在高職中的教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法必將不斷發(fā)展完善。
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)中一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程,其研究思想和研究方法將為學(xué)生今后從事理論研究、應(yīng)用開(kāi)發(fā)、技術(shù)管理工作提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。針對(duì)該課程在教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題,提出了改進(jìn)的方法。
一、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中存在的主要問(wèn)題
1.程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言能力的不足。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一門(mén)研究現(xiàn)實(shí)世界中數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間關(guān)系的學(xué)科,而表達(dá)這些關(guān)系時(shí)必須借助于計(jì)算機(jī)所能理解的語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言來(lái)表達(dá),所以學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之前,必須熟悉一門(mén)或多門(mén)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言,如c、c++、JAVA等。以c語(yǔ)言為例,c語(yǔ)言是高職學(xué)生入學(xué)來(lái)的第一門(mén)專(zhuān)業(yè)課,學(xué)生對(duì)大學(xué)的教學(xué)模式還處于一個(gè)適應(yīng)的階段,所以入門(mén)相當(dāng)困難,教學(xué)難度比較大。老師費(fèi)盡口舌,學(xué)生仍然模糊不清,學(xué)的較差,從而使得學(xué)生在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程上的學(xué)習(xí)不能得心應(yīng)手。2.教學(xué)模式存在問(wèn)題。對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的教學(xué),教師一般以理論教學(xué)為重,將授課重點(diǎn)放在數(shù)據(jù)的基本結(jié)構(gòu)上,所選的實(shí)例大多用于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法的驗(yàn)證和說(shuō)明。這種教學(xué)模式就事論事,僅從基本結(jié)構(gòu)這個(gè)單一的角度進(jìn)行教學(xué),使得大多數(shù)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中,一旦遇到了難以解決的問(wèn)題,就會(huì)產(chǎn)生畏難情緒,學(xué)習(xí)興趣下降。另外,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中有些算法的演示利用傳統(tǒng)的粉筆加黑板的教學(xué)方式,缺乏直觀效果,難以充分展示算法的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程,學(xué)生難以想象數(shù)據(jù)之間的復(fù)雜關(guān)系。近年來(lái),雖然數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的教學(xué)已經(jīng)大部分采用多媒體教學(xué),但是大都只是采用簡(jiǎn)單的PPT,仍然不能很好地解決這樣的問(wèn)題,嚴(yán)重影響了教學(xué)效果。3.理論教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容抽象、瑣碎、龐雜,涉及很多概念和技術(shù)。所有這些內(nèi)容均自成體系,相互之間的銜接線(xiàn)索很少,總體感覺(jué)內(nèi)容零散,沒(méi)有整體的知識(shí)框架體系。這些內(nèi)容在實(shí)際應(yīng)用中又都很重要,而現(xiàn)行的教學(xué)計(jì)劃實(shí)踐課時(shí)普遍不足,實(shí)驗(yàn)課安排的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目很難涵蓋課程的所有知識(shí)點(diǎn)。同時(shí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)置,往往都是大量的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),缺乏對(duì)實(shí)際問(wèn)題的解決,學(xué)生在實(shí)驗(yàn)之后仍然不知道學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在解決實(shí)際問(wèn)題的時(shí)候能對(duì)編程有什么指導(dǎo)意義。4.學(xué)生學(xué)習(xí)難度較大。由于本課程內(nèi)容涉及的技術(shù)和方法較多,顯得抽象、枯燥,再加上學(xué)生的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)不是很扎實(shí),就感到算法的理解特別困難,前面的基礎(chǔ)理論一知半解,隨之而來(lái)的理論與應(yīng)用不斷結(jié)合,理解這些知識(shí)就愈來(lái)愈困難,更談不上學(xué)習(xí)之后的靈活運(yùn)用了。并且高職學(xué)生的基礎(chǔ)相對(duì)較差,水平參差不齊,有的為對(duì)口生,有的為理科生,甚至還有文科生。在目前的教學(xué)中沒(méi)有體現(xiàn)個(gè)性教學(xué),也不能真正按照每個(gè)學(xué)習(xí)者實(shí)際情況進(jìn)行教學(xué)。
二、教學(xué)方法的改進(jìn)
1.調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,上好第一堂課。興趣是最好的老師。因此,在剛接觸本課程時(shí),不要急于介紹理論,而是強(qiáng)調(diào)應(yīng)用,通過(guò)介紹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在一些典型軟件中的應(yīng)用或者貼近實(shí)際生活中的例子來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。如可引入如下問(wèn)題:學(xué)校學(xué)生基本信息管理中的表,各表項(xiàng)之間是什么關(guān)系?教學(xué)計(jì)劃編排問(wèn)題中,如何表示課程之間的先修關(guān)系?假如你想去大理、昆明、麗江旅游,如何安排路線(xiàn)時(shí)間最省?通過(guò)這些學(xué)生非常熟悉的案例引入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概念,生動(dòng)直接,讓學(xué)生輕松地理解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概念及其應(yīng)用,能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。使教學(xué)有了一個(gè)良好的開(kāi)端。其實(shí)上述例子就已經(jīng)囊括了本門(mén)課中涉及的幾大類(lèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)線(xiàn)性表、樹(shù)和圖,這樣教師就可以水到渠成的歸結(jié)出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概念以及本課程涉及的幾種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型,為后續(xù)章節(jié)的講解打下了良好的基礎(chǔ)。2.問(wèn)題驅(qū)動(dòng)法教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維。對(duì)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)過(guò)程中的許多抽象的概念、算法和思想,以教師為中心的教學(xué)模式起不到很好的效果。那么授課教師在教學(xué)過(guò)程中采用什么教學(xué)方法,對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)至關(guān)重要。在教學(xué)過(guò)程中,自始至終都圍繞問(wèn)題而展開(kāi)教學(xué)活動(dòng),引導(dǎo)學(xué)生不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、分析問(wèn)題并最終解決問(wèn)題,這樣能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的求知欲,同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造性思維。例如,在講述每種線(xiàn)性結(jié)構(gòu)和非線(xiàn)性結(jié)構(gòu)之前,我們應(yīng)該提出一個(gè)應(yīng)用的實(shí)例。通過(guò)實(shí)例進(jìn)行課前導(dǎo)學(xué),讓學(xué)生明白為什么要學(xué)習(xí)它,它有什么用處。譬如,在講述隊(duì)列結(jié)構(gòu)前通過(guò)火車(chē)的進(jìn)站出站這個(gè)形象例子引出隊(duì)列理論;在講述樹(shù)形結(jié)構(gòu)前,可以引出在網(wǎng)站和信息系統(tǒng)中經(jīng)常見(jiàn)到的樹(shù)形目錄結(jié)構(gòu)的實(shí)例,給出應(yīng)該怎樣實(shí)現(xiàn)和操作樹(shù)形的目錄,通過(guò)實(shí)例逐步引出理論。通過(guò)充分的實(shí)例讓學(xué)生真正理解這些常用結(jié)構(gòu)的實(shí)用之處,讓學(xué)生在分析解決具體問(wèn)題的時(shí)候能夠很自然地想到去用自己所學(xué)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。3.用多媒體教學(xué)技術(shù),使教學(xué)過(guò)程形象化。在課堂教學(xué)中選用多媒體教學(xué)技術(shù),引入計(jì)算機(jī)綜合處理聲、文、圖信息功能,集講課、習(xí)題、演示算法為一體。將算法與數(shù)據(jù)處理過(guò)程同步演示,增加交互功能,使教學(xué)過(guò)程更形象化。可以先給學(xué)生講解算法,然后給出數(shù)據(jù)來(lái)執(zhí)行算法,學(xué)生一邊對(duì)照著語(yǔ)句一邊執(zhí)行觀察數(shù)據(jù)的變化,或用動(dòng)畫(huà)演示執(zhí)行過(guò)程。如在講解二叉樹(shù)的三種遍歷方法,可以做一個(gè)flash動(dòng)畫(huà)演示幾種遍歷的過(guò)程。這種方式生動(dòng)、直觀、易懂,能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。4.注重理論聯(lián)系實(shí)際,加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)。為使學(xué)生真正學(xué)好數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),除了在課堂上要采用行之有效的教學(xué)方法外,還要讓學(xué)生勤動(dòng)手,多實(shí)踐。只有通過(guò)實(shí)踐才能發(fā)現(xiàn)教與學(xué)中存在的問(wèn)題。實(shí)踐的首要環(huán)節(jié)首先是要多做習(xí)題。要學(xué)好數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),只看不練肯定是不行的,學(xué)生不僅要做,而且要求交作業(yè),教師則要進(jìn)行全面檢查與批改,對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題要及時(shí)進(jìn)行總結(jié)、歸納、講評(píng)。其次要多上機(jī)實(shí)驗(yàn)。上機(jī)實(shí)驗(yàn)不僅能進(jìn)一步鞏固對(duì)有關(guān)內(nèi)容的理解,同時(shí)還能提高學(xué)生靈活運(yùn)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的能力,使學(xué)生在編程、上機(jī)操作、程序調(diào)試與正確性驗(yàn)證等基本技能方面受到嚴(yán)格的訓(xùn)練。在安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、布置實(shí)驗(yàn)任務(wù)時(shí),可以遵循由易到難、由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的原則,在課程大綱的指導(dǎo)下,在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中,實(shí)驗(yàn)過(guò)程要結(jié)合教學(xué)進(jìn)度與學(xué)生的實(shí)際情況.制定實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容。上機(jī)結(jié)束后要求學(xué)生完成實(shí)習(xí)報(bào)告,寫(xiě)出自己調(diào)試過(guò)程中遇到的問(wèn)題是如何解決的,以及對(duì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的回顧討論和分析,即測(cè)試結(jié)果與經(jīng)驗(yàn)體會(huì),并附上源程序代碼,從而寫(xiě)出完整的實(shí)習(xí)報(bào)告。批改學(xué)生實(shí)習(xí)報(bào)告后,對(duì)學(xué)生的上機(jī)實(shí)習(xí)情況做及時(shí)總結(jié),指出他們成功之處與不足之處。
【參考文獻(xiàn)】[1]嚴(yán)尉敏,吳偉民%數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)&[M].北京:清華大學(xué)出版社,1997.
關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);實(shí)驗(yàn);編程;教學(xué)
中圖分類(lèi)號(hào):TP3-4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1007-9599 (2011) 06-0000-01
Teaching Research on Data Structure Experiment
Zhang Xiujian
(Guangzhou University Sontan Collehe,Guangzhou 511370,China)
Abstract:Data structure is a course that emphasizes that exercise of logical thinking and programming ideas.In this paper,we argue that the appropriate experimental program and integration of software engineering can improve student’s innovative ability.
Keyword:Data Structure;Experiment;Programming;Teaching
《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》,是一門(mén)重要的理論學(xué)科。通過(guò)調(diào)研看出,該科目在各個(gè)院校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)情況存在較大差異。學(xué)生學(xué)習(xí)理解過(guò)程緩慢,教師教學(xué)也不能得心應(yīng)手,尤其是實(shí)驗(yàn)課,由于部分學(xué)生對(duì)編程語(yǔ)言掌握不熟練,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容抽象,而有較大畏難情緒,甚至不參加實(shí)驗(yàn)課。雖然曾經(jīng)有些教師參考了任務(wù)驅(qū)動(dòng)、實(shí)例教學(xué)等方法,但過(guò)于強(qiáng)調(diào)某種教法,也會(huì)影響教學(xué)效果。所以,該課程宜結(jié)合課程特點(diǎn)設(shè)計(jì)教學(xué),切實(shí)通過(guò)貼近于實(shí)際的方法傳道授業(yè),結(jié)合實(shí)驗(yàn)落實(shí)教學(xué)效果是非常重要的。
一、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中問(wèn)題所在
(一)實(shí)驗(yàn)課時(shí)欠缺。有的學(xué)校壓縮實(shí)驗(yàn)時(shí)間,讓位于理論教學(xué),這對(duì)學(xué)習(xí)效果的落實(shí)來(lái)說(shuō)是本末倒置。沒(méi)有足夠的實(shí)驗(yàn)課時(shí),學(xué)生就無(wú)法把理論知識(shí)加以系統(tǒng)地整理,進(jìn)而在實(shí)驗(yàn)中消化吸收。
(二)綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)科目欠缺,系統(tǒng)性不強(qiáng)。開(kāi)設(shè)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)課程中,雖然安排了相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的實(shí)例,但是對(duì)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性和綜合性上有待提高,要加強(qiáng)知識(shí)點(diǎn)的綜合運(yùn)作。
(三)沒(méi)有很好地結(jié)合課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)。作為一門(mén)比較抽象的理論教學(xué)課,尤其要重視課堂和實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合。實(shí)驗(yàn)中要突出該課程的實(shí)踐性,教學(xué)中要注重理論和實(shí)踐的結(jié)合。現(xiàn)在,不少教師只重視知識(shí)的灌輸,在實(shí)驗(yàn)中任務(wù)不明確,要求不明晰,讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中迷失了對(duì)理論的進(jìn)一步實(shí)踐的方向。
二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革探索
(一)教學(xué)模式的改變。基于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程理論難于理解的特點(diǎn),要突出實(shí)驗(yàn)課的效果,要注重“課堂.一章的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn).綜合實(shí)驗(yàn)”相結(jié)合的框架。注意從邏輯機(jī)構(gòu)到存儲(chǔ)結(jié)構(gòu),再到實(shí)現(xiàn)基本算法,繼而具體應(yīng)用的方法,一以貫之地落實(shí)到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)中去。算法的講授要先分析算法,再運(yùn)用編程語(yǔ)言演練算法,最后進(jìn)一步分析算法。如能采用多媒體演示算法的步驟,會(huì)使學(xué)生更加清晰地理解。課堂教學(xué)始終要把應(yīng)用的要求作為做種目標(biāo),輔以實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練,加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手編程和自我創(chuàng)新的能力。
(二)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)要重視。實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)要讓學(xué)生進(jìn)一步理解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),明確相關(guān)概念,熟練各種基本算法的實(shí)現(xiàn)。枯燥的理論講述的再多,也不如配合實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生一練,所以教學(xué)要重視基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。要想獲得扎實(shí)的教學(xué)效果,教師要提供實(shí)驗(yàn)編程語(yǔ)言,Turbo C、Visual C++、Delphi等都可以。根據(jù)教材確定實(shí)驗(yàn)方案,明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?nèi)容、要點(diǎn)和必備注意事項(xiàng),最后安排幾個(gè)演練題目,比如矩陣的遍歷、數(shù)據(jù)的折半查找等。實(shí)驗(yàn)課程要貼近學(xué)生的編程水平,不可偏離太過(guò)。實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生有章可循,對(duì)要點(diǎn)有較強(qiáng)的針對(duì)性,實(shí)驗(yàn)效率就會(huì)大大提高,使學(xué)生真正能舉一反三。
(三)課程實(shí)驗(yàn)要理論應(yīng)用相結(jié)合。實(shí)驗(yàn)要注意結(jié)合原理和應(yīng)用,讓學(xué)生在解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)學(xué)會(huì)調(diào)用學(xué)過(guò)的知識(shí)點(diǎn),養(yǎng)成動(dòng)手練習(xí)語(yǔ)言編程的習(xí)慣,所以,這個(gè)層面的綜合實(shí)驗(yàn)要求要高于普通的課下練習(xí)和基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),更貼近于應(yīng)用。平時(shí)雖然側(cè)重練習(xí)簡(jiǎn)單的算法程序,但綜合實(shí)驗(yàn)課是軟件設(shè)計(jì)的高級(jí)訓(xùn)練階段,融合了問(wèn)題的分析,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、操作界面設(shè)計(jì)、編程技能技巧,是軟件設(shè)計(jì)的系統(tǒng)工程。教師分階段擬定數(shù)據(jù)機(jī)構(gòu)在實(shí)踐中的各種應(yīng)用,比如:漢諾塔問(wèn)題、約澀夫環(huán)問(wèn)題、Huffman Coding方式、班級(jí)信息管理系統(tǒng)等,把任務(wù)分配給學(xué)生,讓學(xué)生組織課題公關(guān)。課題的結(jié)題要提供課題表述、基本要求、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)結(jié)果和關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)步驟等內(nèi)容,這能協(xié)助學(xué)生破題解題,以免形成錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí),同時(shí)也講解了程序設(shè)計(jì)的基本路線(xiàn),確保實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的實(shí)現(xiàn)。最后每個(gè)課題組都集中展示實(shí)驗(yàn)過(guò)程接結(jié)果。試試證明,這樣的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié),綜合了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識(shí)、編程語(yǔ)言技能和軟件工程思想,讓學(xué)生系統(tǒng)地理解各門(mén)課程的聯(lián)系,融合相關(guān)專(zhuān)業(yè)課的精髓,鍛煉了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作互助精神,提高了組織能力和管理水平
三、重點(diǎn)組織好教學(xué)實(shí)驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)
(一)實(shí)驗(yàn)題目的設(shè)計(jì)。鑒于實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)教學(xué)時(shí)間的限制,學(xué)生的編程基礎(chǔ)和技能較為薄弱,所以,設(shè)計(jì)和擬定合適的實(shí)驗(yàn)題目尤為重要。實(shí)踐題目應(yīng)該由易到難循序漸進(jìn):
1.常用算法練習(xí)。主要講解各章節(jié)知識(shí)點(diǎn),深入貫徹算法理論的理解;2.基礎(chǔ)性應(yīng)用練習(xí)。主要讓學(xué)生針對(duì)單一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解決應(yīng)用難題,其難度中等;3.綜合應(yīng)用題目練習(xí)。要涵蓋多個(gè)章節(jié)的內(nèi)容,系統(tǒng)性強(qiáng),難度較高,可以組織學(xué)生成立課題組,在課外實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)共同研討解決,再集中展示。課題的設(shè)計(jì)要注意:(1)常用算法的練習(xí)要有一定代表性,重點(diǎn)練習(xí)各個(gè)章節(jié)的知識(shí)點(diǎn),難度較小,目的在于理論知識(shí)的掌握。課堂教學(xué)要和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng),學(xué)生在試驗(yàn)中重點(diǎn)演練課上講授的內(nèi)容。(2)基礎(chǔ)性應(yīng)用練習(xí)難度要適中,既要帶動(dòng)基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生,又要注意發(fā)揮基礎(chǔ)好的學(xué)生的能動(dòng)性,可以加以延伸,或是鼓勵(lì)提供多種解決方法,進(jìn)行不同思路的性能的比較,讓各個(gè)層面的學(xué)生都能參與實(shí)驗(yàn)。(3)綜合應(yīng)用練習(xí)題不宜太難,但要引起學(xué)生的興趣,宜于結(jié)合實(shí)際中的事物或應(yīng)用系統(tǒng),讓學(xué)生宜于接受和理解,這樣才能促進(jìn)學(xué)生的積極性。
(二)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的搭建。現(xiàn)在很多學(xué)校選取譚浩強(qiáng)教授出版的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(c語(yǔ)言版)》作為教材,應(yīng)用C語(yǔ)言進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)語(yǔ)言,用TC搭建實(shí)驗(yàn)環(huán)境。而在實(shí)際教學(xué)中,應(yīng)用C語(yǔ)言講解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)常常對(duì)算法設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)上較為突出,對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)性容易忽視。如果用C++進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)練習(xí),可以注重其整體性和系統(tǒng)性,先定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi),再分析其邏輯特性,然后把存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)延伸到算法的實(shí)現(xiàn)中去,能幫助學(xué)生構(gòu)建數(shù)據(jù)機(jī)構(gòu)的概念。
(三)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的組織與實(shí)施。實(shí)驗(yàn)中可以采取學(xué)生分組、一人負(fù)責(zé)的機(jī)制進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。提倡互動(dòng)探討和交流,既能讓學(xué)生接觸更多的實(shí)驗(yàn)題目,也能提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神。
(四)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的檢驗(yàn)和考核。對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,教師要輔以必備的檢查來(lái)進(jìn)行督導(dǎo)。對(duì)于實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書(shū)面匯報(bào),要設(shè)計(jì)題目、要求、步驟、結(jié)構(gòu)、程序代碼和改進(jìn)方法,以及最后的體會(huì)等。教師通過(guò)實(shí)驗(yàn)報(bào)告書(shū)可以詳細(xì)了解學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況,進(jìn)而發(fā)現(xiàn)共性的問(wèn)題集中解決。
(五)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的總結(jié)與彌補(bǔ)。通過(guò)實(shí)驗(yàn),教師對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)中存在的問(wèn)題要進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)和分析加以更正,有些不良的編程習(xí)慣,教師要著重強(qiáng)調(diào)。
四、結(jié)束語(yǔ)
《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》的實(shí)驗(yàn)課注重學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng),強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新思維的養(yǎng)成,通過(guò)實(shí)驗(yàn),結(jié)合應(yīng)用案例,能夠進(jìn)一步提高該課程的教學(xué)質(zhì)量,加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解,具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。
參考文獻(xiàn):
摘要:“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”是計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)課程體系中的一門(mén)較重要的必修課程,但因其理論性強(qiáng)、思維抽象、理解難度較大等特點(diǎn),實(shí)際教學(xué)效果往往不夠理想,因此,本文對(duì)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析,并就如何提高“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)效果,提出在教學(xué)改革方面的一些設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞:高等職業(yè)教育;數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);教學(xué)方法
中圖分類(lèi)號(hào):G642
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B
1引言
“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”是計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)一門(mén)重要的必修課,是高職專(zhuān)升本、本科考研的必考課程之一,在整個(gè)課程體系中處于承上啟下的核心地位。一方面擴(kuò)展和深化在“離散數(shù)學(xué)”、“程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言”(目前以C、C++語(yǔ)言居多)等課程學(xué)到的基本技術(shù)和方法,另一方面為進(jìn)一步學(xué)習(xí)“操作系統(tǒng)”、“數(shù)據(jù)庫(kù)原理”、“軟件工程”、“編譯原理”等專(zhuān)業(yè)課奠定堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ),可以說(shuō),對(duì)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的掌握程度直接影響到學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)。因此,我們有必要探討“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)中存在的問(wèn)題,并且結(jié)合高職學(xué)生的實(shí)際情況,總結(jié)設(shè)計(jì)出一套有效的教學(xué)方法。
2 “數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)中存在的問(wèn)題
學(xué)生在學(xué)習(xí)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”這門(mén)課程時(shí),普遍對(duì)課本內(nèi)容理解困難,對(duì)算法設(shè)計(jì)題感到無(wú)從下手,上機(jī)調(diào)試程序時(shí)更不知如何操作。對(duì)此情況我們進(jìn)行了認(rèn)真分析,得出如下結(jié)論:
(1) 學(xué)生對(duì)本門(mén)課程的誤解,造成學(xué)習(xí)積極性不高。“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程是專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,但是它既不像網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)那樣生動(dòng)有趣,又不像Visual Foxpro等課程直接可以應(yīng)用于將來(lái)的工作中。在學(xué)習(xí)過(guò)程中,學(xué)生感到“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”不過(guò)是一些理論和程序的堆砌,常常問(wèn)老師:“‘?dāng)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)’學(xué)完后有什么用?”,由于學(xué)生不能正確認(rèn)識(shí)該課程的作用,故學(xué)習(xí)的積極性不高。
(2)“C語(yǔ)言”(或其它程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言)課程開(kāi)設(shè)不足,為“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)埋下隱患。“C語(yǔ)言”(或其它程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言)為“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的前導(dǎo)課程之一,學(xué)生對(duì)它的熟悉及掌握程度直接關(guān)系到“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)效果。
特別是對(duì)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”中使用頻率最高的C語(yǔ)言中的結(jié)構(gòu)體、指針的認(rèn)識(shí)和理解不深,對(duì)函數(shù)參數(shù)、函數(shù)調(diào)用的知識(shí)點(diǎn)不熟練。這些內(nèi)容在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的教學(xué)過(guò)程中,盡管老師費(fèi)勁唇舌,學(xué)生仍然模糊不清,致使教學(xué)效果不理想,部分學(xué)生還產(chǎn)生畏難和厭學(xué)情緒,甚至喪失對(duì)該課程學(xué)習(xí)的興趣和信心。
(3) 課程自身問(wèn)題,導(dǎo)致教學(xué)效果不佳。“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的邏輯性強(qiáng)、內(nèi)容抽象、瑣碎、概念多,所有內(nèi)容均自成體系,相互之間的銜接線(xiàn)索很少,總體感覺(jué)內(nèi)容零散,沒(méi)有一個(gè)整體的知識(shí)框架體系,特別是部分知識(shí)點(diǎn)和算法難于理解,大部分學(xué)生常常覺(jué)得教科書(shū)中的內(nèi)容與具體的算法相距甚遠(yuǎn),無(wú)從下手,甚至在課程學(xué)習(xí)結(jié)束以后,都不知道自己到底學(xué)了些什么。
(4) 實(shí)踐教學(xué)課時(shí)少,導(dǎo)致學(xué)生動(dòng)手能力差。“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”是一門(mén)理論與實(shí)踐并重的課程,現(xiàn)在的上機(jī)課時(shí)僅為20課時(shí),實(shí)踐教學(xué)嚴(yán)重不足。還有些教師往往只注重理論教學(xué),把實(shí)踐教學(xué)的課時(shí)全部變?yōu)榱死碚摻虒W(xué),這樣學(xué)生學(xué)起來(lái)更是枯燥乏味,對(duì)程序與算法之間的轉(zhuǎn)換就更難以實(shí)現(xiàn)。
3教學(xué)改革設(shè)計(jì)的實(shí)施
通過(guò)對(duì)上述存在的問(wèn)題總結(jié)分析后,我們從以下幾個(gè)方面對(duì)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程進(jìn)行了改革設(shè)計(jì)。
(1) 運(yùn)用聯(lián)系的觀點(diǎn)闡述課程作用,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程是計(jì)算機(jī)體系中不可或缺的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在教學(xué)中我們采用聯(lián)系的觀點(diǎn),把“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程納入整個(gè)計(jì)算機(jī)體系教學(xué),學(xué)生就能認(rèn)識(shí)到課程的重要性,從而激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。例如我們講到鏈表時(shí),可以有意把內(nèi)容延伸到操作系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)內(nèi)存分配;講樹(shù)型結(jié)構(gòu)時(shí),可以與文件夾結(jié)構(gòu)聯(lián)系在一起;講圖結(jié)構(gòu)的最小生成樹(shù),可以聯(lián)系局域網(wǎng)的設(shè)計(jì);講查找技術(shù),可以涉及網(wǎng)絡(luò)的搜索引擎等等。這樣不僅講課活潑生動(dòng),而且還能引起學(xué)生聯(lián)想,刺激學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,收到良好的教學(xué)效果。
(2) 解決C語(yǔ)言的不足。“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)過(guò)程中主要運(yùn)用的是C語(yǔ)言的指針、函數(shù)、數(shù)組作為函數(shù)參數(shù)以及結(jié)構(gòu)體類(lèi)型來(lái)分析和解決問(wèn)題。對(duì)于大部分學(xué)生來(lái)說(shuō),C語(yǔ)言運(yùn)用能力不是很強(qiáng),如果在上課時(shí)直接切入主題,就會(huì)使學(xué)生有云山霧罩的感覺(jué)。要解決這個(gè)問(wèn)題,應(yīng)該在教學(xué)中注意做到以下兩點(diǎn):一是與“C語(yǔ)言”的授課教師做好教學(xué)的溝通工作,統(tǒng)籌安排各部分的授課時(shí)間,保證指針、函數(shù)、及結(jié)構(gòu)體等內(nèi)容有足夠的時(shí)間,并將其作為重點(diǎn)講授并加強(qiáng)上機(jī)實(shí)踐,讓學(xué)生掌握C語(yǔ)言的精華。二是在學(xué)習(xí)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程初期,指導(dǎo)學(xué)生有針對(duì)性地復(fù)習(xí)指針、函數(shù)、及結(jié)構(gòu)體等知識(shí)點(diǎn),并強(qiáng)調(diào)它們?cè)跀?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中的重要性。例如在課堂上以一個(gè)實(shí)例的形式對(duì)這些知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)習(xí),尤其指出學(xué)生難理解、易混淆和犯錯(cuò)誤的地方,另外布置大量涉及這些知識(shí)點(diǎn)的作業(yè),通過(guò)批改作業(yè)發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題然后反復(fù)進(jìn)行講解。
(3) 注意課堂語(yǔ)言的藝術(shù)性、趣味性,以激發(fā)學(xué)生的求知欲。“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”是一門(mén)理論性很強(qiáng)的課程,其概念特別抽象。高職學(xué)生的理論基礎(chǔ)普遍較弱,所以如果像本科教學(xué)一樣,單純地用課堂語(yǔ)言教學(xué),高職學(xué)生理解起來(lái)有一定難度,而且會(huì)感到枯燥,因此,教師在授課時(shí)要講究語(yǔ)言的藝術(shù)性,結(jié)合學(xué)生的實(shí)際,使用更加通俗、形象、生動(dòng)、直觀的教學(xué)語(yǔ)言進(jìn)行講授。例如堆棧的結(jié)構(gòu)和運(yùn)算可以和生活中的洗碗結(jié)合起來(lái);隊(duì)列可以和學(xué)生去食堂排隊(duì)買(mǎi)飯結(jié)合起來(lái);無(wú)向圖可以和城市的公路交通網(wǎng)(若無(wú)單行道)結(jié)合起來(lái),有向圖可以和來(lái)水主管網(wǎng)結(jié)合起來(lái)。通過(guò)這樣的比喻說(shuō)明,學(xué)生不僅聽(tīng)起來(lái)有興趣,易于理解,而且效果也比只單純地“照本宣科”講定義要強(qiáng)的多,能夠達(dá)到事半功倍的效果。
(4) 抓好實(shí)踐環(huán)節(jié),提高算法設(shè)計(jì)能力。“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”是實(shí)踐很強(qiáng)的一門(mén)課程,不僅要學(xué)習(xí)理論知識(shí),更要注重上機(jī)實(shí)踐。通過(guò)上機(jī)實(shí)踐來(lái)驗(yàn)證理論內(nèi)容并加深對(duì)各種算法的透徹理解,結(jié)合高職學(xué)生學(xué)習(xí)能力不足的實(shí)際情況,我們從以下三個(gè)方面加強(qiáng)和改進(jìn)了實(shí)踐教學(xué):一是學(xué)期初兩周內(nèi)給出適當(dāng)?shù)纳蠙C(jī)實(shí)驗(yàn)題目復(fù)習(xí)C程序語(yǔ)言中的指針、結(jié)構(gòu)體和函數(shù)等知識(shí)點(diǎn),并根據(jù)上機(jī)實(shí)驗(yàn)的情況對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中常用及易出錯(cuò)的地方進(jìn)行集體重點(diǎn)講解,為后面算法的上機(jī)實(shí)驗(yàn)打好編程語(yǔ)言基礎(chǔ)。二是為打消學(xué)生實(shí)現(xiàn)類(lèi)C語(yǔ)言算法描述和C語(yǔ)言源程序的轉(zhuǎn)換的畏難情緒,前兩次上機(jī)實(shí)驗(yàn)時(shí),教師可以先給出完整的源程序,讓學(xué)生在主函數(shù)中添加語(yǔ)句來(lái)體驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本操作的執(zhí)行,再逐步過(guò)渡到自己編寫(xiě)完整的源程序。三是精心設(shè)計(jì)上機(jī)習(xí)題同時(shí)注意進(jìn)行分層次的個(gè)性化教學(xué)。從不同學(xué)生的實(shí)際水平、基礎(chǔ)出發(fā),來(lái)設(shè)計(jì)不同難度的實(shí)驗(yàn)題目,給出不同的實(shí)驗(yàn)條件和要求,盡量讓所有學(xué)生通過(guò)自己的努力獲得實(shí)驗(yàn)的成功并掌握基本知識(shí),從而最大程度地提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)的積極性。例如,對(duì)堆棧可以設(shè)計(jì)建棧、出棧、入棧和后綴表達(dá)式求值實(shí)驗(yàn);關(guān)于樹(shù)可以設(shè)計(jì)二叉樹(shù)的建立和遍歷及給定一棵二叉樹(shù),打印指定結(jié)點(diǎn)的雙親和所有的孩子結(jié)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)。基本操作實(shí)驗(yàn)學(xué)生可以根據(jù)自己的實(shí)際情況來(lái)選擇完成。另外對(duì)于難度小的實(shí)驗(yàn)要求每個(gè)學(xué)生獨(dú)立完成,而對(duì)實(shí)驗(yàn)難度稍大的允許以2到3人以小組形式完成或給出部分代碼或提示。
(5) 對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化和歸納提煉。由于高職學(xué)生自學(xué)能力薄弱,再加上“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程內(nèi)容繁多、零散,不具備一個(gè)整體性,因此在教學(xué)中要求做到如下兩點(diǎn):一是教師要分析清楚數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的知識(shí)體系結(jié)構(gòu),在授課時(shí)始終貫穿“一中心、四結(jié)構(gòu)、兩存儲(chǔ)”的原則。“一中心”是算法設(shè)計(jì)建立于邏輯結(jié)構(gòu),算法實(shí)現(xiàn)依賴(lài)與邏輯結(jié)構(gòu)。“四結(jié)構(gòu)”是指集合結(jié)構(gòu)、線(xiàn)性結(jié)構(gòu)、樹(shù)型結(jié)構(gòu)、圖形結(jié)構(gòu)。“兩存儲(chǔ)”是指順序存儲(chǔ)、鏈接存儲(chǔ)。二是把握重點(diǎn)。在貫穿“一中心、四結(jié)構(gòu)、兩存儲(chǔ)”的原則講授內(nèi)容時(shí),要把握好重點(diǎn),有選擇有層次地教學(xué)。例如,線(xiàn)性表是最常用且最簡(jiǎn)單的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),棧和隊(duì)列是操作受限的線(xiàn)性表,樹(shù)和圖往往要做線(xiàn)性化處理,因此要把線(xiàn)性表作為重中之重的內(nèi)容進(jìn)行透徹的剖析。對(duì)于線(xiàn)性表的兩種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)順序表和單鏈表,把單鏈表作為重點(diǎn)和難點(diǎn)來(lái)講授和上機(jī)實(shí)驗(yàn)。再如,二叉樹(shù)的遍歷操作為重點(diǎn)來(lái)講授和上機(jī)實(shí)驗(yàn),而哈夫曼算法作為可選的上機(jī)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。
4結(jié)束語(yǔ)
由于“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”是計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的核心課程,以理論為主,而高職教學(xué)是以實(shí)踐教學(xué)為主的教學(xué)。因此,如何將這門(mén)理論性很強(qiáng)的課程同高職的實(shí)踐性教學(xué)相結(jié)合,值得我們進(jìn)一步研究。在高職課程改革進(jìn)行的如火如荼的今天,可以相信,只要我們從思想上重視“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程改革與設(shè)計(jì),不斷提高自身的教學(xué)能力,采用合理的教學(xué)方法,“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)必將取得良好的效果。
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關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);算法;教學(xué)方法;教學(xué)實(shí)踐;創(chuàng)新
中圖分類(lèi)號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1002-7661(2012)12-008-03
《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是一門(mén)重要的綜合性專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是對(duì)計(jì)算機(jī)內(nèi)存中的數(shù)據(jù)的安排,它涉及現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)、表示、組織和處理,以及算法對(duì)這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行各種處理的初步性能分析技術(shù)。
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)研究思想和研究方法在計(jì)算機(jī)科學(xué)深度研究領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用,它是計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)人員從事理論研究、應(yīng)用開(kāi)發(fā)、技術(shù)管理工作而必需學(xué)習(xí)的重要理論基礎(chǔ)。通過(guò)各種基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及相應(yīng)算法學(xué)習(xí),使學(xué)生掌握把現(xiàn)實(shí)世界的客觀問(wèn)題轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)內(nèi)在表現(xiàn)形式,理解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)在的邏輯關(guān)系,數(shù)據(jù)與關(guān)系在計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)表示,以及在這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上的運(yùn)算和算法執(zhí)行。該課程具有相當(dāng)?shù)某橄笮院蛣?dòng)態(tài)性,如何學(xué)好《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》這門(mén)課,讓學(xué)生理解教材的理論結(jié)構(gòu)體系需不斷積累教學(xué)的經(jīng)驗(yàn),總結(jié)科學(xué)教學(xué)方法,以達(dá)到良好的教學(xué)效果。
《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》的學(xué)習(xí)也是程序設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)過(guò)
程,通過(guò)對(duì)學(xué)生數(shù)據(jù)抽象能力的培養(yǎng),使學(xué)生掌握軟件工程的規(guī)范,能夠編寫(xiě)正確易讀,結(jié)構(gòu)清楚的程序,具備一定的程序設(shè)計(jì)能力。本文將從教學(xué)方法,教學(xué)手段,啟發(fā)式案例式教學(xué)研究,理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的整合幾個(gè)方面進(jìn)行討論。
一、明確數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的知識(shí)體系與教學(xué)目標(biāo)
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的研究涉及到計(jì)算機(jī)軟、硬件方面,對(duì)于編譯程序和操作系統(tǒng)都涉及到數(shù)據(jù)元素在存儲(chǔ)中的分配問(wèn)題,硬件的研究的方面涉及到編碼理論、存儲(chǔ)裝置和存取方法,它是介于軟硬件和數(shù)學(xué)三者之間的核心課程,是設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)編譯程序、操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)等系統(tǒng)程序和大型應(yīng)用程序的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為主要研究數(shù)據(jù)的各種邏輯結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)以及對(duì)致?lián)母鞣N操作的學(xué)科,對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的教學(xué)應(yīng)靈活運(yùn)用與把握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)間縱向聯(lián)系和縱橫聯(lián)系之中。從根本上掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)理論體系,這是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)工作做好的必備條件。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)目標(biāo),是使學(xué)生學(xué)會(huì)分析計(jì)算機(jī)所加工數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特性,為程序設(shè)計(jì)涉及的數(shù)據(jù)選擇適當(dāng)?shù)倪壿嫿Y(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的算法,并初步掌握算法的時(shí)間效率分析和空間效率分析的技術(shù)。
1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的基本知識(shí)體系
一批具有某種邏輯關(guān)系的相關(guān)數(shù)據(jù),按一定的存儲(chǔ)方法被存儲(chǔ)組織于計(jì)算機(jī)中,并在這些數(shù)據(jù)上定義了一個(gè)運(yùn)算的集合,即是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),它包括三個(gè)方面:邏輯結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)的操作運(yùn)算。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的研究首先應(yīng)對(duì)這三方面有一個(gè)清晰的探討,針對(duì)每種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)均從邏輯結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和操作運(yùn)算等方面進(jìn)行研究,是貫穿數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)研究始終的主線(xiàn)。課程的基本知識(shí)模塊是以數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)為主線(xiàn),介紹線(xiàn)性結(jié)構(gòu)、樹(shù)形結(jié)構(gòu)、圖結(jié)構(gòu)和文件結(jié)構(gòu),在介紹每種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí),再討論其存儲(chǔ)方法以及相關(guān)的算法,存儲(chǔ)方法有:順序方法、鏈接方法、索引方法、散列方法。
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的基本知識(shí)模塊是以數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)為主線(xiàn),順序介紹線(xiàn)性結(jié)構(gòu)、樹(shù)形結(jié)構(gòu)、圖結(jié)構(gòu)和文件結(jié)構(gòu)。在介紹每種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí),再討論其存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)以及相關(guān)的算法。基本模塊教學(xué),從以下幾方面探討:
(1)邏輯結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、操作運(yùn)算是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)間的橫向聯(lián)系。邏輯結(jié)構(gòu)的定義、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)、操作運(yùn)算的實(shí)現(xiàn)是對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)研究的基本思想,研究數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)首先應(yīng)對(duì)這三方面進(jìn)行詳細(xì)清晰的探討。
(2)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)間的縱向聯(lián)系。以簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)對(duì)較復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的研究,教學(xué)中讓學(xué)生知道遍歷操作對(duì)樹(shù)、圖結(jié)構(gòu)是非常重要的運(yùn)算。雖然從樹(shù)、圖的遞歸定義能設(shè)計(jì)出樹(shù)、圖遍歷的遞歸算法,但從線(xiàn)性結(jié)構(gòu)到樹(shù)、圖的發(fā)展是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的逐步發(fā)展過(guò)程。對(duì)于較復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)樹(shù)、圖的遍歷可用較簡(jiǎn)單的線(xiàn)性結(jié)構(gòu)棧和隊(duì)列來(lái)實(shí)現(xiàn),這體現(xiàn)了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)間的縱向聯(lián)系。
(3)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)間縱橫聯(lián)系。運(yùn)用把握這種縱橫聯(lián)系,對(duì)從抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型(ADT)的角度進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)與研究有著重要的意義。ADT的操作就是實(shí)現(xiàn)對(duì)象的封裝,把ADT和面向?qū)ο蠹夹g(shù)和抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型結(jié)合起來(lái),更容易理解一些。和面向?qū)ο蠼Y(jié)合起來(lái)講, ADT繼續(xù)發(fā)展就是Object, ADT的操作就是對(duì)象的方法, STL(C++ Standard Template Library)是ADT的經(jīng)典實(shí)現(xiàn),介紹STL的實(shí)現(xiàn)讓學(xué)生知道ADT究竟是如何作使用實(shí)現(xiàn)的。
2、課程教學(xué)目標(biāo)
通過(guò)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概念、各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法的實(shí)現(xiàn)方式,不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的特點(diǎn)比較。使學(xué)生能夠提高用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和基本算法分析技術(shù)部分,對(duì)常用基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的ADT 及其應(yīng)用介紹,包括線(xiàn)性結(jié)構(gòu)(線(xiàn)性表、串、棧和隊(duì)列)、二叉樹(shù)、樹(shù)、圖等;針對(duì)遍歷二叉樹(shù)這一教學(xué)內(nèi)容,首先從遍歷的概念講起,引導(dǎo)學(xué)生掌握概念并理解遍歷的本質(zhì)就是非線(xiàn)性結(jié)構(gòu)的線(xiàn)性化。
同時(shí)基于各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)所實(shí)施的運(yùn)算討論算法分析的基本技術(shù),掌握時(shí)間和空間權(quán)衡的原則。排序、檢索和索引技術(shù)部分主要討論插入排序、Shell 排序、堆排序、快速排序、歸并排序、基數(shù)排序等常用的各種排序算法及其時(shí)間和空間開(kāi)銷(xiāo),并介紹文件管理(數(shù)據(jù)在外存中的組織形式)和外排序技術(shù),以及自組織線(xiàn)性表、散列表、倒排文件、B/B+樹(shù)等常見(jiàn)的檢索和索引技術(shù),及其各自相應(yīng)的時(shí)間和空間開(kāi)銷(xiāo)。
本課程的學(xué)習(xí)將使學(xué)生基本掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的設(shè)計(jì)分析技術(shù),提高程序設(shè)計(jì)的能力;根據(jù)所求解問(wèn)題的性質(zhì),選擇合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并對(duì)時(shí)間空間復(fù)雜性進(jìn)行必要的控制。
二、創(chuàng)新課堂教學(xué)方法,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
1、基于任務(wù)問(wèn)題教學(xué),實(shí)施啟發(fā)式教學(xué)
主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括棧、隊(duì)列、列表、字符串、表、樹(shù)、圖、排序、查找等; 在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的討論中滲透典型的算法策略: 分治法、回溯法、貪心法、遞歸技術(shù)等; 使用典型的分析方法: 漸進(jìn)分析法、緩沖分析技術(shù)等進(jìn)行算法分析。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課堂教學(xué)應(yīng)以問(wèn)題求解為導(dǎo)向,培養(yǎng)和提高學(xué)生理論、抽象、設(shè)計(jì)的能力。例如XMLDOM 樹(shù)解析器、后綴樹(shù)、搜索引擎等。激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。
通過(guò)新的教學(xué)方法訓(xùn)練學(xué)生的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)思維,使其認(rèn)識(shí)到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)在有趣,問(wèn)題驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法體現(xiàn)如下:掌握結(jié)構(gòu)化問(wèn)題解決技術(shù)和數(shù)據(jù)抽象原則;從架構(gòu)師和設(shè)計(jì)師兩個(gè)角度解決具體與抽象之間的難度;教授精巧數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)給程序所帶來(lái)的巨大改善;概括性地評(píng)價(jià)一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和程序的成本方法;數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)具體應(yīng)用。例如,搜索引擎問(wèn)題詢(xún)問(wèn),通過(guò)程序設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)搜索引擎會(huì)用到哪些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),使用何種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)更有效。我們先嘗試不用任何數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)無(wú)法構(gòu)建搜索引擎;在用了簡(jiǎn)單的數(shù)組結(jié)構(gòu)后可以構(gòu)建搜索引擎,但效率很低;因此我們需要一步步引入構(gòu)建更為精巧的矢量結(jié)構(gòu)、樹(shù)結(jié)構(gòu)、索引表、哈希表結(jié)構(gòu)等。再如教材管理問(wèn)題,首先要考慮教材的各種信息,一般的方法是建立一個(gè)表,如表1所示,實(shí)際上,它就是1種稱(chēng)為線(xiàn)性表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。借助一個(gè)問(wèn)題,圍繞搜索引擎程序設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn),串起一系列的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),學(xué)生看到了各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不是抽象的空的,而是因?qū)嶋H問(wèn)題驅(qū)動(dòng)、經(jīng)過(guò)邏輯上的逐次演進(jìn)推理而出現(xiàn),從而幫助學(xué)生更加有趣地學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。邏輯上的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)反映數(shù)據(jù)成分之間的邏輯關(guān)系,物理上的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)反映數(shù)據(jù)成分在計(jì)算機(jī)內(nèi)的存儲(chǔ)安排。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)存在的形式,以問(wèn)題為驅(qū)動(dòng),以應(yīng)用為軸線(xiàn),對(duì)每一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)動(dòng)機(jī)、發(fā)展邏輯、表示方式進(jìn)行演繹,闡述如何從一種想法轉(zhuǎn)換為一種設(shè)計(jì),又如何從設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為具體程序,對(duì)每種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都輔以程序設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用,從而化抽象為具體,幫助學(xué)生利用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)思維解決實(shí)際問(wèn)題。
2、結(jié)合實(shí)際問(wèn)題,加強(qiáng)課堂互動(dòng)
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是反映數(shù)據(jù)的內(nèi)部構(gòu)成,即由哪些數(shù)據(jù)成分構(gòu)成,構(gòu)成方式,呈什么結(jié)構(gòu),也就是指相互之間存在一種或多種特定關(guān)系的數(shù)據(jù)元素的集合,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)存在的形式。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有邏輯上的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和物理上的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之分。目前國(guó)內(nèi)較好的教材有清華大學(xué)出版社的嚴(yán)尉敏著《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)- C 語(yǔ)言描述》及其配套的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)題集- C 語(yǔ)言描述》,殷人昆編著清華大學(xué)出版社出版的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)( 用面向?qū)ο蠓椒ǖ腃++ 描述)》等,Preiss 著《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法- 面向?qū)ο蟮腃+ + 設(shè)計(jì)模式》以及電子工業(yè)出版社的Clifford A. Shaffer著《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法分析》都是很好的教學(xué)參考書(shū)。
課堂教學(xué)是教學(xué)有效的關(guān)鍵,課堂教學(xué)
中結(jié)合許多實(shí)際的講解,如棧和車(chē)庫(kù)停車(chē)、隊(duì)列和火車(chē)站等地方的順序服務(wù); 樹(shù)和人類(lèi)的族譜、各種社會(huì)組織機(jī)構(gòu); 圖和哥德斯堡七橋問(wèn)題、四色定理等。結(jié)合現(xiàn)實(shí)問(wèn)題,可以一定程度地提升教學(xué)效果。同時(shí)要充分進(jìn)行課堂互動(dòng)。講解一個(gè)知識(shí)點(diǎn)時(shí),而是要加強(qiáng)啟發(fā)式引導(dǎo),讓學(xué)生接話(huà),之后再重復(fù)強(qiáng)調(diào)如何理解。這樣既能促進(jìn)學(xué)生的思考,又能使學(xué)生加深理解課堂授課內(nèi)容。
三、選擇合適經(jīng)典算法,科學(xué)講授基本原理
1、選取經(jīng)典算法算例
表1
計(jì)算機(jī)科學(xué)家N.沃斯提出“程序=數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+算法”,說(shuō)明算法是對(duì)合理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的操作(運(yùn)算),是數(shù)據(jù)處理的核心。《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程中介紹的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有線(xiàn)性表、堆棧、隊(duì)列、數(shù)組、樹(shù)、二叉樹(shù)、圖以及相應(yīng)的算法。一個(gè)算法是建立在某種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,一個(gè)算法不可能脫離數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)而孤立存在。只有通過(guò)學(xué)習(xí)算法,才能真正掌握某種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。學(xué)習(xí)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》的過(guò)程基本上是學(xué)習(xí)各種算法的過(guò)程,典型算法見(jiàn)表1。
在眾多的算法中如何選擇少量的典型算法進(jìn)行分析講解,往往能起到以點(diǎn)帶面的關(guān)鍵作用。通過(guò)典型算法的分析,一方面讓學(xué)生加深對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基本理論的理解,另一方面讓學(xué)生學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)方法。例如在講授線(xiàn)性表順序存儲(chǔ)教學(xué)內(nèi)容時(shí),可利用典型算法說(shuō)明其存儲(chǔ)特征,線(xiàn)性表的優(yōu)點(diǎn)能對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)元素隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn),其存儲(chǔ)密度高,其缺點(diǎn)是插人、刪除操作時(shí)需要移動(dòng)大量的數(shù)據(jù)元素,操作效率低。可利用“向有序(由小到大或由大到小)的線(xiàn)性表(順序存儲(chǔ))插人一個(gè)新的數(shù)據(jù)元素”,這一典型算法反映線(xiàn)性表順序存儲(chǔ)的特點(diǎn)。
算例:將一個(gè)值為X的數(shù)據(jù)元素插人到有序(由小到大或由大到小)的線(xiàn)性表(順序存儲(chǔ))中,可以分兩步進(jìn)行,首先查找到值為X的數(shù)據(jù)元素在線(xiàn)性表中應(yīng)有的位置,采用從頭到尾循環(huán)比較的方法確定其位置I,然后,將第I個(gè)以后的全部數(shù)據(jù)元素向后移動(dòng)一個(gè)存儲(chǔ)單元,最后將值為X的數(shù)據(jù)元素存放到第I個(gè)位置上,線(xiàn)性表元素個(gè)數(shù)增1。線(xiàn)性表的元素插人(對(duì)數(shù)據(jù)的操作或算法)在線(xiàn)性表中進(jìn)行元素插人,其示意圖見(jiàn)圖1所示:
圖1
L= (a1,…a i-1,a i , ai+1,…,an) 中的第i(1≤i≤n)個(gè)位置上插入一個(gè)新數(shù)據(jù)元素e,使其成為線(xiàn)性表 : L=( a1,…a i-1, e, a i , ai+1,…,an),除非i=n+1,否則必須將第i個(gè)到第n個(gè)數(shù)據(jù)元素均向后移動(dòng)1個(gè)位置,然后將e存人第I個(gè)位置。
算法1
PROCEDURE INSERT(V,m,n,X)
//將值為X的數(shù)據(jù)元素插人到V數(shù)組中,(線(xiàn)性表順序存貯在V中)m為最多元素個(gè)數(shù),n為當(dāng)前實(shí)際元素個(gè)數(shù)
IF (m = n)
T HEN( "OVERFLOW";RETURN}
FOR I =1TO n DO
IF ( X (V (D) THEN BREAK
FOR J=nTO I BY-1 DO V(J+1)=V(J)
V(I)=X
n= n + 1
RETURN
該算法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單,便于理解,缺點(diǎn)是循環(huán)體內(nèi)有提前退出語(yǔ)句,不利于結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì);確定新數(shù)據(jù)元素位置和移動(dòng)數(shù)據(jù)元素分兩步進(jìn)行,有重復(fù)操作,那么可將兩步合并一步以改進(jìn),即將循環(huán)比較與移動(dòng)數(shù)據(jù)元素同時(shí)進(jìn)行。從線(xiàn)性表的尾部開(kāi)始向前循環(huán)比較,比新數(shù)據(jù)元素大者后移,直到小于等于時(shí)停止。
[算法2]
PROCEDURE INSERT(V,m,n,X)
IF(m= n) THEN( "OVERFLOW";RETURN}
I= n
WHILE(I)=1)AND(V(I))X)DO (V(I+1)=V(I);I=I-1}
V (I+1)=X
n= n + l
RETURN
算法2中循環(huán)條件,當(dāng)循環(huán)結(jié)束后I=0或V(I)(=X,新數(shù)據(jù)元素的位置為I+l,C算法1的時(shí)間復(fù)雜度為0(2n),而算法2的時(shí)間復(fù)雜度為0(n),循環(huán)結(jié)構(gòu)采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì),該算法要?dú)w納循環(huán)條件是關(guān)鍵,可改進(jìn)推廣應(yīng)用。
[類(lèi)C插人算法(數(shù)組的下標(biāo)從0開(kāi)始的)]
#define MAXLEN線(xiàn)性表可能達(dá)到的最大長(zhǎng)度
Typedef struct
Elem type elem[MAXLEN]; Int length;
}Sqlist;
Sta tus Listin sert(Sqlist&L,inti, Elemtype e )
{//在線(xiàn)性表L中第i個(gè)元素之前插人新的元素e
//i的合法值為0≤i≤List Length(L )
if ( i< 0 I {i>L..lengthL .length>=
MAX LEN) return ERROR;
for (q=L.length-1;q≧i;q--)L.elem[q+1〕=L.elem[q];
//將第i個(gè)元素及其后的元素后移
L.elem [i-1〕二e;//插人元素
L.le ngth++;//線(xiàn)性表長(zhǎng)度增1
return OK;
通過(guò)對(duì)算法的分析要有助于程序設(shè)計(jì)能力的提高,有助于學(xué)生理解線(xiàn)性表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。還可使用流程圖描述算法,進(jìn)一步幫助學(xué)生更好地直觀地理解算法。
3.2 優(yōu)化實(shí)踐教學(xué),培養(yǎng)創(chuàng)新能力
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程,上機(jī)實(shí)習(xí)題的設(shè)計(jì)、學(xué)生的實(shí)習(xí)訓(xùn)練的數(shù)量和質(zhì)量對(duì)學(xué)習(xí)效果都非常重要。通過(guò)適當(dāng)?shù)膶?shí)習(xí)訓(xùn)練,使得學(xué)生深刻理解和掌握課程知識(shí)體系中的理論和抽象概念,以及各類(lèi)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法,提高在復(fù)雜軟件系統(tǒng)中的實(shí)踐能力。以學(xué)生自主探究和開(kāi)發(fā)活動(dòng)為主體,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和能力。強(qiáng)化創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力,相應(yīng)地提高理論聯(lián)系實(shí)際能力、實(shí)踐動(dòng)手能力和科研能力,也能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)和研究積極性,學(xué)生通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研、開(kāi)題、項(xiàng)目分析、項(xiàng)目設(shè)計(jì)、成果匯報(bào)、總結(jié)評(píng)價(jià)展開(kāi)設(shè)計(jì)訓(xùn)練,可以把理論課上的很多算法得以實(shí)現(xiàn),并且進(jìn)行深入的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法時(shí)間、空間效率討論,達(dá)到理論與實(shí)踐水平共同提高目的。
四、結(jié)語(yǔ)
本文針對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程進(jìn)行了教學(xué)方法上的探討,從廣度和深度上把握課程的知識(shí)體系,了解基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和經(jīng)典算法,掌握理論、抽象和設(shè)計(jì)方法進(jìn)行探討。以期為本課程的教學(xué)提供借鑒。文中討論選取實(shí)際問(wèn)題,選擇合適的數(shù)據(jù)模型,選擇經(jīng)典算法,剖析重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法思想方法,突破常規(guī)教學(xué)方法,研究設(shè)計(jì)教學(xué)案例,通過(guò)這些例題讓學(xué)生知道利用所學(xué)知識(shí)的對(duì)實(shí)際問(wèn)題問(wèn)題求解,助學(xué)生理解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)原理和算法技術(shù),這樣才能充分培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的興趣。
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關(guān)鍵詞:微課;案例教學(xué)法;數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);教學(xué)模式;主動(dòng)性
中圖分類(lèi)號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-3044(2016)13-0110-02
Abstract: Firstly, this paper analyzes the problems of Data Structure course teaching in traditional teaching mode, discusses the case-making by using micro-lecture as a technical means, and the case is applied to blended teaching and learning model of Data Structure teaching. The practice shows that it can be able to mobilize students' initiative, realize the interaction and feedback between teachers and students better and improve the teaching effect.
Key words: micro-lesson; case teaching method; data structures; teaching model; initiative
1 概述
近年來(lái),基于互聯(lián)網(wǎng)的信息技術(shù)在教育領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,其中最主要的形式是微課、翻轉(zhuǎn)課堂和慕課。全國(guó)高校相繼進(jìn)行了數(shù)字校園建設(shè),推動(dòng)新教學(xué)技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用,促進(jìn)教學(xué)改革和創(chuàng)新,新的教學(xué)模式相繼得到應(yīng)用,提高了課堂教學(xué)效果[1]。在這樣的背景下,微課成為當(dāng)前教學(xué)信息化中備受關(guān)注的應(yīng)用形式之一。
微課是以混合式學(xué)習(xí)為指導(dǎo)思想,基于學(xué)科的核心知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì),適用于微型化學(xué)習(xí)的新型課件設(shè)計(jì)形式。課件通常以視頻形式為主,時(shí)間長(zhǎng)度一般為5-8分鐘,內(nèi)容精簡(jiǎn)。特別是近幾年,微課等教育技術(shù)受到廣泛關(guān)注,但只有將微課與傳統(tǒng)教學(xué)模式相結(jié)合,才能真正在實(shí)際教學(xué)中發(fā)揮其作用[1]。因此,本文討論將微課與傳統(tǒng)的基于案例教學(xué)法的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)相結(jié)合的混合式教學(xué)模式。
2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)中存在的問(wèn)題及案例教學(xué)法應(yīng)用
《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程是計(jì)算機(jī)科學(xué)中一門(mén)綜合性的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,是一門(mén)承上啟下的課程。它不僅僅是一般程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),而且是設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)編譯原理、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)及其他系統(tǒng)程序和大型應(yīng)用程序的重要基礎(chǔ)。
但是,當(dāng)前數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)中存在以下問(wèn)題:1)以教師講授知識(shí)和學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)的傳統(tǒng)教學(xué)模式為主,不能以學(xué)生為主體,無(wú)法調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性;2)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基本知識(shí)和算法邏輯性強(qiáng),內(nèi)容抽象,對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō),學(xué)習(xí)比較枯燥。特別是當(dāng)前導(dǎo)課程離散數(shù)學(xué)和C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)沒(méi)有很好掌握的情況下,不僅沒(méi)有學(xué)習(xí)興趣,也因無(wú)從下手而對(duì)學(xué)習(xí)沒(méi)有信心,學(xué)習(xí)效果差,更談不上達(dá)到根據(jù)實(shí)際問(wèn)題設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的學(xué)習(xí)要求[2]。
針對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)中存在的問(wèn)題,許多學(xué)者在教學(xué)方法上進(jìn)行改變,將案例教學(xué)法應(yīng)用在《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》教學(xué)中[2-3]。
案例教學(xué)法起源于1920年代,由美國(guó)哈佛商學(xué)院所倡導(dǎo),有助于培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生主動(dòng)參與課堂討論。而國(guó)內(nèi)教育界開(kāi)始探究案例教學(xué)法,則是在上世紀(jì)九十年代后[3]。
案例教學(xué)法是一種以案例為基礎(chǔ)的教學(xué)法,案例本質(zhì)上是提出一種教育的兩難情境,沒(méi)有特定的解決之道,而教師于教學(xué)中扮演著設(shè)計(jì)者和激勵(lì)者的角色,鼓勵(lì)學(xué)生積極參與討論,作為一種具有明確目的、以行動(dòng)為導(dǎo)向的訓(xùn)練方法有助于提高學(xué)生綜合素質(zhì),避免了傳統(tǒng)的教學(xué)方法中教師始終扮演著傳授知識(shí)者角色,學(xué)生始終扮演知識(shí)接受者角色的問(wèn)題。
案例教學(xué)法在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)中的應(yīng)用,對(duì)提高教學(xué)效果起到了積極的促進(jìn)作用,但是教學(xué)模式仍然屬于傳統(tǒng)教學(xué)模式。信息技術(shù)的不斷發(fā)展,推動(dòng)教學(xué)模式不斷改變以適應(yīng)教學(xué)需要[4-5]。由于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其算法的教學(xué)難點(diǎn)在于他們的抽象性和動(dòng)態(tài)性。如何變抽象為直觀,將知識(shí)點(diǎn)與生活場(chǎng)景結(jié)合,理論與實(shí)踐相結(jié)合,是作為教學(xué)工作者始終要關(guān)注和解決的問(wèn)題。因此,本課題組成員以教改項(xiàng)目為依托,根據(jù)本院的教學(xué)特點(diǎn),將以微課為基礎(chǔ)的案例教學(xué)法應(yīng)用于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的教學(xué)中[6-7]。
3 基于微課的案例選擇、設(shè)計(jì)與制作
3.1案例的選擇
應(yīng)用案例教學(xué)法,案例就是教學(xué)的核心,教師必須精心選擇和準(zhǔn)備案例。案例的選擇通常遵循以下幾點(diǎn):1)案例的難度適中;2)案例內(nèi)容具有真實(shí)性和典型性;3)案例與專(zhuān)業(yè)相關(guān),貼近學(xué)生興趣。
本文作者在教學(xué)中使用的教材是嚴(yán)蔚敏教授主編的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(C語(yǔ)言版)》[8],根據(jù)書(shū)中的章節(jié)和內(nèi)容,選擇設(shè)計(jì)合適的案例。如第二章線(xiàn)性表選擇的案例是圖書(shū)館書(shū)目檢索系統(tǒng)。第三章棧和隊(duì)列,選擇停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)和銀行叫號(hào)排隊(duì)系統(tǒng)作為案例。
3.2 案例的設(shè)計(jì)與制作
案例的設(shè)計(jì)是實(shí)施案例教學(xué)的基礎(chǔ)和前提。將微課作為技術(shù)手段進(jìn)行案例的設(shè)計(jì)和制作,是以微課為基礎(chǔ)的案例教學(xué)法在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的核心和關(guān)鍵。以線(xiàn)性表這一章為例,案例選擇圖書(shū)館書(shū)目檢索與借閱系統(tǒng)。
利用微課相關(guān)技術(shù)易于錄制視頻多媒體的特點(diǎn),首先錄制和制作關(guān)于圖書(shū)館借書(shū)、學(xué)生期末成績(jī)公布、職工工資分配三個(gè)場(chǎng)景,然后加入動(dòng)畫(huà)和卡通形象制作提出疑問(wèn),它們涉及的數(shù)據(jù)的共同特點(diǎn)是什么?解決問(wèn)題的思路如何?由此引入線(xiàn)性表的邏輯結(jié)構(gòu)的講解,然后把圖書(shū)館書(shū)目查詢(xún)系統(tǒng)作為具體案例進(jìn)行內(nèi)容設(shè)計(jì)。在微課中展示了學(xué)生經(jīng)常使用的本校圖書(shū)館書(shū)目檢索和借閱系統(tǒng)。從而引入線(xiàn)性表的操作及其實(shí)現(xiàn)。在微課設(shè)計(jì)中,演示了線(xiàn)性表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的瞬間動(dòng)態(tài)特性,不同存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)下查找、插入和刪除等算法的作用過(guò)程,使知識(shí)直觀化。
4基于微課的案例教學(xué)法的具體實(shí)施
在實(shí)施案例過(guò)程中,結(jié)合目前本人所在學(xué)院基于E-learning的云課堂,采取如下三個(gè)步驟進(jìn)行教學(xué)的組織。
4.1案例的導(dǎo)入
在課前兩天將制作的微課內(nèi)容上傳至學(xué)院云課堂,要求學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí),分析思考,同時(shí)完成對(duì)知識(shí)點(diǎn)的預(yù)習(xí)。
4.2案例的討論
在課堂上,注意將“圖書(shū)館書(shū)目檢索和借閱系統(tǒng)”教學(xué)案例貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程,將案例內(nèi)容作為知識(shí)點(diǎn)的依托,對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解,然后組織學(xué)生以小組為單位,討論案例相關(guān)的基本知識(shí)和解決問(wèn)題的方案,同時(shí)教師加以恰當(dāng)引導(dǎo),通過(guò)師生的互動(dòng),發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性。
4.3案例的總結(jié)
方案的實(shí)現(xiàn)則在實(shí)踐環(huán)節(jié)完成,實(shí)驗(yàn)課程通常安排在理論課程當(dāng)天下午或第二天,以任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式下達(dá)實(shí)驗(yàn)要求,使學(xué)生通過(guò)完成任務(wù)實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的理解、掌握和運(yùn)用,同時(shí)實(shí)驗(yàn)課上加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的具體輔導(dǎo),最后作案例的總結(jié)。從而真正實(shí)現(xiàn)了在教師的指導(dǎo)下,以學(xué)生為中心的“自主學(xué)習(xí)”,提高了學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力,提高了教學(xué)效率。
5 結(jié)論
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)要求之一是訓(xùn)練學(xué)生進(jìn)行復(fù)雜程序設(shè)計(jì)的技能和培養(yǎng)良好程序設(shè)計(jì)的習(xí)慣,其重要程度絕不亞于知識(shí)傳授。因此,在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的整個(gè)教學(xué)過(guò)程中,學(xué)生主動(dòng)參與學(xué)習(xí)、認(rèn)真完成習(xí)題作業(yè)和上機(jī)實(shí)習(xí)是保證學(xué)習(xí)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。將以微課為基礎(chǔ)的案例教學(xué)法應(yīng)用于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),能實(shí)現(xiàn)上述環(huán)節(jié)的兼顧,教學(xué)符合從感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)的認(rèn)知規(guī)律,從而幫助學(xué)生完成知識(shí)的學(xué)習(xí)和能力的提升,改善了教學(xué)質(zhì)量,切實(shí)提高了學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。實(shí)踐證明學(xué)生學(xué)習(xí)興趣明顯提高,教學(xué)效果良好。
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關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);教學(xué)改革;教學(xué)手段
中圖分類(lèi)號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文章編號(hào):1672-5913(2009)04-0050-02
1 引言
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)課程體系中一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程,ACM/IEEE CC-2004將它列為核心課程之首。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)前承高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)和離散數(shù)學(xué),后接操作系統(tǒng)、編譯原理、數(shù)據(jù)庫(kù)原理等專(zhuān)業(yè)課程,為研制開(kāi)發(fā)各種系統(tǒng)和應(yīng)用軟件奠定理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。因此數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)與計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)計(jì)劃的成敗有著非常大的關(guān)系。然而在該課程的教學(xué)過(guò)程中,學(xué)生普遍反映學(xué)習(xí)起來(lái)非常困難,教師也感覺(jué)教學(xué)效果不盡如人意。如何教好這門(mén)課程是擺在我們面前的一個(gè)研究課題。
筆者作為該課程的主講教師,深感責(zé)任之重大,所以一直密切關(guān)注該課程教改理念與經(jīng)驗(yàn),以期借鑒過(guò)來(lái)最大限度提高教學(xué)效果。目前關(guān)于該課程教改方面文章很多,包含了教學(xué)各部分:有關(guān)于教材的,有關(guān)于課堂教學(xué)的,有關(guān)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的,有關(guān)于課程輔導(dǎo)的,有關(guān)于教學(xué)效果評(píng)價(jià)的等等。特別是課堂教學(xué)方面,提出了很多新的教學(xué)方法和教學(xué)手段。下面筆者結(jié)合自己在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)中的一些體會(huì),談?wù)勛约簩?duì)目前教改的認(rèn)識(shí)。
2 教材選擇
教材選擇是實(shí)施該課程教學(xué)的第一步。目前《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》教材有采用C語(yǔ)言描述的,也有采用C++或Java描述的。選擇什么語(yǔ)言描述,主要看學(xué)生都學(xué)過(guò)哪些編程語(yǔ)言。在很多院校里學(xué)生學(xué)習(xí)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》之前只學(xué)習(xí)過(guò)C語(yǔ)言,如果非要趕潮流,選擇面向?qū)ο笳Z(yǔ)言,無(wú)疑會(huì)加大學(xué)習(xí)的難度。有些學(xué)校使用自己編寫(xiě)的教材,這是好事。但各學(xué)校師資水平參差不齊,并不適合推廣。編制的教材質(zhì)量到底怎么樣,應(yīng)組織同行專(zhuān)家進(jìn)行科學(xué)論證,如果草率拿學(xué)生做試驗(yàn),是不負(fù)責(zé)任的行為。目前國(guó)內(nèi)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》教材數(shù)不勝數(shù),但鮮有出清華嚴(yán)蔚敏、北大許卓群之在者。大多教材只是對(duì)內(nèi)容的順序作一些調(diào)整,刪去一些不講的內(nèi)容,再增加一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)新技術(shù)。筆者認(rèn)為,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)重在培養(yǎng)學(xué)生堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)理論知識(shí)、良好的抽象思維能力和良好的編程風(fēng)格,沒(méi)有必要非得接觸最前沿的技術(shù),即使需要,只要基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí),自學(xué)這些新技術(shù)也不是什么困難的事。教師應(yīng)注重通過(guò)基本理論的教學(xué),教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)的方法,而不應(yīng)企圖把所有內(nèi)容全部教給學(xué)生,這就是“授人以漁”的道理。將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和程序設(shè)計(jì)兩門(mén)課進(jìn)行融合,也是一條值得研究的思路。
3 課堂教學(xué)
3.1 充分利用第一次課
第一次課至關(guān)重要,教師應(yīng)通過(guò)第一節(jié)課對(duì)學(xué)生的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)有個(gè)大致了解,在培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣的同時(shí),還要給學(xué)生留下良好的第一印象,因?yàn)閷W(xué)生對(duì)教師的喜惡往往也影響著學(xué)生對(duì)該課程的喜惡。第一節(jié)課要盡量向?qū)W生解釋清楚為什么學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言后還要學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的重要性,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要研究?jī)?nèi)容是什么;告訴學(xué)生一開(kāi)始學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)感覺(jué)有些困難是正常的,鼓勵(lì)他們努力克服困難;公開(kāi)教師的聯(lián)系方式,告訴學(xué)生老師喜歡而不是討厭他們提問(wèn)題。接下來(lái)通過(guò)幾個(gè)例子,帶學(xué)生簡(jiǎn)要回顧一下C程序設(shè)計(jì)中的一些重要概念,如數(shù)組、結(jié)構(gòu)體、指針、函數(shù)和遞歸。這些內(nèi)容是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的重要基礎(chǔ),但往往正是學(xué)生的薄弱之處。如果發(fā)現(xiàn)學(xué)生以上知識(shí)比較薄弱,以后在講解數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和訪(fǎng)問(wèn)方式時(shí)就要盡可能地詳細(xì)一點(diǎn)。最后要求學(xué)生利用課余時(shí)間重點(diǎn)復(fù)習(xí)這些內(nèi)容。
3.2 課前準(zhǔn)備
在這門(mén)課程中,有一些概念比較抽象,而算法正確選擇的前提在于對(duì)基本概念的把握,因此概念的講解一定要清楚、準(zhǔn)確。這就要求教師必須認(rèn)真?zhèn)湔n,查閱大量的參考資料。教師只有先對(duì)每個(gè)概念、原理進(jìn)行深刻理解,然后才有可能用學(xué)生易于接受的方式、簡(jiǎn)潔明了的語(yǔ)言去講解,并有目的地分散難點(diǎn)、化難為易。除了查閱資料,我還下載了好幾個(gè)大學(xué)的教學(xué)視頻,通過(guò)觀看這些視頻,學(xué)習(xí)他們教學(xué)中的長(zhǎng)處,感覺(jué)頗有收獲。
3.3 教學(xué)方法
教改先驅(qū)們提出了很多好的教學(xué)方法,具有重要的借鑒價(jià)值,如發(fā)現(xiàn)型教學(xué)法、啟發(fā)式教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)法、討論式教學(xué)法、案例教學(xué)法等等。但有些文章片面強(qiáng)調(diào)某一種教學(xué)方法,還有些文章認(rèn)為傳統(tǒng)的教學(xué)方法就是滿(mǎn)堂灌、填鴨式,給人感覺(jué)教改前就沒(méi)有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)講得好的教師,這都是有失偏頗的。比如案例教學(xué)法雖然效果好但比較費(fèi)時(shí),由于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課時(shí)有限,因此并不適合經(jīng)常使用。美國(guó)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)也是以教師講授為主,而不是以課堂討論為主。“教學(xué)有法,教無(wú)定法”,每種方法只適合應(yīng)用于某些特定的情形,教師應(yīng)該根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)對(duì)象的不同,靈活采取適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法。
3.4 教學(xué)手段
許多老師利用多媒體課件等現(xiàn)代化教學(xué)手段極大提高了課程的教學(xué)效果。但我發(fā)現(xiàn),有的老師過(guò)于依賴(lài)這些手段,一說(shuō)起黑板加粉筆的傳統(tǒng)教學(xué)手段就覺(jué)得必定呆板、沉悶、被動(dòng),并加以排斥。盡管多媒體教學(xué)具有知識(shí)信息量大、內(nèi)容豐富生動(dòng)的特點(diǎn),但不利于教師的即興發(fā)揮,而這恰是黑板加粉筆的長(zhǎng)處。此外數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中絕大部分算法長(zhǎng)度都超過(guò)一個(gè)頁(yè)面,在教學(xué)中需要反復(fù)切換,影響了知識(shí)的聯(lián)結(jié)。因此我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中應(yīng)該把現(xiàn)代化教學(xué)手段和傳統(tǒng)教學(xué)手段有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。例如在講二叉樹(shù)遞歸遍歷算法時(shí),為了消除學(xué)生對(duì)遞歸算法的神秘感,可以先結(jié)合一個(gè)簡(jiǎn)單的例子,將遞歸算法在黑板上層層展開(kāi),然后再使用計(jì)算機(jī)演示遞歸過(guò)程,這比直接演示更易于理解,因?yàn)楹芏鄬W(xué)生即使看著遞歸的執(zhí)行流程也難以理解為什么會(huì)這樣執(zhí)行。還有些老師在教學(xué)中過(guò)于追求形象化,我認(rèn)為沒(méi)有必要。對(duì)于本身并不復(fù)雜的算法,如果非要形象化,反而不利于培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力,進(jìn)而淪落為著名計(jì)算學(xué)科專(zhuān)家Dijkstra所批評(píng)的幼稚化。教師在制作CAI課件時(shí)應(yīng)謹(jǐn)記它只是起輔助作用,不應(yīng)該也不可能完全替代傳統(tǒng)教學(xué)手段。馮搏琴教授在文獻(xiàn)中詳細(xì)說(shuō)明了運(yùn)用多媒體課件授課的六元素和四大忌,具有極大的指導(dǎo)意義。
4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)
實(shí)驗(yàn)教學(xué)是課堂教學(xué)的一種延伸,通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué),學(xué)生不僅對(duì)所學(xué)知識(shí)加深了理解,更重要的是培養(yǎng)了學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。實(shí)驗(yàn)題目應(yīng)精心選擇,對(duì)于必做題,難度不能太大,要讓絕大多數(shù)學(xué)生通過(guò)自己的努力,或在指導(dǎo)教師稍許指點(diǎn)下就可以完成,如果難度太大,學(xué)生上機(jī)實(shí)踐的興趣必然急劇下降。對(duì)于編程能力較好的學(xué)生,可以鼓勵(lì)他們?nèi)L試難度稍大的選做題。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中用類(lèi)C語(yǔ)言來(lái)描述算法,并且只描述出其主體部分,其它部分則不做重要介紹,甚至忽略掉,這對(duì)于剛剛接觸這門(mén)課的學(xué)生來(lái)說(shuō),總有一種不知所措的感覺(jué),所以我在前幾個(gè)算法講解中,盡量將其以程序形式給出,然后再與算法進(jìn)行對(duì)比,這樣上機(jī)時(shí)就不會(huì)有學(xué)生將算法照抄一遍,然后委屈地問(wèn)為什么不能運(yùn)行了。前幾次主要是驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn),等學(xué)生適應(yīng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編程后,再做一些設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)較少,應(yīng)要求學(xué)生在課下做好準(zhǔn)備,上機(jī)時(shí)主要讓教師驗(yàn)收程序或問(wèn)一些自己解決不好的問(wèn)題,這一點(diǎn)大部分學(xué)生都可以做到。由于高校擴(kuò)招,每批上機(jī)學(xué)生數(shù)較多,還是有些學(xué)生的問(wèn)題不能得到及時(shí)解決,可通過(guò)電子郵件等方式給他們提供幫助。
5 作業(yè)及講解
很多學(xué)生反映上課能聽(tīng)懂,但一旦讓他們自己設(shè)計(jì)算法時(shí)就不知所措了。經(jīng)過(guò)了解,我覺(jué)得他們大多心里知道如何去解決問(wèn)題,但就是不知道如何用類(lèi)C語(yǔ)言表達(dá)出來(lái)。我一開(kāi)始布置的作業(yè)題一般都是對(duì)課本算法的變形,這個(gè)難度要小一些。比如在學(xué)完“將兩個(gè)非遞減的有序表合并成一個(gè)非遞減的有序表”后,我就讓他們?cè)O(shè)法修改課本算法,實(shí)現(xiàn)將兩個(gè)非遞減有序表合并成一個(gè)非遞增的有序表(順序?qū)崿F(xiàn)和鏈?zhǔn)綄?shí)現(xiàn))。對(duì)于難度大一些的習(xí)題,適當(dāng)給一些提示。講解作業(yè)時(shí),應(yīng)盡量采取“現(xiàn)場(chǎng)編寫(xiě)算法”的形式,將自己的思想表達(dá)成類(lèi)C語(yǔ)言的每一個(gè)過(guò)程展現(xiàn)給學(xué)生,并讓學(xué)生參與其中。
關(guān)鍵詞:研究型教學(xué);數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);創(chuàng)新能力
中圖分類(lèi)號(hào):TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B
文章編號(hào):1672-5913(2007)02-0055-03
研究型教學(xué),就是以素質(zhì)教育為主,通過(guò)研究型課程的建設(shè)和教學(xué),使學(xué)生提高基本素質(zhì)、夯實(shí)基本知識(shí)、培養(yǎng)基本能力、提高基本技能;教學(xué)方法由傳統(tǒng)的“注入式知識(shí)教育”,轉(zhuǎn)變?yōu)檫m應(yīng)知識(shí)經(jīng)濟(jì)要求的“研究式素質(zhì)教育”;授課方式要由“連續(xù)型細(xì)節(jié)式授課”,轉(zhuǎn)變?yōu)椤疤S型平臺(tái)式授課”;教學(xué)形式要由“單一的課堂教學(xué)”,轉(zhuǎn)化為“多形式的互動(dòng)交流”;教學(xué)氛圍要有濃烈的研究氣氛。
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是一門(mén)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的核心課程,它在整個(gè)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)教學(xué)體系中處于舉足輕重的地位。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的學(xué)習(xí)過(guò)程不僅是訓(xùn)練學(xué)生研究和設(shè)計(jì)算法以及編寫(xiě)復(fù)雜程序的過(guò)程,同時(shí)也是培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)抽象能力從而提高學(xué)生的研究水平和創(chuàng)新能力的過(guò)程。因此在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中實(shí)施研究型教學(xué)法是非常必要的。
1開(kāi)展研究型教學(xué)法的原則
研究型教學(xué)法,是相對(duì)于以單向知識(shí)傳授為主的教學(xué)型教學(xué)法提出的一種融合教學(xué)與研究為一體的新型教學(xué)法。研究型教學(xué)法認(rèn)為教育者應(yīng)建立一種合適的體系,采用一種合適的模式,激勵(lì)、引導(dǎo)和幫助學(xué)生去主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題,并在這樣的“探究”過(guò)程中獲取知識(shí)、訓(xùn)練技能、培養(yǎng)能力、發(fā)展個(gè)性。研究型教學(xué)法以學(xué)生及其探究式學(xué)習(xí)為主體,以培養(yǎng)和提高他們的研究和創(chuàng)新能力為目標(biāo),很好地體現(xiàn)了指導(dǎo)與自主、規(guī)定與開(kāi)放、統(tǒng)一與多樣、理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合和辨證統(tǒng)一的教育指導(dǎo)思想。蘇霍姆林斯基的研究型教學(xué)法認(rèn)為,應(yīng)該遵循教師的主導(dǎo)作用與學(xué)生主體作用對(duì)立統(tǒng)一、相互制約的規(guī)律,體現(xiàn)啟發(fā)發(fā)現(xiàn)式教學(xué)的指導(dǎo)思想,實(shí)現(xiàn)教學(xué)的民主化原則和主體性原則,充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位,極大地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)在興趣和成就動(dòng)機(jī),調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性,使學(xué)生真正成為一個(gè)學(xué)習(xí)者、思考者和發(fā)現(xiàn)者,從而能夠生動(dòng)、活潑地全面發(fā)展。教師的任務(wù)就是指導(dǎo)學(xué)生的腦力勞動(dòng),讓學(xué)生學(xué)會(huì)思考,進(jìn)行研究性的活動(dòng)。研究型教學(xué)是高等教育發(fā)展的必然趨勢(shì)。
2數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中研究型教學(xué)法的實(shí)踐
2.1 轉(zhuǎn)變教學(xué)模式
研究型教學(xué)模式是將過(guò)去傳授式教學(xué)轉(zhuǎn)化為交互式的教學(xué),使教師成為課程教學(xué)中的引導(dǎo)者,學(xué)生成為主動(dòng)的思考者和積極的參與者,充分體現(xiàn)教師的主導(dǎo)地位和學(xué)生的主體地位,改變過(guò)去“什么是什么”式的教學(xué)。在研究型教學(xué)中,被強(qiáng)調(diào)的是教學(xué)的過(guò)程而不是結(jié)果。即通過(guò)問(wèn)題,并且以動(dòng)態(tài)的、遞進(jìn)的問(wèn)題去引導(dǎo)學(xué)生思考和參與。例如在學(xué)習(xí)深度優(yōu)先遍歷算法之后,引導(dǎo)學(xué)生自主思考什么是廣度優(yōu)先遍歷算法,比較圖的深度優(yōu)先遍歷算法與廣度優(yōu)先算法的異同,設(shè)問(wèn)應(yīng)采用何種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)廣度優(yōu)先遍歷算法中鄰接點(diǎn)的依次訪(fǎng)問(wèn),等等。通過(guò)這些啟發(fā)性問(wèn)題,引導(dǎo)學(xué)生積極思考和探究,讓學(xué)生自覺(jué)地將獨(dú)立的問(wèn)題串起來(lái),尋找并建立它們的聯(lián)系,從而加深對(duì)算法的理解,培養(yǎng)分析問(wèn)題和綜合問(wèn)題的能力。
2.2 豐富已有的教學(xué)方法和手段
以多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為依托,采用現(xiàn)代教學(xué)方法和實(shí)現(xiàn)手段,制作高質(zhì)量的多媒體課件、算法動(dòng)態(tài)演示系統(tǒng)和交互式的教學(xué)網(wǎng)站,豐富已有的教學(xué)方法和手段。教師和學(xué)生之間除了課堂交流外,可以充分利用Internet等條件進(jìn)行交流與溝通。教師將備課筆記、作業(yè)、參考資料等放在教學(xué)網(wǎng)站上供學(xué)生隨時(shí)查閱,也可以將研究心得和教學(xué)體會(huì)于網(wǎng)站,而學(xué)生則可以通過(guò)BBS提出問(wèn)題或建議,各抒己見(jiàn),形成一個(gè)輕松活潑的研究型學(xué)習(xí)氛圍。例如某學(xué)生在網(wǎng)站論壇上發(fā)表《最小生成樹(shù)的算法與單源最短路徑問(wèn)題算法之比較》的帖子之后,一周內(nèi)就有一百多條跟帖。
2.3 注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)集中反映了課程的典型方法和基本技術(shù)。我們?cè)跀?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)方面,除了加大實(shí)驗(yàn)課教學(xué)時(shí)數(shù)外,還根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以及學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)程,設(shè)置了驗(yàn)證型、設(shè)計(jì)型和綜合型三個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn),即根據(jù)已有的算法進(jìn)行實(shí)現(xiàn),驗(yàn)證算法的有效性和可行性。例如線(xiàn)性鏈表的刪除與插入操作、Prim算法實(shí)現(xiàn)最小生成樹(shù)等。設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)則要求學(xué)生根據(jù)問(wèn)題提出算法和采用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并實(shí)現(xiàn)。例如判定某有向圖是否有回路、游覽公園的每個(gè)景點(diǎn)問(wèn)題等。而綜合性實(shí)驗(yàn)給定的問(wèn)題更加注重綜合性,涉及更多的算法和更多的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。將三個(gè)層次實(shí)驗(yàn)的難易程度進(jìn)行合理設(shè)置,不僅可以鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力,而且還培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合分析能力。
2.4 以研究促進(jìn)教學(xué)
研究型教學(xué)要求教學(xué)和研究有機(jī)的結(jié)合,以研究促進(jìn)教學(xué),堅(jiān)持用高水平研究帶動(dòng)高質(zhì)量教學(xué)。因此教師不能只滿(mǎn)足于依照一成不變的教材“完成”教學(xué)任務(wù),而要通過(guò)繼續(xù)學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)的途徑不斷更新自己的知識(shí)結(jié)構(gòu),使自己處于學(xué)科的前沿。首先是要對(duì)課程進(jìn)行研究,通過(guò)對(duì)課程和教材的研究來(lái)提高教學(xué)水平和質(zhì)量,注重跟蹤和學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的最新教學(xué)和教材成果;其次要擔(dān)負(fù)具有一定創(chuàng)新性的研究課題,力爭(zhēng)成為本學(xué)科的學(xué)術(shù)骨干乃至學(xué)術(shù)帶頭人,使研究與教學(xué)真正地結(jié)合起來(lái),從而在向?qū)W生傳授基本知識(shí)和新知識(shí)的同時(shí),提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。
2.5 協(xié)同學(xué)習(xí)
研究型教學(xué)鼓勵(lì)學(xué)生間的協(xié)同學(xué)習(xí)、合作研究。強(qiáng)調(diào)通過(guò)小組學(xué)習(xí)的方式,加強(qiáng)合作交流,共同學(xué)習(xí),達(dá)到教學(xué)相長(zhǎng)、學(xué)學(xué)相長(zhǎng)的目的。把學(xué)生劃分為學(xué)習(xí)小組,參與一些課堂討論、綜合性實(shí)驗(yàn)甚至是研究課題。小組內(nèi)學(xué)生一起學(xué)習(xí),共同研究,各盡其責(zé),協(xié)同合作,培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。學(xué)習(xí)小組的協(xié)作同時(shí)還可以擴(kuò)展學(xué)生的思維方法,使學(xué)生有了更多的主動(dòng)學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。
2.6 建設(shè)開(kāi)放式、立體化的教材體系
開(kāi)展研究型教學(xué)離不開(kāi)教材體系的建設(shè),教材體系的建設(shè)應(yīng)該摒棄封閉式的“一本教科書(shū)”傳統(tǒng),提倡開(kāi)放式教材。開(kāi)放式教材應(yīng)該是在采用最新的優(yōu)秀中文教材的同時(shí),精選全球范圍內(nèi)權(quán)威機(jī)構(gòu)出版的或知名大學(xué)選用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教科書(shū)為參考教材。同時(shí)開(kāi)放式教材要求應(yīng)該方便更新。比如國(guó)內(nèi)外大學(xué)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的聯(lián)機(jī)電子教學(xué)素材,這些電子素材本身都是經(jīng)過(guò)教師精心選擇并統(tǒng)一編碼,內(nèi)容上體現(xiàn)基礎(chǔ)性、先進(jìn)性和前瞻性。同時(shí)力求反映多家學(xué)術(shù)流派,內(nèi)容體現(xiàn)“開(kāi)放性”,可以隨技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步及時(shí)得到更新擴(kuò)充。還應(yīng)注重技術(shù)的時(shí)新性,例如C++描述的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教材,將C++提供的面向?qū)ο缶幊毯头盒途幊痰裙δ軓?qiáng)大的抽象方法引入到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中,可使教學(xué)和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)緊密結(jié)合,從而增強(qiáng)傳統(tǒng)課程的實(shí)用性。
另外一方面,教材體系的建設(shè)還應(yīng)改變傳統(tǒng)上局限于“紙介質(zhì)知識(shí)”和“課堂教學(xué)”的做法,建設(shè)立體化的教材體系。例如,教材體系除了教科書(shū)、實(shí)驗(yàn)習(xí)題用書(shū)以及參考教材之外,同時(shí)還應(yīng)配有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)網(wǎng)站和多媒體資料等。這些立體化的教材可以從不同視角,在任何空間和時(shí)間內(nèi),利用不同媒體為授課者提供教學(xué)依據(jù),為不同學(xué)習(xí)者提供最佳學(xué)習(xí)環(huán)境,以此激發(fā)學(xué)生內(nèi)在的學(xué)習(xí)動(dòng)力,使教學(xué)發(fā)揮最大的效能。
2.7 建立多元評(píng)價(jià)體系
教學(xué)評(píng)價(jià)體系是整個(gè)研究型教學(xué)環(huán)節(jié)的重要組成部分。如何全面、科學(xué)地評(píng)價(jià)教學(xué)對(duì)教師與學(xué)生都會(huì)產(chǎn)生極大的影響。研究型教學(xué)的實(shí)施必須建立多元化的教學(xué)評(píng)價(jià)體系,使之成為提高教學(xué)質(zhì)量的有效手段。以前,我們絕大多數(shù)都用一次期終考試決定學(xué)生一個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)成績(jī)。事實(shí)上,這種單一的終結(jié)性評(píng)價(jià)是不全面、不客觀的,甚至?xí)靷麑W(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。因此,我們應(yīng)該對(duì)學(xué)生整個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行全面考察,綜合評(píng)估。如學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、課堂表現(xiàn)、自主學(xué)習(xí)、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神等。然后,將這些過(guò)程性的評(píng)價(jià)與期終評(píng)價(jià)結(jié)合在一起,確定學(xué)生一個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)質(zhì)量。例如學(xué)習(xí)態(tài)度是根據(jù)出勤率和作業(yè)的態(tài)度進(jìn)行評(píng)價(jià)的,權(quán)值設(shè)為10%;課堂表現(xiàn)和自主學(xué)習(xí)主要反映在課堂上對(duì)問(wèn)題的回答以及主動(dòng)提問(wèn)等,占10%;實(shí)踐能力主要依據(jù)實(shí)驗(yàn)的每個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)評(píng)定的,由驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)按權(quán)求和而得,在最終成績(jī)中占40%;期終考試的成績(jī)占40%;創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)精神貫穿于每個(gè)環(huán)節(jié)的評(píng)價(jià)過(guò)程中。
3結(jié)束語(yǔ)
在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中應(yīng)用研究型教學(xué)法不僅可以使學(xué)生掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí)、主要的算法思想,而且培養(yǎng)了學(xué)生的知識(shí)遷移能力,獲取新知識(shí)的方法,培養(yǎng)了學(xué)生的探索精神、團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神與創(chuàng)新能力。教師不僅是對(duì)學(xué)生授之以“魚(yú)”,更應(yīng)授之以“漁”。通過(guò)研究型教學(xué),激發(fā)學(xué)生的求知欲、創(chuàng)新欲和探索精神。
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論文關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 雙語(yǔ) 教學(xué) 師資 方法
論文摘要:我校(包頭師范學(xué)院)目前還未實(shí)施雙語(yǔ)教學(xué),文章提出在我校開(kāi)展數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程雙語(yǔ)教學(xué)在師資、學(xué)生水平等方面存在的問(wèn)題,進(jìn)而給出了在培養(yǎng)師資、教學(xué)實(shí)施等方面解決問(wèn)題的思路和辦法。
關(guān)于雙語(yǔ)教學(xué)的重要性,國(guó)家教育部早在2001年《關(guān)于加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見(jiàn)》中就提到本科教育要?jiǎng)?chuàng)造條件使用英語(yǔ)等外語(yǔ)進(jìn)行公共課和專(zhuān)業(yè)課教學(xué),使外語(yǔ)教學(xué)課程達(dá)到所開(kāi)課程的5%~10%。2007年《關(guān)于進(jìn)一步深化本科教學(xué)改革全面提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見(jiàn)》中再次提及要“鼓勵(lì)開(kāi)展雙語(yǔ)教學(xué)工作,提高大學(xué)生的專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)水平和能力”。
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的核心課程,主要討論各種數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)及相關(guān)運(yùn)算。做為一門(mén)活躍的學(xué)科,我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比有較大差距,新內(nèi)容、新成果往往會(huì)在英文原版教材中率先得到反映,以該課程做為切入點(diǎn)開(kāi)展雙語(yǔ)教學(xué),對(duì)提高學(xué)生的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)和英語(yǔ)應(yīng)用能力更有裨益。
1 目前存在的主要問(wèn)題
1.1 雙語(yǔ)師資方面
承擔(dān)雙語(yǔ)教學(xué)課程的教師需要具備深厚的專(zhuān)業(yè)功底還要有較好的英語(yǔ)口語(yǔ)表達(dá)和交流能力,能熟練應(yīng)用兩種語(yǔ)言進(jìn)行教學(xué)。從全國(guó)來(lái)看,完全符合雙語(yǔ)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的老師不多。就我校的情況來(lái)看,目前,在我校擔(dān)任“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)的老師還是中文教學(xué),英語(yǔ)整體水平不高。同其它一類(lèi)學(xué)校相比,無(wú)論從雙語(yǔ)教學(xué)的師資水平、師資培養(yǎng)和師資引進(jìn)方面,我校還有較大的差距。
1.2 學(xué)生方面
近年來(lái),由于高校擴(kuò)招和錄取率的提高導(dǎo)致學(xué)生素質(zhì)整體下滑,學(xué)生的外語(yǔ)水平參差不齊,我校做為西部的二類(lèi)院校,情況更是如此。此外,習(xí)慣母語(yǔ)授課、長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)外語(yǔ)教育體制下培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生聽(tīng)說(shuō)能力差等問(wèn)題都是實(shí)施雙語(yǔ)教學(xué)前需要思考的。
1.3 相關(guān)配套
雙語(yǔ)教學(xué)的實(shí)施是一個(gè)周密細(xì)致的工程。根據(jù)我校計(jì)算機(jī)相關(guān)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方案和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)要求及雙語(yǔ)教學(xué)的特定要求,在充分調(diào)查了解師資和學(xué)生的情況下,要制定符合教學(xué)要求的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的雙語(yǔ)教學(xué)大綱、雙語(yǔ)教學(xué)計(jì)劃,選定適合的雙語(yǔ)教材、制作或選用適合的英文課件等。英文習(xí)題、英文實(shí)踐題目、英文試卷等相關(guān)教學(xué)資源都未做好充分的準(zhǔn)備。
此外,在教學(xué)方式、考試方式、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、教學(xué)評(píng)價(jià)等方面都要根據(jù)教學(xué)大綱制定詳盡的規(guī)范和要求。
2 解決的問(wèn)題的思路
2.1 雙語(yǔ)師資的培養(yǎng)
雙語(yǔ)教學(xué)成敗的關(guān)鍵在師資,雙語(yǔ)教學(xué)的師資來(lái)源主要有以下幾種途徑:① 如華南理工大學(xué)國(guó)家示范性軟件學(xué)院等一類(lèi)大學(xué),聘請(qǐng)國(guó)外專(zhuān)家或歸國(guó)華人等國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀人才擔(dān)任雙語(yǔ)教師,這些具有較高學(xué)術(shù)造詣和國(guó)外背景,又體現(xiàn)工業(yè)化背景師資隊(duì)伍對(duì)雙語(yǔ)教學(xué)的成功起了決定性的作用。就我校目前的發(fā)展水平來(lái)看,這個(gè)途徑行不通;② 校內(nèi)選拔,自己培養(yǎng)。選拔專(zhuān)業(yè)水平高、責(zé)任心強(qiáng)、教學(xué)效果好、英語(yǔ)口語(yǔ)表達(dá)能力強(qiáng)的教師但任雙語(yǔ)課程的主講教師,定期在校內(nèi)及在相關(guān)院校交流學(xué)習(xí),定期輸送教師到國(guó)外進(jìn)行雙語(yǔ)教學(xué)的培訓(xùn)。做好這一點(diǎn),經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)期,我校會(huì)培養(yǎng)出自己的合格的雙語(yǔ)教師。
2.2 學(xué)生方面
雙語(yǔ)教學(xué)的過(guò)程中必須要重視學(xué)生的個(gè)體差異,針對(duì)學(xué)生英語(yǔ)水平參差不齊的情況,可采取以下措施:① 注意培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,興趣是最好的老師。如果學(xué)生對(duì)一門(mén)課程建立了濃厚的學(xué)習(xí)興趣,就會(huì)具有主動(dòng)學(xué)習(xí)的精神和學(xué)好這門(mén)課程的動(dòng)力。教師的個(gè)人魅力和專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)是影響學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的重要因素之一,這就要求教師不僅專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)高,而且愿意為雙語(yǔ)教學(xué)作出更多努力,深刻領(lǐng)會(huì)概念實(shí)質(zhì),深入淺出地講解教學(xué)內(nèi)容,關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和對(duì)課程學(xué)習(xí)的反饋,使學(xué)生能感受到學(xué)習(xí)的樂(lè)趣。此外,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容眾多,許多成果源于世界著名計(jì)算機(jī)科學(xué)大師的創(chuàng)新。教師在教學(xué)中注意引導(dǎo),讓學(xué)生感受到經(jīng)典的分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的邏輯思維,引導(dǎo)學(xué)生在理解的基礎(chǔ)上積極創(chuàng)新,也會(huì)提升學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)興趣。② 采用分級(jí)教學(xué)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程本身比較難學(xué),再加入雙語(yǔ)教學(xué),對(duì)于一些學(xué)生一定吃不消,可考慮分級(jí)教學(xué)。根據(jù)考核學(xué)生的英語(yǔ)水平、根據(jù)教學(xué)要求等分漢授和雙語(yǔ)授課兩個(gè)班。
2.3 教材方面
雙語(yǔ)教學(xué)的學(xué)校、師資、學(xué)生的整體水平?jīng)Q定了在雙語(yǔ)教材的選擇上會(huì)有很大的差異。一類(lèi)大學(xué)多數(shù)采用的是英文原版教材,如華南理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院采用Clifford A. Shaffer:A Practical Induction to Data Structures and Algorithm Analysis, Publishing House of Electronics Industry;東南大學(xué)的計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系采用Computer Science Express 版的國(guó)際著名原版英文教材Fundamentals of Data Structure in C++。根據(jù)我校的實(shí)際情況,適合的教材策略應(yīng)該是選用中英文雙語(yǔ)經(jīng)典教材配合使用,如國(guó)家教育部推薦的信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)雙語(yǔ)教學(xué)國(guó)外經(jīng)典原版教材Robert L. Kruse Data Structures and Program Design in C++,這樣的對(duì)照教材,便于學(xué)生理解,特別是在雙語(yǔ)教學(xué)啟動(dòng)階段。 轉(zhuǎn)貼于 2.4 其它幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)
2.4.1 客觀科學(xué)制定課程大綱
要在充分調(diào)研數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)要求的基礎(chǔ)上, 根據(jù)我校計(jì)算機(jī)相關(guān)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方案及本課程在整個(gè)專(zhuān)業(yè)課程體系中的作用,并考慮雙語(yǔ)教學(xué)的特定要求, 制定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程雙語(yǔ)教學(xué)大綱, 大綱應(yīng)強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)基本概念與方法的理解, 注重培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考解決問(wèn)題的能力。
2.4.2 加強(qiáng)多媒體教學(xué)
面對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中大量的經(jīng)典、難理解的算法,加之雙語(yǔ)教學(xué),必定會(huì)增加學(xué)生學(xué)習(xí)理解的難度。可以試想這樣一種教學(xué)情境:在講授新算法之前,先播放相關(guān)動(dòng)畫(huà)及相關(guān)媒體資源,使學(xué)生對(duì)此算法先有感性認(rèn)識(shí),然后教師提出問(wèn)題,使學(xué)生帶著問(wèn)題聽(tīng)課,這樣的親近的教學(xué)手段,有利于減少對(duì)陌生算法的排斥,加深加快對(duì)算法的理解。目前,要做的工作一是對(duì)自做的好的中文多媒體課件做翻譯,二是下載最新的國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀的多媒體課件。
2.4.3 雙語(yǔ)并用
雙語(yǔ)教學(xué)并非只能用英語(yǔ)教學(xué),在講授課程內(nèi)容時(shí),考慮到我校學(xué)生的外語(yǔ)水平,對(duì)于課程中涉及到的重要概念、術(shù)語(yǔ),做到使用英語(yǔ)講授,使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中逐步具備計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)的語(yǔ)言?xún)?yōu)勢(shì)。對(duì)于較難的算法可穿插使用漢語(yǔ),注意使用簡(jiǎn)單句和專(zhuān)業(yè)詞匯,避免使用過(guò)多的定語(yǔ)和復(fù)雜的從句,教師可充分利用非語(yǔ)言行為,直觀、形象地提示和幫助學(xué)生理解教學(xué)內(nèi)容,降低學(xué)生在英語(yǔ)理解上的難度。同時(shí)還要隨時(shí)根據(jù)學(xué)生掌握的程度,調(diào)整英文和中文的授課比例。
2.4.4 注重實(shí)踐環(huán)節(jié)
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,實(shí)踐環(huán)節(jié)必不可少。雙語(yǔ)環(huán)境下的實(shí)踐還要做到:用英語(yǔ)描述實(shí)踐的作業(yè)、全英文的實(shí)驗(yàn)軟件環(huán)境、學(xué)生分組協(xié)作完成、英語(yǔ)提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告,如此,一是鍛煉學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力,二是鍛煉學(xué)生的英語(yǔ)表述能力。考慮到學(xué)生不同的層次水平,在實(shí)驗(yàn)題目上也可分難易層次,使全部學(xué)生都可在實(shí)踐中得到適合的鍛煉。
3 結(jié)論
雙語(yǔ)教學(xué)是專(zhuān)業(yè)教學(xué)發(fā)展的趨勢(shì),無(wú)論對(duì)教師還是學(xué)生都需要一個(gè)逐步適應(yīng)的過(guò)程。就我校的目前的情況來(lái)看,開(kāi)展數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的雙語(yǔ)教學(xué),要充分認(rèn)識(shí)以上需要著手解決的問(wèn)題,待各方面條件成熟,可以考慮開(kāi)設(shè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的雙語(yǔ)教學(xué)。
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