數據結構精品課程的組織與建設

1、數據結構精品課程的組織與建設 精品課程建設是教育部“高等學校教學質量與教學改革工 程”的重要組成部分， 是貫徹落實 教育部關于加強高等學校本 科教學工作提高教學質量的若干意見 精神， 進一步更新教育觀 念，提高教學質量和人才培養(yǎng)質量的關鍵 1 。精品課程建設是 教育新理念的體現(xiàn)， 是新時代教學手段的具體運用， 是各種教學 資源的開發(fā)與整合，是學生自主學習、探究學習的窗口，是實施 素質教育的新途徑 2 。精品課程的建設有利于優(yōu)質教育資源的 傳播和利用，也是我國教育事業(yè)的一次大的改革 3 。如何正確 理解精品課程內涵、 探索實現(xiàn)精品課程的科學途徑， 對確保這一 質量工程的順利進行具有重要意義 1

2、。 數據結構是計算機專業(yè)的核心基礎理論課， 在整個專業(yè)知識 體系中占據非常重要的地位 4 。通過學習數據結構課程，不僅 要為后續(xù)課程打好基礎， 而且要進一步提高學生的數據抽象能力 和程序設計能力。數據結構課程概念多、方法多、邏輯性強、實 踐性強， 這些特點決定了教與學的難度大， 其教學水平和效果又 將直接影響后續(xù)課程的學習以及學生程序設計實踐能力的提高 5 。但是許多學生對于數據結構的概念、知識理解不夠，思考 分析能力還處于一個較低的水平， 所以不少學生反應數據結構是 比較難學的一門課 6 。這些年來，我校各級領導對數據結構課 程非常重視，加大力度進行組織建設，特別是在教學內容組織、 師資隊伍

3、建設、 教學模式改革、 實踐環(huán)節(jié)加強以及共享資源的開 發(fā)等方面，具體論述如下。 1 教學內容的組織 數據結構作為計算機專業(yè)的核心基礎課， 主要思想是問題求 解的理論與方法、抽象和設計的理論與方法等 4 。于是我們將 課程內容分為概念表述、 構建數據模型、 算法設計與實現(xiàn) 3 個層 面，突出數據組織方法與算法的實現(xiàn)技術， 以適應不同層次的教 學需求。采用面向對象的思想方法介紹數據結構的相關理論與方 法，貫穿程序設計的思想觀點， 引入抽象數據類型的概念及其基 本性質，重點培養(yǎng)學生的數據抽象能力，突出構造性思維訓練， 強化程序抽象能力和數據抽象能力的培養(yǎng)。 在教學過程中， 我們圍繞抽象數據類型， 采

4、用面向對象的思 想觀點，從基本概念、基本結構、基本方法來講解教學內容，并 貫穿了計算機專業(yè)的一些問題求解方法。 使用熟悉的 C 語言作為 算法描述語言， 便于學生把注意力集中在算法的理解上。 通過給 出用 C 語言實現(xiàn)抽象數據類型的方法， 使數據結構的表示容易理 解。采用定義、存儲以及典型算法實現(xiàn)來展開教學內容，并引導 學生提高實際的應用能力。 我們在組織教學內容的時候注意知識點的前后呼應， 而不是 以簡單的流線形式呈現(xiàn) 7 。通過實踐證明，這樣可以幫助學生 在學習新知識的同時復習以前的知識。 例如有關排序知識， 在程 序設計課中已經學習了冒泡排序、 選擇排序， 在數據結構課中又 學習直接插入

5、排序、 希爾排序、 歸并排序、快速排序、 堆排序等； 這些排序算法可以應用于現(xiàn)實生活的很多地方，學生成績的排 序、大學食堂買飯菜的排隊等； 同學們在學習新的排序算法的同 時可以復習以前的排序算法； 還可以在自己熟悉的應用問題中實 現(xiàn)各種排序算法，并對它們分析比較，收到很好的教學效果。 2 師資隊伍的建設 教學質量的優(yōu)劣取決于課程負責人、 主講教師的教學水平和 整體的能力 8 。課程建設需要有一支結構合理、綜合能力強的 教學師資隊伍； 建設學術水平高、 教學水平高的師資隊伍是保證 課程教學質量的關鍵。 因此精品課程的建設過程也是篩選和培養(yǎng) 一流教學師資隊伍的過程。 通過精品課程的建設， 我們組建

6、了一 支由 8 名教師組成的結構合理、 綜合能力強的教學師資隊伍， 其 中高級職稱 3人，中級職稱 4人，初級職稱 1 人。教學隊伍中所 有老師具有碩士或博士學位；年齡呈現(xiàn)梯隊結構，其中30 歲以 下的 2人，40 歲以上的 2人。 本課程的教學師資隊伍中不但有主持過多項科研、 教研項目 的教授， 也有教學經驗豐富的主講教師， 并配有動手能力強的專 職實驗教師。在課程建設過程中注重對青年教師的培養(yǎng)，通過 “傳、幫、帶”的辦法，使青年教師走上主講教師的崗位，逐步 挑起教學重擔；鼓勵中青年教師參加相關領域的師資培訓學習、 參加科研和教研活動等，逐步提高他們的綜合能力。 3 教學模式的改革 我們主要

7、選擇并推廣精選案例 (Selected Cases) 、扼要講解 (Briefly Explain) 、任務驅動 (Task-Driven) 的教學模式，簡稱 SBT教學模式9。 第一步， 任課教師在深入鉆研數據結構教材的基礎上， 根據 課程的教學目的精心選擇教學案例。 所選案例既能反映教學內容 要表達的思想， 又能讓學生容易理解。 因此要求教師明確數據結 構課程的教學目的： 學生通過本課程的學習掌握如何根據問題的 需求合理地組織數據，在計算機中有效地存儲數據和處理數據 10 ；通過該課程的實踐環(huán)節(jié)，對學生進行程序設計的訓練，鞏 固加深對數據結構的理解，提高綜合運用本課程所學知識的能 力，培養(yǎng)

8、學生獨立思考、分析問題和解決問題的能力 11 。 第二步， 任課教師對教學內容進行概括， 結合教學案例進行 簡單扼要地分析講解，使學生理解有關概念、掌握有關操作。在 教學過程中注意啟發(fā)學生思考問題、 分析問題， 引導學生解決問 題，提高學生的實際動手能力。 第三步， 任課教師給學生布置具體課外任務， 通過學生獨立 完成具體的課外任務來實施教學。 其中課外任務的提出可以結合 學生的特點和興趣， 使學生按自己的需求去學習， 從而培養(yǎng)出獨 立思考、勇于創(chuàng)新的自學能力 12 。 例如在講解哈夫曼編碼的內容時， 我們一般先講一個簡單易 懂的實例。 學生很快就能理解哈夫曼樹的構造過程以及具體的哈 夫曼編碼

9、形成過程。 然后引導學生理解哈夫曼樹的存儲和哈夫曼 編碼的存儲。 在學生掌握了這些存儲結構之后， 再結合實例講解 哈夫曼樹的構造算法、 哈夫曼編碼的求解算法。 最后布置課后作 業(yè)完成一個求解哈夫曼編碼的實例程序， 大多數學生能夠按時完 成任務，教學效果良好。 4 加強實踐環(huán)節(jié) 數據結構實驗應能達到如下基本目標： 培養(yǎng)學生應用數據結 構基本知識來分析問題、 解決問題的綜合能力； 幫助學生建立計 算機問題求解的意識， 主要是通過認識數據結構在問題求解中的 地位來完成這種認識的建立； 訓練學生用系統(tǒng)的、 規(guī)范的觀點來 進行計算機問題的分析、設計、編碼等 13 。 首先，改善實驗條件。在各級領導的大力

10、支持下，我們更新 了計算機專業(yè)實驗機房； 實驗所需軟件都能在新學期開學之前完 成安裝調試； 每個實驗室配備一名維護人員， 負責實驗室的運行 與維護；設備完好率 99%以上，實驗開出率 100%。除了規(guī)定的上 機實驗以外，提倡學生自己課余時間上機練習。為此，學院設有 兩個開放實驗室， 配備專門的實驗指導老師對學生免費開放。 機 房內計算機專業(yè)學生身影不斷，有的在復習教師的課堂教學內 容，有的在閱讀網上的參考資料，有的在下載教師布置的作業(yè)， 有效促進了良好學風的形成。 其次，加強實驗管理。在開學之初，主講教師與各班學習委 員確認課內上機時間， 并通知到每一個學生， 實驗指導書、 教材、 習題集同時

11、發(fā)到每個學生。每個學生必須完成教學大綱規(guī)定的 8 個實驗項目，實驗成績占 30%；所有實驗實現(xiàn) 1 人 1 組；實驗前 安排 1 次答疑；學生上機前必須完成預習，寫出完整的源程序， 準備好上機步驟和調試數據。 在實驗過程中遇到學生提問時， 老 師給學生一些提示信息， 盡量讓學生自己將程序調試通過； 實驗 后要交實驗報告； 教師批改后評定成績， 不合格的學生必須重做。 第三，注重課程設計。課程設計是對所學知識的鞏固提 高，是培養(yǎng)科研能力的重要環(huán)節(jié)。 引導學生搞好課程設計的關鍵 是選好題目與做好課程設計的準備工作。 而課程設計題目的選擇 要和所學知識緊密聯(lián)系， 又與學生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)密切相關。 通 過課程設計積極引導學生參加課外科技活動、 校級省級程序設計 大賽、大學生創(chuàng)新項目的探索等，以提高學生程序設計能力。 5 共享資源的開發(fā) 建設精品課程的目的是通過為學生提供優(yōu)質的教學資源來 提高教育質量。 我們在課程建設中使用網絡技術手段， 建設了精 品課程網站。精品課程網站由以下幾個部分主成：課程介紹、課 程負責人、課程特 色、申報材料、教學大綱、課件與教案、教學錄像、教學論 壇等。其中課件與教案就是教師上課使用的課件和教案， 方便學 生在不同時間、 不同地點進行下載， 然后根據自己的需要進行自 主化的學習。任課教師還把自己的實驗程序、常見問題分析、習 題解答等內容放到網上