数据结构课程教学方法探讨

【摘 要】《数据结构》是软件工程专业的一门核心课程，也是培养学生程序设计能力的一门专业课。但这门课程比较抽象，学起来比较困难，因此本文从教学的角度出发，从教学内容、教学方法等方面进行了一些探讨。

【关键词】数据结构；教学内容；教学方法

数据结构课程是软件工程专业的一门专业基础课，其课程内容与软件工程专业的其他课程有着密切的关系，为进一步学习操作系统、编译原理、数据库等专业课奠定坚实的基础。该课程的特点是知识点多，概念之间联系紧密，算法抽象难懂，要求学生具有较强的逻辑思维能力，给学生学习带来一定困难，使用传统的教学模式，教学效果很不理想。本人从自己的教学体会出发，结合我校具体情况，对《数据结构》这门课程的教学方法进行了一些探讨。

一、学生学习情况分析

讲课不是教师的个人秀，而是让学生学到知识。任何一门课程，不仅要将知识传授给学生，还应该提高学生的各种能力。C语言程序设计是数据结构的基础课程，学生对它的掌握程度，关系到《数据结构》课程的教学效果。因此，上课之前，需要充分了解学生对C语言的掌握程度。对于大多数学生来说，对C语言的运用能力不是很强，如果直接对学生讲算法和程序，学生会感觉很吃力，跟不上教师的进度。《数据结构》课程主要运用C语言中的数组、函数、指针、结构体等知识点来分析问题、解决问题，因此，在讲授该课程之初，可以利用两个课时，对这些知识点进行复习。只有把这些知识点理解透彻了，才能进一步的学好《数据结构》课程。

二、分析教学任务与教学目的

数据结构课程的教学任务是让学生掌握一些最常用的数据结构，阐明数据结构内在的逻辑关系，讨论其在计算机中的存储表示，并结合各种典型应用说明其在进行各种运算（操作）时的动态性质及实际的执行算法。通过对不同存储结构和相应算法的对比以及上机编程练习，增强根据求解问题的性质选择合理的数据结构。

数据结构课程是一门实践性较强的专业基础课程，教学目的就是培养学生针对实际问题在数据结构的选择和应用、算法的设计及其实现以及程序设计方法等方面的基本技能。

三、归纳教学内容

数据结构课程的一个显著特点就是概念多。学生之所以感觉老师讲的内容都听懂了可就是不会编写算法，正是因为他们没有把握住这门课程的主线，没有把概念理出层次，而仅仅是孤立的认知，所以不懂得灵活的应用。

因此，理清主线、对于基本概念的正确理解是合理选择算法的前提。在此基础上，明确数据结构是指数据之间的关系，它包括数据之间的逻辑结构、数据在计算机中的存储结构和数据的基本运算等3个方面。数据的逻辑结构是指数据之间的逻辑关系，分为4种结构：集合、线性结构、树形结构和图形结构。数据的存储结构指数据在计算机中的存储形式，包括：顺序存储结构和链式存储结构。数据的基本运算：定位、插入、删除、更新。然后，讨论两种实际操作：查找和排序。最后，为了构造好的数据结构及实现，还需要考虑数据结构及算法实现的性能，即时间复杂度和空间复杂度。

讲解每一种数据结构时均贯穿这一主线，这样既保持了课程的逻辑性，又对课堂教学起到强化作用，加深理解和记忆。例如，讲解第三章的队列结构时，可以按照如下主线进行：队列是限定仅在表尾进行插入，在表头进行删除操作的线性表，又称为先进先出线性表；队列的逻辑结构是线性结构；队列的存储结构可以是顺序存储结构（称为顺序队列）或链式存储结构（称为链队列）；队列的基本运算为入队（插入）、出队（删除）等；基于顺序队列和链队列的各种算法实现性能（时间复杂度）的比较、各自适用的范围等；队列结构可以应用于解决叫号系统等实际问题。

四、教学方法的改进

现代的教育模式应该由“授之以鱼”转换为“授之以渔”，使学生不仅知其然，还要知其所以然。因此在教学中要着重体现启发式教学，除了详尽的讲解知识的内涵，还要将教学意图融入其中，在课堂教学中既能吸引学生的注意力，又能充分表达问题的实质。通过提出问题、分析问题、解决问题的过程，激发学生的学习兴趣，加深对知识的理解程度。例如讲解队列的顺序存储结构时，通过对顺序队列的特点的讲解，得出顺序队列存在假溢出的现象，由此提出问题：如何解决假溢出？进而对其进行分析，给出解决方案：将顺序队列当做首尾相连的表处理，从而引出循环队列。

在算法设计的讲授过程中，始终以问题为研究对象，按照上述问题求解的过程，找到每个关键问题的解决方法后，不要急于给出算法的程序代码，不管是什么语言，一旦将程序给出，就完全禁锢了学生的想象空间，学生只是一味的去理解程序的语句、过程和函数。因此在课堂教学中，凡讲解算法时，应采用“算法的求解思路”→“伪代碼描述”→“C语言描述”的三级模式描述算法，这样不仅解决了由于学生语言不足而影响算法掌握的难题，同时也给学生留下足够的发挥空间，培养了良好的解决实际问题习惯。

例如，讲解“在顺序表L中第i个位置之前插入新的元素x”算法时。首先利用自然语言描述算法思路如下：

①判断顺序表否满；

②定位参数i是否合法；

③最后一个元素～第i号元素依次后移一位；

④将元素x放入第i号位置；

⑤表长加1。

然后再将各步骤转换成C语言描述具体算法。

教师在授课时，可以使用案例式教学，适当介绍与课程知识的应用性相关的案例以引起学生的学习兴趣。例如，在讲解队列的入队、出队算法时，我们以去银行的ATM机取款为案例，引导学生给出入队、出队的算法思路，然后通过课件动态演示入队、出队的过程。通过案例引导学生，使学生更深刻、更快地理解算法，从而激发学生的学习兴趣，增强学生的信心。

五、加强实验教学

《数据结构》这门课程既要培养学生软件设计方面的理论水平，也要培养学生基本的上机动手能力。从本专业学生实际情况出发，总结多年教学经验，撰写了《数据结构实验指导书》。指导书内容详细，极大方便了学生学习，巩固了课堂教学效果。在实验选题上，考虑到学生的个体差异，将实验设置成不同的类型：必做和选做实验，前者目的在于帮助学生掌握基础知识，例如：基于线性表、栈和队列、串、二叉树等的操作以及查找、排序的实现等等，题目类型为验证性；后者的题目类型为设计性，则在于培养和鼓励学生的学习兴趣、扩大知识面以及培养学生的应用能力和创新意识，例如：有序顺序表的操作等。

总之，每位教师要讲好任何一门课程，都要了解课程、了解学生，准确的定位课程及教学目标，合理的安排教学内容，采用合适的教学方法，才能收到良好的教学效果。

【参考文献】

[1]朱站立.数据结构——使用C语言[M].电子工业出版社，2014.

[2]严蔚敏.数据结构[M].清华大学出版社，2007.

[3]王红梅等.数据结构（C++版）[M].清华大学出版社，2011.

[4]余丽娟.数据结构课程与学生逻辑思维能力的培养[J].职业教育研究，2008（2）：140-141.

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