电信类专业“算法与数据结构”教学改革探索

电信类专业电信类专业 算法与数据结构算法与数据结构 教学改革探索教学改革探索 摘要 文章以 算法与数据结构 的课程体系为基础 从电子 信息类专业 算法与数据结构 课程教学的实际情况出发 对课 程的特点及存在的问题 结合专业特点整合教学内容 实践教学 和动态管理等方面进行了有益的探索和改革 特别是对以案例为 线索的理论和实践相结合的模式进行了实践 取得了良好的效果 关键词 算法与数据结构 案例教学 算法可视化 能力培养 算法与数据结构 是计算机软件编程技术的核心课程 也 是电子信息类专业的软件基础课程 该课程不仅要注重提高学生 对数据结构理论的理解 锻炼学生抽象思维和研究创新能力 更 要注重培养学生的动手实践能力 使学生熟练掌握组织 存储和 处理数据的方法 并编写出正确 清晰和高效的算法程序 本文 从本院大类招生以来 算法与数据结构 课程教学的实际出发对 理论教学和实践教学进行了相关探索 一 该课程存在的问题 数据结构 课程比较突出的特点是 1 概念较多 理论性强 内容抽象 逻辑性强 程序复杂 教学实践中发现 学生中普遍 存在概念不清的问题 学完课程后对数据结构的本质不能有清晰 的认识和准确理解 主要表现在以下几个方面 觉得算法理论太 抽象 逻辑性太强 难理解 难掌握 有畏惧感 内容多 概念 多 学习中难以把握整体内容 学完后不知道到底学了些什么 感觉在课堂上思路跟不上 难以消化 上课算法理论听得懂 上 机实验实现算法时觉得无从下手 当编程解决实际问题就感觉更 难了 不知道学习算法在实际中有什么用 逐渐失去了学习兴趣 教材上的算法多 难以全部上机实现 不重视上机实验 觉得能 读懂算法和书面编写算法就可以了 以下是几个较为典型的例子 链式存储结构中的指针 定义上 是指向相关类型节点的变量 在存储结构上则对应存储对象的地 址 数组结构与计算机语言中的数组相混淆 数组结构是一种逻 辑结构 与计算机内的表示方法无关 而计算机语言中的数组则 只是一种顺序存储方法 排序中的稳定问题 不能掌握其实质 在不同比较公式 大于 大于等于或小于 小于等于 下等值关 键字在排序过程中是否交换顺序 因此 在备课时就应对诸如此 类易于模糊的概念和细节高度重视 讲授时要清晰地阐述和辨别 消除学生的畏惧 精心选择上机题目 让学生正确地理解概念并 能在实践中灵活运用 二 理论教学探索 结合专业特点整合课堂内容 在理论教学中 引入跟专业背景相关的实际和经典案例打破以 抽象和枯燥知识点为界线的授课模式 提高学生的学习兴趣 在 授课形式上采用多种表达方式 特别是制作了直观的核心算法 flash 动画和动态演示软件 使学生较好地理解抽象 逻辑性强的 复杂程序 1 案例教学 以前 算法与数据结构 教学是按章节安排的 首先讲解本章 节的基本理论知识 然后介绍各种算法的基本实现 在不同存储 形式下算法的实现形式 再分析各个算法的优缺点等 这种填鸭 式的方法只注重了 教 而忽略了 学 的方面 症结就在于学 生并没有真正地参与到教学中来 教学效果不理想 为了改善这一情况 在教学中引入案例教学法 2 3 其核心 在于 在讲授某一知识理论之前 以实际的案例作为切入点 教 师围绕所提供的案例 引导学生积极思考 分析 讨论和实践 从而深刻理解问题的原理和本质 算法与数据结构 以案例为核 心的教学基本思想是 按照逻辑结构给出其相应的案例及相关预 备知识 教师解释案例并引导学生理解案例 学生根据案例学习 数据结构知识并解决案例 比如 线性表中引入多项式加法和约瑟夫 joseph 问题等案 例 栈与队列引入渡船调度和农夫过河案例 树和二叉树引入通 信编码压缩案例 图引入学习课程的拓扑排序案例等 这些案例 既能把理论知识寓于其中 又跟电子信息类的专业特点相结合 从而调动学生的主动性并培养其探究性的学习态度 切实地参与 到课堂中来积极思考 以真正地掌握所学的科学技术知识 提高 分析问题和解决问题的能力 2 可视化演示关键算法 对于抽象的算法特别是关键算法演示采用 flash 动画和动态演 示软件等可视化教学手段 可视化教学是指在计算机软件与多媒 体技术的帮助下 将被感知 被想象 被推理的事物及其发展变 化的形式与过程 用仿真化 模拟化 形象化 现实化的方式 在教学过程中尽量表现出来 可视化教学可以使学生直观地观察 体验 发现 干预 利用这些生动的信息化了的知识模型 培养 和造就学生的认知能力与创新能力 可视化教学在数据结构算法 教学过程中所表现出的优点有 4 5 可改变传统教学方法中的 枯燥乏味局面 吸引学生的注意力 它可将文字 数据 图片 影片等多种媒体动态地整合在一起 它可以让学生体会在大量不 同的数据结构下 算法执行效率的差异 学生可课后利用实现算 法的可视化教学软件探索算法的执行过程 培养学生个别化学习 与自学的能力 例如 讲解二叉树的查找 遍历 线索化 哈夫曼树及编码 图的拓扑排序 关键路径及排序算法时 制作了 flash 的算法动 画演示系统和动态显示软件 通过动画演示 学生对各抽象的逻 辑操作过程有了清晰直观的理解 达到了很好的教学效果 增强 了学生对数据结构中各算法的理解和掌握 从而克服了学生学习 过程中的畏惧情绪 促进了学生学习兴趣的提高 达到教学目的 三 实践教学改革 实践教学是理论教学的延续和扩展 更是培养学生分析 解决 问题能力的重要手段 并培养学生具有一定的编程能力以及解决 实际问题的能力 课程中涉及大量 c 语言中的指针运算 这又是 c 语言学习的重点和难点 大部分学生对这部分知识点掌握不是很 牢固 用起来也比较生疏 课本上的例证又有很多类 c 代码的描 述语句 这加大了学生理解和编写程序的难度 导致很多学生对 算法的思路是清晰的 但也难以用 c 语言将算法描述出来 在实验上机这个实践环节老师就要帮助学生解决两个问题 用 案例引导学生应用所学知识来给出切实可行的解决方案 提高学 生编写程序的能力 特别是类 c 代码转化为 c 语言的能力 要解决这两个问题 在理论教学时就开始着手 首先是案例的 引入 除了调动学生的兴趣和积极性之外 更重要的是提高学生 分析 解决问题的能力 给出的问题提出可行的解决方案 其 次是在算法的可视化教学中 所有算法用 c 语言来描述 并跟类 c 代码进行比较提高学生编写程序的能力 最后在实验内容和设置 上紧跟理论教学的案例并进行适当的扩展和提高 让学生能更好 地理解知识点并能加以运用来解决实际的问题 提高编程能力 四 过程的动态跟踪 在整个教学活动中 答疑 作业和实验上机是掌握学生学习状 态的重要手段 除了每周固定的答疑外 还有课程的学习网站留 言和交流 这既是课堂的有益补充与延伸 也是了解学生学习状 态和收集课堂反馈信息的主要手段 有助于教师及时地调整教学 的进度和方法 以达到更好的教学效果 作业既可以发现普遍存 在的问题 也可以了解一些学生的独到思维方法 然后一起提出 来共同讨论 理清思路 加深理解 从而督促学生独立学习 有 利于学生学习兴趣的提高和良好学风的形成 上机实验不仅可以 发现学生编程上的不足 同时还有助于发现一些平时能写出比较 好的程序或能在课余时间自己编写一些优秀的应用程序的学生 因材施教 提高学生的综合素质和竞争力 五 总结 笔者从 算法与数据结构 的课程体系和专业的特点出发 把 知识体系传授和提高学生以工程实践能力为主的综合素质紧密结 合 以案例引入打开思路 结合教学内容培养学生对问题的分析 能力和实践应用能力 从而达到提高该课程的教学效果的目的 并取得了良好的效果 参考文献 1 严蔚敏 吴伟民 等 数据结构 c 语言版 m 北京 清华大学 出版社 2007 2 宗瑜 金萍 案例教学法与 数据结构 教学改