基于分层教学和课题答辩的《数据结构》实践教学的改革研究

基于分层教学和课题答辩的数据结构实践教学的改革研究摘要：数据结构课程是计算机科学与技术及信息管理与信息系统等专业的核心课程之一，同时也是一门实践性很强的课程。然而，目前在数据结构教学过程中却存在着诸多问题，通过对数据结构的实践教学环节提出了基于分层教学和课题答辩为核心的创新教学模式，有效提高了学生的编程能力、解决实际问题的能力和学习积极性。关键词：数据结构；实践教学；分层教学；课题答辩中图分类号：G642.0？摇文献标志码：A文章编号：1674-9324（2013）05-0043-02一、引言数据结构是计算机专业一门综合性的专业基础课，也是网络工程、信息管理与信息系统、信息与计算科学等专业的重要核心课程；同时是程序设计的重要理论基础，是介于数学、计算机硬件和计算机软件三者之间的一门核心课程。因此本课程的教学不仅要注重学生对理论知识的理解，更应注重培养学生的实践能力，通过本课程的学习，在巩固学生的程序设计能力的基础上，能进一步促进学生的大型软件设计和编程能力的提高，而且其研究方法对工科学生在校和离校后的学习和工作也有着重要的意义。另外，对于有进一步深造要求的学生而言，它也是计算机专业研究生入学考试必考课程，因此如何不断的完善和提高数据结构课程教学效果就有着相当重要的意义。本文从多年教授数据结构课程的经验出发，针对目前实践教学中存在的突出问题，提出了基于分层教学和课题答辩的数据结构为核心的创新教学模式，希望能共同提高教学水平以推动数据结构课程不断向前发展。二、数据结构实践教学现状和原因分析根据调查，目前大多数院校数据结构实践教学现状不容乐观，一方面授课教师感觉到学生学习积极性不高，先修程序设计知识点掌握不扎实，而数据结构实践教学中对程序设计要求较高，因此实践教学结果不理想；另一方面学生普遍反映学习难度大，本来理论学习难度就比较大，而实践课程要求将抽象的理论知识转化为现实的程序运行出来，因此产生较大的畏惧心理，导致大部分学生对实践课程望而却步。造成这一现状的原因主要有以下几点：本课程高度抽象且学习量大；先修课程基础薄弱；学生学习兴趣下降；实践动手能力差且轻视实践课程。三、基于分层教学和课题答辩的实验教学改革1.分层教学的实验教学基本思想。分层教学的实验教学基本思想：为了在有限的学时内满足不同层次学生的需要，不能“一刀切”，实践形式要层次化，我们进行了实验题目的分层改革，学生根据自己的实际情况进行相应的选择，分层思想如下：实验分为三个层次，综合性实验，设计性实验，验证性实验，其难度由高到低；综合性实验针对具体问题，应用某几个知识点，学生自己设计方案，并上机实现；设计性实验针对具体问题，应用某一个知识点，学生自己设计方案，并上机实现；验证性实验针对教材上的重要数据结构，不需要学生自己设计，将给定的方案上机实现即可。当然为了避免同学在选择题目的时候都倾向选择简单实验，对不同层次的题目给予不同的权值以区分难度，鼓励学生选择适合自己层次的题目。具体实施过程：以单链表实验为例，实验题目的安排如下：综合性实验的内容是实现约瑟夫环问题；设计性实验的内容是实现集合的交、并和差运算；验证性实验的内容是单链表的抽象数据类型表示及实现。每个层次大概有36个不同的实验题目。学生根据自己的能力和水平，选择合适的题目，并指导学生区别对待难点、重点和基本点，使不同水平的学生各尽其能，体验成功的乐趣。2.课题答辩的实验教学的基本思想。课题答辩式实验教学方法的基本思想是：培养和锻炼学生理论与实践相结合的科学态度、团队合作精神，分析和解决问题能力、写作能力、编程能力、组织和口头表达能力。课题答辩式实验教学打破传统的实验教学方法，其具体实施过程包括以下几个方面：（1）科学设置实验学时：打破传统的2周1次，每次2学时的实验学时安排，采取相对集中的方法。比如我们把18个学时安排到每个学期的后6周进行，每周1次，每次3学时。其优点如下：首先，随着理论课的深入，学生对前面所讲内容的理解更加深刻，有利于安排一些综合性和创新性的实验项目；其次，实验时间相对集中，可让实验内容得以连续进行，尽量减少中断次数；最后，在前期理论课进行过程中，学生会发现他们的程序设计语言基础不够扎实，因而会自觉加以复习。（2）打破传统的所有学生做同一个实验项目的做法，采取分组做法。每个小组可以根据自己的兴趣选择题目，要求一个小组在规定的时间内完成一个实验项目，锻炼学生的团队合作精神。（3）打破传统的学生做完实验提交实验报告就算完成的做法。要求每个小组提交一份实验报告，但要求小组成员对实验过程进行答辩，依据答辩情况进行评分，这大大提升了学生的编程能力、写作能力、组织和口头表达能力。四、基于分层教学和课题答辩的实验教学的教学效果对课题完成情况进行评判。采取的方法是进行公开答辩。成立答辩委员会，委员由各小组组长担任。答辩分两阶段进行：陈述阶段和提问阶段。陈述内容由各小组根据组员分工情况进行。提问则主要由选择同一课题的其他小组成员参与，这样可以共同交流各小组在完成课题时遇到的问题和解决的方法。答辩过程完全由学生组织和完成，教师参与指导。各小组的成绩由答辩委员会给出，各小组成员的成绩则由组长根据组员的工作情况给出。我们对2010级信息管理专业的学生采用了基于分层教学和课题答辩式的实验教学，学生普遍反映较好，不同层次的同学都实现本层次的要求，且有强烈的成就感，对数据结构课程的理论学习也起到了非常好的促进作用。五、结语数据结构是计算机专业及相关专业学生必须掌握的专业基础知识，也是一门理论性和实践性都很强的课程，需要利用实验教学的过程来强化理论教学的效果。为此，必须及时调整教学思路，形成以培养实践能力为核心的教学模式，如何在教学过程中把理论教学与实验教学很好地结合起来就成为数据结构教学成功的关键。本文提出的基于分层教学和课题答辩的实验教学改革能够激发学生的学习兴趣，锻炼学生分析和解决实际问题的能力，且做到了因材施教，不失为一种好的数据结构实验教学方法。参考文献：1马晓波.数据结构实践教学改革探讨J.内蒙古农业大学学报（社会科学版），2010，（2）：171-172.2朱文球，文志诚.数据结构实践教学模式的设计与探索J.福建电脑，2010，（4）：34，46.3孟佳娜，孙雪莲.“数据结构”课程实验教学改革探讨J.大连民族学院学报，2010，（5）：272-273.4王伟嘉，张立，石岩