数据结构精品课程的组织与建设

1、数据结构精品课程的组织与建设 精品课程建设是教育部“高等学校教学质量与教学改革工 程”的重要组成部分， 是贯彻落实 教育部关于加强高等学校本 科教学工作提高教学质量的若干意见 精神， 进一步更新教育观 念，提高教学质量和人才培养质量的关键 1 。精品课程建设是 教育新理念的体现， 是新时代教学手段的具体运用， 是各种教学 资源的开发与整合，是学生自主学习、探究学习的窗口，是实施 素质教育的新途径 2 。精品课程的建设有利于优质教育资源的 传播和利用，也是我国教育事业的一次大的改革 3 。如何正确 理解精品课程内涵、 探索实现精品课程的科学途径， 对确保这一 质量工程的顺利进行具有重要意义 1

2、。 数据结构是计算机专业的核心基础理论课， 在整个专业知识 体系中占据非常重要的地位 4 。通过学习数据结构课程，不仅 要为后续课程打好基础， 而且要进一步提高学生的数据抽象能力 和程序设计能力。数据结构课程概念多、方法多、逻辑性强、实 践性强， 这些特点决定了教与学的难度大， 其教学水平和效果又 将直接影响后续课程的学习以及学生程序设计实践能力的提高 5 。但是许多学生对于数据结构的概念、知识理解不够，思考 分析能力还处于一个较低的水平， 所以不少学生反应数据结构是 比较难学的一门课 6 。这些年来，我校各级领导对数据结构课 程非常重视，加大力度进行组织建设，特别是在教学内容组织、 师资队伍

3、建设、 教学模式改革、 实践环节加强以及共享资源的开 发等方面，具体论述如下。 1 教学内容的组织 数据结构作为计算机专业的核心基础课， 主要思想是问题求 解的理论与方法、抽象和设计的理论与方法等 4 。于是我们将 课程内容分为概念表述、 构建数据模型、 算法设计与实现 3 个层 面，突出数据组织方法与算法的实现技术， 以适应不同层次的教 学需求。采用面向对象的思想方法介绍数据结构的相关理论与方 法，贯穿程序设计的思想观点， 引入抽象数据类型的概念及其基 本性质，重点培养学生的数据抽象能力，突出构造性思维训练， 强化程序抽象能力和数据抽象能力的培养。 在教学过程中， 我们围绕抽象数据类型， 采

4、用面向对象的思 想观点，从基本概念、基本结构、基本方法来讲解教学内容，并 贯穿了计算机专业的一些问题求解方法。 使用熟悉的 C 语言作为 算法描述语言， 便于学生把注意力集中在算法的理解上。 通过给 出用 C 语言实现抽象数据类型的方法， 使数据结构的表示容易理 解。采用定义、存储以及典型算法实现来展开教学内容，并引导 学生提高实际的应用能力。 我们在组织教学内容的时候注意知识点的前后呼应， 而不是 以简单的流线形式呈现 7 。通过实践证明，这样可以帮助学生 在学习新知识的同时复习以前的知识。 例如有关排序知识， 在程 序设计课中已经学习了冒泡排序、 选择排序， 在数据结构课中又 学习直接插入

5、排序、 希尔排序、 归并排序、快速排序、 堆排序等； 这些排序算法可以应用于现实生活的很多地方，学生成绩的排 序、大学食堂买饭菜的排队等； 同学们在学习新的排序算法的同 时可以复习以前的排序算法； 还可以在自己熟悉的应用问题中实 现各种排序算法，并对它们分析比较，收到很好的教学效果。 2 师资队伍的建设 教学质量的优劣取决于课程负责人、 主讲教师的教学水平和 整体的能力 8 。课程建设需要有一支结构合理、综合能力强的 教学师资队伍； 建设学术水平高、 教学水平高的师资队伍是保证 课程教学质量的关键。 因此精品课程的建设过程也是筛选和培养 一流教学师资队伍的过程。 通过精品课程的建设， 我们组建

6、了一 支由 8 名教师组成的结构合理、 综合能力强的教学师资队伍， 其 中高级职称 3人，中级职称 4人，初级职称 1 人。教学队伍中所 有老师具有硕士或博士学位；年龄呈现梯队结构，其中30 岁以 下的 2人，40 岁以上的 2人。 本课程的教学师资队伍中不但有主持过多项科研、 教研项目 的教授， 也有教学经验丰富的主讲教师， 并配有动手能力强的专 职实验教师。在课程建设过程中注重对青年教师的培养，通过 “传、帮、带”的办法，使青年教师走上主讲教师的岗位，逐步 挑起教学重担；鼓励中青年教师参加相关领域的师资培训学习、 参加科研和教研活动等，逐步提高他们的综合能力。 3 教学模式的改革 我们主要

7、选择并推广精选案例 (Selected Cases) 、扼要讲解 (Briefly Explain) 、任务驱动 (Task-Driven) 的教学模式，简称 SBT教学模式9。 第一步， 任课教师在深入钻研数据结构教材的基础上， 根据 课程的教学目的精心选择教学案例。 所选案例既能反映教学内容 要表达的思想， 又能让学生容易理解。 因此要求教师明确数据结 构课程的教学目的： 学生通过本课程的学习掌握如何根据问题的 需求合理地组织数据，在计算机中有效地存储数据和处理数据 10 ；通过该课程的实践环节，对学生进行程序设计的训练，巩 固加深对数据结构的理解，提高综合运用本课程所学知识的能 力，培养

8、学生独立思考、分析问题和解决问题的能力 11 。 第二步， 任课教师对教学内容进行概括， 结合教学案例进行 简单扼要地分析讲解，使学生理解有关概念、掌握有关操作。在 教学过程中注意启发学生思考问题、 分析问题， 引导学生解决问 题，提高学生的实际动手能力。 第三步， 任课教师给学生布置具体课外任务， 通过学生独立 完成具体的课外任务来实施教学。 其中课外任务的提出可以结合 学生的特点和兴趣， 使学生按自己的需求去学习， 从而培养出独 立思考、勇于创新的自学能力 12 。 例如在讲解哈夫曼编码的内容时， 我们一般先讲一个简单易 懂的实例。 学生很快就能理解哈夫曼树的构造过程以及具体的哈 夫曼编码

9、形成过程。 然后引导学生理解哈夫曼树的存储和哈夫曼 编码的存储。 在学生掌握了这些存储结构之后， 再结合实例讲解 哈夫曼树的构造算法、 哈夫曼编码的求解算法。 最后布置课后作 业完成一个求解哈夫曼编码的实例程序， 大多数学生能够按时完 成任务，教学效果良好。 4 加强实践环节 数据结构实验应能达到如下基本目标： 培养学生应用数据结 构基本知识来分析问题、 解决问题的综合能力； 帮助学生建立计 算机问题求解的意识， 主要是通过认识数据结构在问题求解中的 地位来完成这种认识的建立； 训练学生用系统的、 规范的观点来 进行计算机问题的分析、设计、编码等 13 。 首先，改善实验条件。在各级领导的大力

10、支持下，我们更新 了计算机专业实验机房； 实验所需软件都能在新学期开学之前完 成安装调试； 每个实验室配备一名维护人员， 负责实验室的运行 与维护；设备完好率 99%以上，实验开出率 100%。除了规定的上 机实验以外，提倡学生自己课余时间上机练习。为此，学院设有 两个开放实验室， 配备专门的实验指导老师对学生免费开放。 机 房内计算机专业学生身影不断，有的在复习教师的课堂教学内 容，有的在阅读网上的参考资料，有的在下载教师布置的作业， 有效促进了良好学风的形成。 其次，加强实验管理。在开学之初，主讲教师与各班学习委 员确认课内上机时间， 并通知到每一个学生， 实验指导书、 教材、 习题集同时

11、发到每个学生。每个学生必须完成教学大纲规定的 8 个实验项目，实验成绩占 30%；所有实验实现 1 人 1 组；实验前 安排 1 次答疑；学生上机前必须完成预习，写出完整的源程序， 准备好上机步骤和调试数据。 在实验过程中遇到学生提问时， 老 师给学生一些提示信息， 尽量让学生自己将程序调试通过； 实验 后要交实验报告； 教师批改后评定成绩， 不合格的学生必须重做。 第三，注重课程设计。课程设计是对所学知识的巩固提 高，是培养科研能力的重要环节。 引导学生搞好课程设计的关键 是选好题目与做好课程设计的准备工作。 而课程设计题目的选择 要和所学知识紧密联系， 又与学生的创新能力培养密切相关。 通 过课程设计积极引导学生参加课外科技活动、 校级省级程序设计 大赛、大学生创新项目的探索等，以提高学生程序设计能力。 5 共享资源的开发 建设精品课程的目的是通过为学生提供优质的教学资源来 提高教育质量。 我们在课程建设中使用网络技术手段， 建设了精 品课程网站。精品课程网站由以下几个部分主成：课程介绍、课 程负责人、课程特 色、申报材料、教学大纲、课件与教案、教学录像、教学论 坛等。其中课件与教案就是教师上课使用的课件和教案， 方便学 生在不同时间、 不同地点进行下载， 然后根据自己的需要进行自 主化的学习。任课教师还把自己的实验程序、常见问题分析、习 题解答等内容放到网上