基于学科竞赛模式的《数据结构》课程实践教学改革与研究
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发布者：lunwenchina
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时间：2020年7月04日 15:59
黄苏雨
( 武汉东湖学院计算机科学学院，湖北，武汉 430212 )摘 要：《数据结构》是计算机相关专业的核心课程，教学环节包括理论教学和实践教学，其中实践教学是整个教学过程非常重要的环节。针对《数据结构》课程目前的实验教学现状及存在的问题，提出了实验教学方法和考核体系方面的改革指施。为了提高实践教学效果，在实践教学考核环节增设课程答辩环节，以锻炼和提高应用型本科院校学生实践应用的能力。
关键词：数据结构；实验教学；课程答辩
一、数据结构课程实践教学环节现状
《数据结构》是一门应用实践性较强的课程，学生在掌握各种数据结构的基础上还要尽可能多地上机实习，通过实验提高学生运用数据结构知识解决实际问题的能力。
《数据结构》实践教学环节存在有多方面的问题，影响了计算机相关学科人才的培养。 目前，实践教学的现状存在以下问题：
1.《数据结构》课程实践环节要求学生具有一定的程序设计能力，而学生对本课程的先修课程中的C程序设计或Java程序设计的基本知识点掌握不够牢固，学生编写大型程序的能力有限，对《数据结构》课程的实践产生畏惧心理。
2.《数据结构》课程内容比较多，理解比较抽象，
《数据结构》课程实践环节要求将抽象的理论知识通过编程来实现， 而学生不能将较好地将数据结构中的逻辑结构与存储结构相互结合并设计出合理的算法来解决问题， 从而对本课程的知识失去了兴趣。
3.《数据结构》实践环节的考核，目前主要是根据平时考勤作业和实验报告的成绩作为实践环节的考核成绩，而部分学生在本课程的实践环节具不善于动脑思考， 不能独立调试程序，实践作业仅依靠抄袭实验报告来应付了事， 严重影响了本课程的实践环节的教学效果。
二、数据结构实践教学内容改革
在数据结构的实践教学环节，合理安排和精心设计实验内容，一步一步循序渐进地提升学生对本课程理论知识的理解和兴趣，同时锻炼学生运用数据结构理论知识来编程解决实际问题的能力。本课程实践环节主要内容涉及线性表、栈和队列、树和二叉树、图、查找和内排序，每部分的实验根据相关知识点划分为验证性实验、设计性实验[1]
和综合性实验 。
1.验证型实验。验证型实验的内容主要是实现不同数据结构采用不同存储结构时的基本操作，包括初始化、查找、插入、删除、输出等基本操作。通过验证型实验，学生能检测的基本编程能力，也可以对自身的程序设计知识进行查缺补漏，提高基础的编程能力。做好验证型实验能够培养并激发学生学习《数据结构》的兴趣和信心。
2.设计型实验。通过设计型实验，学生才能真正体会并理解，如何选择并应用某种数据结构来解决某类实际的问题，真正理解学习《数据结构》课程的本质意义。设计型实验通常还应具有一定的趣味性和实用性，提高学生对本课程实验课的兴趣。通过设计型实验，学生能更加深刻地理解和掌握具体数据结构的选择和应用、数据结构的存储方式，锻炼设计合适的算法来巩固并提高分析问题、 解决问题的能力。
3.综合型实验。综合运用数据结构课程中多个相关知识点求解比较复杂的问题，能够提升学生对各种数据结构的整体认识，提高学生分析并解决复杂问题的能力。综合型实验一般放在实践环节的课程设计中，所涉及的题目有很多，常见的综合型实验题目有：一元多项式计算、通讯录管理、停车场管理系统问题、家谱问题、校园导游咨询与最短路径等。通过做综合型实验，能够锻炼学生针对给定的问题，设计出合理的数据结构和算法，以此解决实际问题的综合实践能力。
三、实践教学模式和考核模式改革
1.实践教学模式改革。本课程的每个章节的实验内容均设计不同层次的实验。 学生必须完成验证型实验和设计型实验，综合型实验可以在课程设计中完成。每一次实践课时，教师重点讲解本次课的主要内容，采用启发式的方式辅导学生分析与解决问题。实践课程结束前，对本次实验课中出现的共性问题进行解答，以此保证学生对本次实验要求的内容，能做到真正掌握。
2.实践考核模式改革。本次主要针对课程设计进行改[2]
革，除了提交课程设计报告，增设课程设计答辩环节 。课程设计之初布置相应综合性的课程设计选题，说明课程设计的规范和要求，最后一次课时，进行课程设计答辩。答辩时主要采用学生讲解设计过程、演示测试过程、老师随机提问等几个环节，以便深入考核学生对实验内容的学习掌握情况。课程设计考核增设课程答辩环节后，调动了学生们学习的积极性，激发学生信必须通过努力扎实的学习，才能切实保障课程设计内容的教学效果。
四、结论
本文主要研究《数据结构》的实践教学，提出一个基于分层实验和课程答辩的数据结构实践教学改革方法。在实践教学内容上，将实验内容细分为验证型实验、设计型实验、综合型实验等不同层次的实验。在实践教学模式上，通过启发式教学，项目驱动式来组织教学。实践教学考核增设课程设计答辩环节。本次教改，可以提高学生综合应用数据结构的解决实际问题的能力。
参考文献：
[1]刘丽杰.《数据结构》课程教学改革研究[J].长江大学学报:自然科学版,2011,8(2):132-134.
[2]张蕊,蒋廷耀,但志平,等.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[J].教育教学论坛,2013(5):43-44.
课题项目：本文为武汉东湖学院2019年校级教研项目“基于学科竞赛模式的数据结构实践教学改革研究”研究成果，立项文号：武东院教字〔2019〕25号。
作者简介：黄苏雨(1976-) 女, 硕士，武汉东湖学院计算机科学学院副教授，研究方向：人工智能。
