【构建三维模式《数据结构》课程的教学方法】 对数据结构课程的认识

构建三维模式《数据结构》课程的教学方法

摘 要：
数据结构；
教学方法；
三维模式；
拓展性训练。

在大学课程教学改革的大潮中，各学科都在根据学科发 展和社会的需要，积极探索与之适应的教学内容和教学方法。

《数据结构》课程作为计算机和相关专业的核心专业课程， 在帮助学生学习专业基础知识和培养专业能力方面有着重 要的作用。我们在多年的教学实践中积极探索，逐步构建起 以理论课程学习、教学实验实践、拓展性训练为支撑的三维 教学模式。一、三维模式的设计 1、问题的提出 随着计算机技术和信息技术的发展，以往的数据结构教 学模式表现出一定的局限性，最为突出的表现有两点：一是 教学环节与计算机和信息技术的发展有严重的滞后；
二是在 培养学生独立思考和创新能力方面有严重不足。为此，各高 校教师也都在积极探索新的教学方法。我们在借鉴其他高校 好的教学方法的同时，在教学过程中也在逐步采用各种教学 方法进行探索，如增加教学实验的实践时间、对学生实验采 用分组完成小型课题，等等，这些都为我们在完成构建以理 论课程学习、教学实验实践、拓展性训练为支撑的三维教学 模式方面起到了积累经验和素材的作用。

2、三维模式的建立 我们构建的数据结构课程的三维模式是由理论课程学 习、教学实验实践和拓展性训练打造的三维立体教学模式， 在这个模式中各个维度的作用相互支撑、相互依赖，也相互 促进。由于数据结构课程是专业基础课程，所以在教学过程 中的理论教学部分是三维模式中的必要一维，而且是主干， 是整个课程的横向发展衡量的横坐标；
课程实验的实践环节 是伴随理论课程教学、使课程向纵深发展衡量的纵坐标；
拓 展性训练是在整个教学体系中新树立的，用于培养学生创造 性思维和创新能力的又一衡量坐标，这一坐标的确立使整个 教学体系体现了立体结构的特点，而且使教学手段和方法更加丰满和有效，这是区别于过去理论+实验二维教学模式的 最大收获，在整个教学过程中由于增加了拓展性训练这一教 学维度，使整个课程充满了活力和突破点，在各个知识点上 都能给学生带来培养创新能力和创造性思维的兴奋点，使学 生不止学到了知识和方法，还逐渐进入创造性自主思考习惯， 这也是三维教学模式带来的最大好处。

二、三维模式的实施 1、 方法 在实施三维教学模式的过程中，主要是增加的拓展性训 练，我们根据每个章节知识点的不同，采用的拓展性训练方 式也有所不同，主要方法有：
1）拓展性知识的引入：以每个教学章节为单元，给学 生建立局部的三维立体知识结构体系，即理论+实验+拓展性 知识，并引导学生逐步完成对拓展性知识的认知和掌握，在 此基础上再进一步引导学生查阅相关的拓展知识，描述出这 些知识的的关联之处，形成知识点的网状联系，使局部的知 识体系丰满，使相关知识体系相互支撑。

2）拓展性实例的演示：由教师给出一、二个拓展实例 演示，并解剖分析在这些实例中是如何利用数据结构知识组 织数据和完成算法设计的。演示的拓展实例最好选用计算机 或信息新技术或技术热点。这样做的好处在于：一是能帮助 学生树立专业学习信心；
二是能使学生尽早接触实用实例， 用实例帮助学生建立专业思维方式。3）拓展性实训的完成：随着课程的推进，每章的结尾 由教师给出几个拓展性实训课题，按组分配给学生，要求学 生分组完成。在完成过程中让学生模拟课题组完成课题的模 式和经过，从课题分析报告、数据准备、算法设计、编程语 言选择、程序实现、完成课题报告进行全过程实训。对未能 在规定的时间内完成课题的小组，要在课题报告中给出分析 原因。

4）拓展性思维的引导：经过以上三步拓展性训练，要 求学生再自己给出其他相关的数据结构实例，并对自己给出 的实例实现从类型定义、算法设计、程序实现的全过程。对 于较为复杂的实例，学生可以只提出解决问题的思路，或给 出目前能解决问题的程度。对于未能解决的问题要给出问题 的症结所在，或可能采取的解决方案。这样做的好处在于：
可以在解决问题的过程中，检验和巩固学生在前期拓展性训 练中对知识的掌握和运用，也可以对还未解决的问题抱有专 业探索和好奇心，并使学生建立拓展性发散思维方式。

2、步骤 我们在构建三维教学模式的过程中我们分步进行，各步 之间又相互联系和促进。

1）课程的前期准备：大量素材的收集、备课、数据准 备、语言平台的选择、内容的取舍和精简、精选案例，并不 断根据计算机和信息技术的发展更新案例。

2）让学生理解和接受三维教学模式：学生是三维教学模式的受体，即学习课程的主体，采用三维教学模式，在整 个教学过程中，要调动学生积极参与和主动思维方式，在课 程初期就要与学生进行充分的沟通，让学生充分理解和配合。

3）在教学过程中贯彻三维模式教学方法：教学过程是 实现三维教学模式的中心环节，我们认为最重要的就是始终 贯彻三维模式教学方法。在教学中的每个环节都将数据结构 知识放在理论+实验+拓展性这样一个架构体系中，难点在于 课时有限，要合理分配课时比例，根据需要决定取舍，灵活 掌握，重在坚持。由于整个教学过程是一个严谨细致又充满 动性的过程，在此我们无法对整个过程进行完整的描述，下 面我们给出用于课堂教学的三维模式实例和用于实验教学 的三维模式一个实例。

例1：课堂教学的三维模式实例。

在"图"的教学环节中，对于从现实世界事务如何抽象成 为"图"，一般会以某一具体实例入手进行分析，如：合理安 排运动会的比赛时间。在这个过程中会引出一系列关于图的 基本理论知识和算法，到此，已完成三维模式中的一维--课 堂理论学习。在此基础上，会要求学生在实验阶段，利用" 贪心算法"模拟某一运动会给出实验结果，至此，已完成三 维模式中的二维，--理论+实验。为了完成三维模式中的拓 展性训练，老师还要进一步启发大家将这个实例进行延伸为 很多类似问题，如合理控制路口交通信号问题。对于这个问 题，它的延伸度是可长可短的，一是：只要交叉路口的通行车辆安全通过即可；
二是增加路口各个方向的流量问题；
三 是：以此路口为中心，相关路口的流量对其影响；
四是：局 域交通管理。对这个拓展性训练的前三项，要求学生要实地 观察记录某一路口的实际车辆通行情况，分配给各组不同的 路口类型，如丁字路口、十字路口、非常规路口等，并记录 各路口在不同时段的通行量，相关路口对该路口的影响。最 后根据记录和分析，设计算法，完成完整的课题报告。至于 局域交通管理问题，引导学生在今后的"数据库原理"和"系 统分析与设计"课程中去完成，而已完成的课题报告是今后 完成第四项要求的素材。

4）在教学过程中不断补充和调整：在整个过程中 "调 整和补充"也是十分重要的，因为在进行了大量前期准备之 后，每个有教学经验的教师都会以各种方式为教学环节的实 施做好了充分准备，包括教案、备课笔记、课件、素材等等， 但在具体教学过程中，每个具体的环节和细节都直接影响着 教学效果，因素很多，所以教师的应变能力就显得格外重要， 要根据各自的教学效果不断补充和调整，这种补充和调整是 为了三维架构体系更加完善和稳固。

三、三维模式教学方法的延伸 三维教学方法实施过程中要循序渐进。现在绝大多数学 生经过多年的高考应试教育，思想较为僵硬，在课程初期应 以建立信心和激发兴趣为主，在此我们借鉴Lawrence.R1的 做法，利用竞赛游戏来提高学生的学习兴趣，逐步增加强度和难度，在有些环节教师给出解决方法和答案是必要的。培 养学生学习能力的好方法都可以与三维教学模式有机结合、 同步应用。三维教学模式要用到大量的课外资料，引导学生 充分利用网络资源、搜索相关技术网站、利用技术网站进行 交流会使学生受益终身。

在课程的后期，应注意将三维教学模式有意识地进行延 伸，我们借鉴了John T.Paxton2和Raymond Lister3等人的 教学思想，将三维教学模式方法作为计算机整体学科的教学 方法进行延伸，这个延伸是多方位的，有向后续课程的延伸， 有向毕业设计的延伸，有向各专业领域的延伸。因为作为一 门课程，本身受课程内容和课时限制，能够带给学生的东西 毕竟有限，而三维教学模式的最终目的是培养学生的专业思 维方式，这个思维方式会影响学生终身。

参考文献：
1、 王长波等，"数据结构课程教学的探索与实践"，《中 国西部科技》2010年第29期。

2、 罗淇方等，"浅谈案例教学在数据结构课程中的实 践应用"，《中国科技信息》2010年第19期。

3、 马长英等，"教学方法改革的制约因素及其基本立 足点"，《中国高等教育》2006年第15期。