袁輝勇，羊四清，易葉青

摘要：針對(duì)“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”、“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”、“算法分析與設(shè)計(jì)”課程在目前教學(xué)中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，通過(guò)整合教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)方法、加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)對(duì)這三門(mén)課程的教學(xué)進(jìn)行改革。實(shí)踐證明，這三門(mén)課程的結(jié)合更有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)習(xí)效率、培養(yǎng)學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力。

關(guān)鍵詞:程序設(shè)計(jì);教學(xué)改革;實(shí)踐能力

中圖分類號(hào): G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2012)02-0366-02

Practice on the Teaching of the Programing Course

YUAN Hui-yong, YANG Si-qing, YI Ye-qing

(Department of Computer, Hunan Institute of Humanities, Science and Technology, Loudi 417000, China)

Abstract: This paper first analyses the problem in teaching of "C Language"," Data Structure" and "Algorithm Design and Analysis", and then propose a reform of teaching by improving teaching method, integrating teaching content and strengthening practice teaching. Results show that the reform of teaching can effectively stimulate students interest in learning, improve the efficiency of learning and the ability of programming.

Key words：programming; reform of teaching; ability of practice

1概述

目前C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法分析與設(shè)計(jì)是計(jì)算機(jī)及其相關(guān)專業(yè)中非常重要的專業(yè)課程。在以往教學(xué)中，這三門(mén)課程采用相對(duì)獨(dú)立、分開(kāi)授課的方式，導(dǎo)致課程內(nèi)容脫節(jié)與重復(fù)，教學(xué)效果差，學(xué)習(xí)完三門(mén)課程后卻不能編寫(xiě)程序的大有人在。這三門(mén)課程都以培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的程序設(shè)計(jì)能力為共同目標(biāo)，因此，如何將三門(mén)課程有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，構(gòu)建程序設(shè)計(jì)系列課程的新體系，整合教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，切實(shí)提升學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力，成了當(dāng)前計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)改革中亟待解決的問(wèn)題。

2教學(xué)中存在的問(wèn)題

在傳統(tǒng)的教學(xué)中，C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法分析與設(shè)計(jì)三門(mén)課程的分開(kāi)授課，課程知識(shí)沒(méi)有整合，對(duì)課程知識(shí)中存在重疊的內(nèi)容，只是做簡(jiǎn)單的重復(fù)講解（如C語(yǔ)言和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中都有數(shù)組這個(gè)教學(xué)內(nèi)容），教學(xué)深度不夠。教學(xué)中注重講授基本理論，忽略了程序設(shè)計(jì)過(guò)程中涉及的方法和技術(shù)（如算法分析與設(shè)計(jì)課程通常是將已有的經(jīng)典算法在數(shù)學(xué)模型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上給學(xué)生解釋），理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)結(jié)合不夠緊密（如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在講授了某種抽象的數(shù)據(jù)關(guān)系和在計(jì)算機(jī)中的表示與實(shí)現(xiàn)后，并沒(méi)有將這種結(jié)構(gòu)用到解決實(shí)際問(wèn)題中去），造成有些學(xué)生雖然具備了一定的理論基礎(chǔ)，但由于實(shí)踐教學(xué)薄弱，動(dòng)手能力差。

3具體改革措施

我們改變了以往C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法分析與設(shè)計(jì)分開(kāi)授課的模式，而是將這三門(mén)課程作為一個(gè)整體，以培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的程序設(shè)計(jì)能力為目標(biāo)，從組織教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)方法、突出實(shí)踐教學(xué)等方面進(jìn)行教學(xué)改革與實(shí)踐。

3.1整合教學(xué)內(nèi)容

C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的前導(dǎo)課程之一，學(xué)生對(duì)它的掌握程度直接關(guān)系到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)效果。算法分析與設(shè)計(jì)是計(jì)算機(jī)專業(yè)程序設(shè)計(jì)類的核心課程，在學(xué)習(xí)該課程之前，要求學(xué)生們掌握了基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識(shí)，能熟練運(yùn)用一門(mén)或多門(mén)編程語(yǔ)言，并具備一定的編程經(jīng)驗(yàn)。

我校原來(lái)的C語(yǔ)言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法分析與設(shè)計(jì)三門(mén)課程是相對(duì)獨(dú)立、分開(kāi)授課的，學(xué)習(xí)效果不理想。我們將這三門(mén)課程的知識(shí)進(jìn)行整合，采用同一教師授課，做到了前導(dǎo)課、后續(xù)課的有機(jī)銜接，并重新制定了三門(mén)課程的教學(xué)計(jì)劃，以知識(shí)點(diǎn)為單元，將這三門(mén)課程很好地結(jié)合起來(lái)。在C語(yǔ)言的教學(xué)中，以C語(yǔ)言為主線，適當(dāng)穿插數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的相關(guān)內(nèi)容，使C語(yǔ)言與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有機(jī)地結(jié)合在一起，如我們將C語(yǔ)言中的數(shù)組和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的直接插入排序、冒泡排序、簡(jiǎn)單選擇排序、順序查找、折半查找方法放在一個(gè)知識(shí)單元中。在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)中，穿插了算法分析與設(shè)計(jì)的有關(guān)知識(shí)，如在講述哈夫曼樹(shù)和圖的最小生成樹(shù)時(shí)，穿插了講述了貪心算法，在講述圖的最短路徑時(shí)介紹了動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法。

我們不再把C語(yǔ)言當(dāng)做一門(mén)語(yǔ)言來(lái)講解，加強(qiáng)了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法設(shè)計(jì)、邏輯思維和編程方法的教學(xué)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程不再只注重講授抽象的數(shù)據(jù)關(guān)系和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，而要求學(xué)生用C語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)各種算法，并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，在ACM/ICPC在線評(píng)測(cè)系統(tǒng)上完成相應(yīng)的練習(xí)題目，學(xué)生不再感到枯燥無(wú)味，不僅較好地解決了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)中學(xué)生上機(jī)困難的問(wèn)題，也提高了學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力。在算法分析與設(shè)計(jì)課程教學(xué)中，我們選擇一些難度適中、能結(jié)合實(shí)際問(wèn)題和相關(guān)課程的知識(shí)來(lái)講解，使學(xué)生既能理解，又能拓展創(chuàng)新。

3.2改進(jìn)教學(xué)方法

我校屬于應(yīng)用型本科院校，其教育目標(biāo)著重于培養(yǎng)具有實(shí)際工作能力的技術(shù)型和應(yīng)用型人才。在C語(yǔ)言的教學(xué)中我們采用了“案例”教學(xué)方法，從日常生活中選擇能典型反映教學(xué)內(nèi)容的案例，所選案例難度適中并能反映多個(gè)知識(shí)點(diǎn)。如選用了“學(xué)生的成績(jī)管理”，該案例覆蓋了C語(yǔ)言中的循環(huán)結(jié)構(gòu)與數(shù)組，涉及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的排序與查找。在該案例中穿插介紹了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中的直接插入排序、冒泡排序、簡(jiǎn)單選擇排序和順序查找；通過(guò)介紹C++中的排序函數(shù)qsort()激發(fā)學(xué)生自覺(jué)地學(xué)習(xí)C++標(biāo)準(zhǔn)模版庫(kù)；并提出如何保存學(xué)生信息以避免重復(fù)輸入數(shù)據(jù)的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)C語(yǔ)言中的文件操作，培養(yǎng)學(xué)生的再學(xué)習(xí)能力。在算法分析與設(shè)計(jì)課程的教學(xué)中，我們采用了“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)方法，將具體的算法設(shè)計(jì)策略融入到一些“任務(wù)”中，課堂教學(xué)以任務(wù)為主，引導(dǎo)學(xué)生利用算法設(shè)計(jì)策略探索解決方案，在課后的實(shí)踐環(huán)節(jié)，將結(jié)合實(shí)際應(yīng)用且融入了知識(shí)點(diǎn)的任務(wù)放到ACM/ICPC在線評(píng)測(cè)系統(tǒng)上，讓學(xué)生在課后根據(jù)任務(wù)描述，自主探索問(wèn)題解決方案，并提交程序代碼。

在教學(xué)過(guò)程中，對(duì)典型例題力求講透徹，并提出問(wèn)題給學(xué)生思考。如斐波拉契數(shù)列，講解了分別使用變量交換的循環(huán)結(jié)構(gòu)、使用數(shù)組的循環(huán)結(jié)構(gòu)和遞歸三種編程方法，并比較了三種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，使學(xué)生深刻體會(huì)到了采用遞歸求解斐波拉契數(shù)列的低效，引導(dǎo)學(xué)生理解使用數(shù)組的高效是基于算法分析與設(shè)計(jì)課程中的動(dòng)態(tài)規(guī)劃的思想，并且穿插介紹了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中算法的時(shí)間復(fù)雜度與空間復(fù)雜度的度量；再提出大斐波拉契數(shù)列的求解問(wèn)題，介紹使用數(shù)組進(jìn)行高精度計(jì)算以及使用矩陣和二分法的求解方法，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。在例題的講解過(guò)程中，充分利用多媒體教學(xué)手段，加強(qiáng)了例題講解過(guò)程中的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試與分析，鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)具體問(wèn)題進(jìn)行分析和研究，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯分析和判斷能力，重視上機(jī)訓(xùn)練，養(yǎng)成良好的編程習(xí)慣。

3.3加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

這三門(mén)課程都是理論與實(shí)踐并重的課程，在教學(xué)中必須將理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)緊密結(jié)合。我們從以下幾個(gè)方面來(lái)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)：

1)重新編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)。按照教學(xué)內(nèi)容的知識(shí)點(diǎn)，綜合可操作性、趣味性和適當(dāng)?shù)碾y度，編寫(xiě)了適合教學(xué)要求的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，既保證了實(shí)驗(yàn)的可完成性，又增強(qiáng)了學(xué)生的興趣。

2)建立在線題庫(kù)。在ACM/ICPC在線評(píng)測(cè)系統(tǒng)上開(kāi)設(shè)了C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法分析與設(shè)計(jì)的專題訓(xùn)練，每個(gè)專欄按照教學(xué)知識(shí)點(diǎn)安排了不同難度的練習(xí)題，學(xué)生可以根據(jù)自身的能力，完成相應(yīng)等級(jí)的題目，在探索與解決問(wèn)題的過(guò)程中獲得學(xué)習(xí)成就感。

3)組織程序設(shè)計(jì)比賽。ACM/ICPC在線評(píng)測(cè)系統(tǒng)上安排了與教學(xué)知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的競(jìng)賽真題，鼓勵(lì)學(xué)生組隊(duì)、按照比賽規(guī)程進(jìn)行模擬比賽。通過(guò)比賽，學(xué)生對(duì)教學(xué)知識(shí)點(diǎn)有了更深入的理解，不僅增強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，提高了學(xué)習(xí)興趣和積極性，也使學(xué)生提前了解ACM比賽的規(guī)則和比賽真題，訓(xùn)練了學(xué)生的參與意識(shí)、競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)和團(tuán)隊(duì)精神，為以后組織學(xué)生參加省程序設(shè)計(jì)比賽打下良好的基礎(chǔ)。

4)開(kāi)設(shè)課程設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)的題目以典型的問(wèn)題或?qū)嶋H的工程為主，如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程選用了“教務(wù)計(jì)劃編制問(wèn)題”，讓學(xué)生運(yùn)用圖論中的拓?fù)渑判騺?lái)求解這個(gè)實(shí)際問(wèn)題。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，使學(xué)生不僅學(xué)到了解決問(wèn)題的辦法，同時(shí)加深了理論的理解與掌握，做到了理論教學(xué)與實(shí)踐緊密結(jié)合。

3.4改革考核與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

考試作為課程教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)具有明顯的導(dǎo)向作用。這三門(mén)課程原來(lái)的考核分為平時(shí)成績(jī)和期末考試，這樣的考核方式很難考察學(xué)生的實(shí)踐能力，導(dǎo)致大部分學(xué)生只注重期末考試，而忽略學(xué)習(xí)過(guò)程，很難有效的提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。我們認(rèn)為這三門(mén)課程的考核應(yīng)著重考核學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力，而不是死記硬背一些基礎(chǔ)知識(shí)。為此，我們引入了ACM/ ICPC在線評(píng)測(cè)系統(tǒng)及，對(duì)課程的考核進(jìn)行了大膽改革，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)也作了修改，提高實(shí)驗(yàn)考核成績(jī)?cè)谡n程總評(píng)成績(jī)中的比重，以此來(lái)引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真對(duì)待實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)，切實(shí)提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。

4結(jié)束語(yǔ)

實(shí)踐證明，將C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法分析與設(shè)計(jì)這三門(mén)課程有機(jī)結(jié)合的教學(xué)改革，能夠很好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生在掌握基本理論和知識(shí)的同時(shí)，程序設(shè)計(jì)能力、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法設(shè)計(jì)的應(yīng)用能力也得到了很好的培養(yǎng)，我校學(xué)生在近二年的湖南省程序設(shè)計(jì)比賽中均取得了較好的成績(jī)。

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