耿霞　王玉存　吳秋蘭

摘要：分析當(dāng)前非計算機專業(yè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)中存在的問題，針對非計算機專業(yè)學(xué)生的特點，基于5個“滿足”，提出一種培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的教學(xué)方法。

關(guān)鍵詞：非計算機專業(yè)；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；教學(xué)質(zhì)量；興趣式教學(xué)法

0、引言

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是研究非數(shù)值問題中計算機的操作對象以及它們之間關(guān)系和操作的學(xué)科。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的性質(zhì)和研究內(nèi)容決定了它不僅是計算機專業(yè)的基礎(chǔ)課，而且已經(jīng)成為眾多理工專業(yè)的重要課程，比如數(shù)學(xué)、信息、測繪、遙感、電子、通信等專業(yè)均開設(shè)了此課程。它所討論的內(nèi)容和方法，不僅是一般程序設(shè)計的基礎(chǔ)，而且對學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)計算機領(lǐng)域的其他知識都很有幫助。

由于教學(xué)目標(biāo)、學(xué)生基礎(chǔ)、課時設(shè)置等因素的不同，非計算機專業(yè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的教學(xué)具有自身的特點和規(guī)律，以往該課程的教學(xué)研究主要針對計算機專業(yè)展開，而針對非計算機專業(yè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)的研究較少。因此，筆者從非計算機專業(yè)的角度闡述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)過程中存在的問題，進而分析原因，探討興趣式教學(xué)方法，為提高教學(xué)效果尋找途徑。

1、非計算機專業(yè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)中存在的問題

1）前導(dǎo)課程知識掌握不足。

高級語言程序設(shè)計是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程重要的前導(dǎo)課程之一。非計算機專業(yè)學(xué)生所學(xué)的高級語言一般是C或者c++，受課時限制等原因，非計算機專業(yè)學(xué)生只能掌握編程語言的一些基本知識，對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中大量用到的數(shù)組、函數(shù)、結(jié)構(gòu)體、指針、遞歸等知識掌握不足，因而理解算法和設(shè)計算法的能力較差，直接妨礙了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的學(xué)習(xí)，影響了學(xué)生對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識的理解，甚至使學(xué)生喪失了學(xué)好這門課的自信心和學(xué)習(xí)興趣。

2）課時和教學(xué)目標(biāo)之間存在矛盾。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)涉及四大邏輯結(jié)構(gòu)（線性、樹、圖和集合）、兩大存儲結(jié)構(gòu)（順序存儲和鏈?zhǔn)酱鎯Γ?、查找、排序等眾多算法，這些知識點自成體系，而且對非計算機專業(yè)學(xué)生都很重要。相對計算機專業(yè)，非計算機專業(yè)的理論課學(xué)時一般都相對不足，在教學(xué)的過程中往往每個知識點都提到但重點不突出，另外，有些經(jīng)典算法比較復(fù)雜，學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較薄弱，很難在較少的學(xué)時內(nèi)理解掌握，教學(xué)難度大。

3）輕實踐。

非計算機專業(yè)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗課時普遍很少，為了兼顧眾多實驗內(nèi)容，大多數(shù)實驗任務(wù)的規(guī)模都比較小，缺乏系統(tǒng)性和應(yīng)用性，使學(xué)生對課程的實用性產(chǎn)生疑惑，降低了進一步學(xué)習(xí)這門課程的興趣。

4）教學(xué)內(nèi)容與專業(yè)脫節(jié)。

目前，非計算機專業(yè)一般都沒有結(jié)合專業(yè)特點加強某部分知識點的學(xué)習(xí)，學(xué)生無法體會到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)理論知識如何為專業(yè)實踐服務(wù)，無法深刻理解學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的目的，也無法很好地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程的興趣和積極性。

2、“5個滿足”的興趣式教學(xué)

愛因斯坦說：“我認為對于一切情況，只有熱愛才是最好的老師，它遠遠超過責(zé)任感”。針對非計算機專業(yè)的特點，教師在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)中要“因?qū)I(yè)施教”，從學(xué)生的實際情況出發(fā)，掌握學(xué)生的心理需求，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)動力。在整個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的教學(xué)過程中，筆者認為可以從“5個滿足、5個促進”來著手培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

1）滿足學(xué)生的求助心理，促進學(xué)生產(chǎn)生積極情緒。

首先，解決前導(dǎo)課程知識的不足。前導(dǎo)課程知識不足使非計算機專業(yè)學(xué)生在最初學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程時容易產(chǎn)生畏難心理。教師一方面可以提前和前導(dǎo)課程授課教師積極溝通，對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)涉及的一些知識點進行有目的的講解，如動態(tài)存儲分配、結(jié)構(gòu)體、指針等，鍛煉學(xué)生編寫調(diào)試的能力，為后續(xù)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)創(chuàng)造條件。另一方面，重視初期的教學(xué)效果，不要使學(xué)生在一開始就“掉隊”。目前大多數(shù)教材都是在前兩章介紹基本概念和線性表，這兩章知識非常重要，是其他后續(xù)章節(jié)的重要基礎(chǔ)，教師在講授這兩章內(nèi)容時，可適當(dāng)放慢授課節(jié)奏，由淺入深引導(dǎo)學(xué)生進行學(xué)習(xí)，只有學(xué)生對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)感覺入門了，才有繼續(xù)學(xué)好后續(xù)內(nèi)容的動力。

其次，及時發(fā)現(xiàn)并解決教學(xué)中的問題。在教學(xué)過程，教師要及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)中存在的問題，對具有普遍性的問題進行講解。由于課時有限，課下可以通過一些即時通信工具，如QQ、微信等延伸教學(xué)，幫助學(xué)生查缺補漏，及時解決學(xué)習(xí)中碰到的問題，盡可能減少學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)過程中的“絆腳石”，保證學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不會消失，促使學(xué)生產(chǎn)生積極情緒。

2）滿足學(xué)生的實用心理，理論聯(lián)系實際促進學(xué)生增強求知欲。

不同專業(yè)有自身不同的特點和需求，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)需要加強課程的專業(yè)應(yīng)用性。根據(jù)不同專業(yè)選取不同的重點內(nèi)容進行學(xué)習(xí)，學(xué)生們體會到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一門抽象理論與實踐緊密結(jié)合且非常有趣味的課程，從而激發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣。例如，路徑分析是地理信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分析中的關(guān)鍵問題，針對測繪、遙感、地信等專業(yè)，在講授圖結(jié)構(gòu)時，可重點講授圖的幾個應(yīng)用問題：使用Dijkslla算法和Floyd算法求最短路徑、AOE網(wǎng)和關(guān)鍵路徑等。數(shù)學(xué)、信息等專業(yè)需要處理的數(shù)據(jù)越來越多，大量的數(shù)據(jù)需要壓縮存儲，哈夫曼編碼在數(shù)據(jù)的無損壓縮方面發(fā)揮著重要的作用，因此在對數(shù)學(xué)、信息等專業(yè)講授數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時，可重點講授二叉樹的一個經(jīng)典應(yīng)用，即哈夫曼樹和哈夫曼編碼。

實例教學(xué)可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，實際需求是引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的最直接動機。結(jié)合具體的應(yīng)用實例講解知識點，可增加教學(xué)的趣味性，吸引學(xué)生的注意力。比如，將棧和表達式求值結(jié)合起來，可使學(xué)生更直觀地了解棧的應(yīng)用價值，從而更有動力去學(xué)習(xí)棧的相關(guān)知識。再如，美國流行一種找詞游戲，要求游戲者從一張?zhí)顫M字符的正方形表中找出所有的英文單詞，這些詞可以橫著讀、豎著讀或者斜著讀，設(shè)計這個游戲可以借助數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中字符串和多維數(shù)組的知識。將理論知識和學(xué)生感興趣的東西結(jié)合起來，會使學(xué)生感覺新奇，并且拓寬了學(xué)生的知識面。

3）滿足學(xué)生主動參與教學(xué)的意愿，互動教學(xué)促進學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣。

我國思想家孔子說過：“學(xué)而不思則罔”，也就是說如果只是一味學(xué)習(xí)而不思考，就會感到迷惑而無所收獲。西方的哲人康德說過“感性無知性則盲，知性無感性則空”。可見，在知識的獲取上，無論是東方還是西方都強調(diào)學(xué)和思的結(jié)合，這就啟示我們，在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的教學(xué)過程中，要改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，讓眾多的學(xué)生主動參與課堂教學(xué)，積極主動地思考問題，由被動接受知識變?yōu)橹鲃游罩R，從而提高學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性，鍛煉學(xué)生良好的思維能力。endprint

教學(xué)實踐過程中，可以對重點難點內(nèi)容有效設(shè)計“提問—討論—解決方法—再提問”的方式，用問題激發(fā)學(xué)生積極主動地思考，引導(dǎo)他們解決問題。比如，循環(huán)隊列這個難點不容易理解，教師可以先從前面學(xué)過的線性表的順序存儲人手，讓學(xué)生思考如何改造數(shù)組實現(xiàn)隊列的順序存儲，然后再通過不斷地反復(fù)提問、思考、解決問題、再提問的方式，學(xué)生自然而然地掌握循環(huán)隊列的有關(guān)知識，并且通過這種互動式教學(xué)，提高學(xué)生獨立思考問題的能力，養(yǎng)成相互交流學(xué)習(xí)體會的習(xí)慣，進一步提高分析問題和解決問題的能力。

4）滿足學(xué)生的專業(yè)實踐教學(xué)需求，促進學(xué)生實踐能力。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一門理論和實踐結(jié)合緊密的課程，對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)最終體現(xiàn)在程序設(shè)計上。實踐教學(xué)在非計算機專業(yè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)中具有舉足輕重的作用。

在傳統(tǒng)的實踐教學(xué)中，往往采用規(guī)模較小的一般性實驗作為實踐內(nèi)容，這種實踐是驗證性的，比較簡單直接，學(xué)生得到的鍛煉比較少，激發(fā)不了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。另外，不同專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的側(cè)重點是不同的，如果采用統(tǒng)一的尺度要求所有學(xué)生，往往起不到較好的教學(xué)效果。為了達到“因?qū)I(yè)施教”的目的，可以采用層次化的設(shè)計思想，把實驗自下而上分為基礎(chǔ)性實驗、應(yīng)用性實驗和綜合性實驗。基礎(chǔ)性實驗注重對基礎(chǔ)知識的理解和掌握，主要鍛煉學(xué)生把教材中的算法轉(zhuǎn)換為程序的能力；應(yīng)用性實驗是在基礎(chǔ)性實驗的基礎(chǔ)上，以鞏固和應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)知識為目的，注重培養(yǎng)學(xué)生理論和實踐相結(jié)合的能力；綜合性實驗涉及多個知識點，注重培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用知識和創(chuàng)新的能力。例如，電子、通信專業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)計算機語言時，側(cè)重計算機硬件方面的應(yīng)用，主要培養(yǎng)基本的編程能力，實驗內(nèi)容以基礎(chǔ)性實驗為主，兼顧應(yīng)用性實驗；測繪、遙感、信息等專業(yè)側(cè)重于培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力，實驗內(nèi)容以應(yīng)用性實驗為主，適當(dāng)增加綜合性實驗。在進行綜合性實驗時，教師可以將學(xué)生分組，把問題進行模塊劃分，通過學(xué)生的分工協(xié)作，培養(yǎng)學(xué)生的軟件工程意識，增強學(xué)生團結(jié)合作的能力。

5）滿足學(xué)生的競爭要求，建立有效的激勵機制促進學(xué)生產(chǎn)生主動學(xué)習(xí)的熱情。

優(yōu)秀作品展示是一種有效的激勵機制。心理學(xué)家指出，在教學(xué)過程中，學(xué)生如果獲得成功，就會產(chǎn)生愉悅、輕松的情緒，這種情況反復(fù)出現(xiàn)就會產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣，久而久之就產(chǎn)生了學(xué)習(xí)動機。在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)過程中，教師可以將優(yōu)秀的實驗作業(yè)、學(xué)生的創(chuàng)新思想等進行統(tǒng)一展示和講解，通過這種方式既可以增強部分學(xué)生的自信心，又可以在班級內(nèi)形成良好的競爭氛圍，提升教學(xué)質(zhì)量。

在教學(xué)中，教師可以向?qū)W生介紹ACM國際大學(xué)生程序設(shè)計競賽。競賽題目有趣且有挑戰(zhàn)性，ACM網(wǎng)站上的排行榜自然而然地會在學(xué)生中間形成一種競爭的氛圍。教師將學(xué)生在ACM網(wǎng)站上做題的情況納入最后成績的評定，可以進一步激發(fā)學(xué)生主體學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)生的編程能力，使學(xué)生更加了解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用。

3、結(jié)語

心理學(xué)研究表明，當(dāng)學(xué)生對學(xué)習(xí)對象有興趣時，大腦中有關(guān)學(xué)習(xí)神經(jīng)的細胞處于高度興奮狀態(tài)，而無關(guān)的則處于抑制狀態(tài)?？鬃右舱J為：“知之者不如好之者，好之者不如樂之者?！痹诜怯嬎銠C專業(yè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的教學(xué)過程中，如果學(xué)生產(chǎn)生了濃厚的興趣，就會自覺克服學(xué)習(xí)過程中遇到的困難，從而達到較好的教學(xué)效果。如何針對非計算機專業(yè)的特點，在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的講授過程中因?qū)I(yè)施教，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，仍是一個長期探索的過程。endprint