劉合兵，尚俊平，翁 梅

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系，河南 鄭州 450046)

基于信息素質(zhì)教育的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)研究與實(shí)踐

劉合兵，尚俊平，翁 梅

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系，河南 鄭州 450046)

在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的課前、課中、課后引入信息素質(zhì)教育，引導(dǎo)學(xué)生檢索圖書館、網(wǎng)上課程、論壇等信息資源并利用它們進(jìn)行拓展學(xué)習(xí)。實(shí)踐證明，基于信息素質(zhì)教育的課程教學(xué)模式培養(yǎng)了學(xué)生的信息素質(zhì)、學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力，有效提高了教學(xué)質(zhì)量。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；信息素質(zhì)教育；核心課程

DOI號：10.13320/j.cnki.jauhe.2016.0163

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”是計算機(jī)類專業(yè)的核心必修課程，在整個計算機(jī)專業(yè)教學(xué)體系中處于舉足輕重的地位[1]?！皵?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”是操作系統(tǒng)、軟件工程、數(shù)據(jù)庫概論、編譯原理、計算機(jī)圖形學(xué)等專業(yè)課程的先行課程[1-4]。作為核心課程之一，“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)工作備受各高校重視。如何在教學(xué)中利用有限課時提高教學(xué)質(zhì)量和培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力、動手能力及創(chuàng)新能力是教學(xué)研究的重點(diǎn)。

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程以問題求解為導(dǎo)向，貫穿數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)理論、抽象和設(shè)計的三個形態(tài)，強(qiáng)調(diào)圍繞抽象數(shù)據(jù)類型的有效表述，建立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的邏輯結(jié)構(gòu)、存儲結(jié)構(gòu)和運(yùn)算的有機(jī)聯(lián)系[1]。在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)中，學(xué)生普遍反映課程理論性太強(qiáng)，內(nèi)容過于抽象，類語言算法難以理解，解決實(shí)際問題時不知從何處下手，對課程學(xué)習(xí)有畏難情緒。筆者在認(rèn)真分析課程特點(diǎn)和以往教學(xué)中存在問題的基礎(chǔ)上，立足課堂，以切實(shí)提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生能力為目標(biāo)，從學(xué)習(xí)資源拓展及利用入手，將專業(yè)課程教學(xué)與信息素質(zhì)教育融合，設(shè)計并實(shí)踐了基于信息素質(zhì)教育的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)方案。

信息素質(zhì)最早由美國信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會會長波爾(Paul Zurkowski)于1974年提出，并被概括為“利用大量的信息工具及主要信息源使問題得到解答的技術(shù)和技能”[5,6]。信息素質(zhì)教育的根本目標(biāo)是使受教育者獲得較強(qiáng)的信息素質(zhì)。

在基于信息素質(zhì)教育的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)實(shí)踐中，把信息素質(zhì)教育貫穿于教學(xué)的每一個環(huán)節(jié)，讓學(xué)生了解和課程學(xué)習(xí)相關(guān)的信息資源，掌握利用各種信息工具和信息資源的能力并拓展課堂學(xué)習(xí)。實(shí)踐證明，基于信息素質(zhì)教育的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)不僅取得了良好的教學(xué)效果，而且提高了學(xué)生的信息素質(zhì)，有效培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、動手能力及創(chuàng)新能力。

一、方案設(shè)計

筆者分別從課前、課中、課后3個環(huán)節(jié)引入信息素質(zhì)教育。

課前環(huán)節(jié)：教師在常規(guī)備課，比如寫教案、制作課件等之外，收集與課程學(xué)習(xí)相關(guān)的信息資源、信息工具，制作介紹及使用信息資源和信息工具的課件。

課中環(huán)節(jié)：在課堂教學(xué)中，介紹和課程相關(guān)的各種信息資源，結(jié)合課程內(nèi)容，在信息資源的使用方面進(jìn)行拓展，培養(yǎng)信息意識，引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程時充分利用信息資源；實(shí)驗課中適當(dāng)安排學(xué)生學(xué)習(xí)、利用各種信息資源的時間。

課后環(huán)節(jié)：結(jié)合教學(xué)內(nèi)容布置作業(yè)，要求學(xué)生利用信息資源鞏固學(xué)習(xí)，完成作業(yè)，提高對學(xué)生自主學(xué)習(xí)的要求，有效提高課程學(xué)習(xí)質(zhì)量。通過有針對性的信息檢索和利用實(shí)踐，提升學(xué)生的信息能力，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)、論文寫作及科學(xué)研究打下良好的基礎(chǔ)。

二、方案實(shí)施

筆者所在學(xué)校計算機(jī)專業(yè)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程在第三學(xué)期開課，課程總課時為80學(xué)時(其中理論課60學(xué)時，實(shí)驗課20學(xué)時)。

(一)課前收集各種信息資源

了解信息資源、具有信息意識是利用信息解決問題的前提。筆者從以下幾個方面對“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的相關(guān)信息資源進(jìn)行了整理。

1.教學(xué)參考書。教學(xué)參考書是重要的課程資源，含有豐富的教學(xué)資料，對教師的備課和學(xué)生拓展學(xué)習(xí)具有不可忽視的作用。這里所指的參考書包括紙質(zhì)圖書和電子圖書。筆者檢索學(xué)校圖書館書目和超星數(shù)字圖書館的電子圖書書目中與“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程相關(guān)的書籍，除了選擇本人備課使用外，還整理出參考書的檢索和使用方法，列出適合學(xué)生使用的參考書單。

2.“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程網(wǎng)站。“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程網(wǎng)站主要包括網(wǎng)上課堂、各級精品課程網(wǎng)站及MOOC資源。

網(wǎng)上課堂：有清華大學(xué)嚴(yán)蔚敏教授的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)網(wǎng)上課堂”， MIT的高級數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)公開課(https://courses.csail.mit.edu/6.851/spring14/)等。

精品課程網(wǎng)站：目前國家精品課程資源網(wǎng)課程中心收錄的和“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”相關(guān)的課程如“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”、“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法分析”等共102個[7]。這些網(wǎng)站上共享了教學(xué)課件、電子教案、教學(xué)設(shè)計、教學(xué)錄像、實(shí)驗實(shí)踐、例題習(xí)題、文獻(xiàn)資料、試卷、參考書目等各種資源。

MOOCs(Massive Online Open Courses，大型開放式網(wǎng)絡(luò)課程)的興起為學(xué)生提供了豐富的課程資源。以開設(shè)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程為例，在中國大學(xué)MOOC、MOOC學(xué)院、學(xué)堂在線等網(wǎng)站上搜索“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”，可以搜索到中外名校的MOOCs課程資源。

3.期刊、學(xué)位論文。圖書館引進(jìn)的CNKI期刊全文數(shù)據(jù)庫、萬方期刊博碩論文、維普期刊全文數(shù)據(jù)庫等是連續(xù)動態(tài)更新的期刊全文數(shù)據(jù)庫，收錄國內(nèi)幾千種重要期刊，涵蓋自然科學(xué)、工程技術(shù)、農(nóng)業(yè)、哲學(xué)、醫(yī)學(xué)、人文社會科學(xué)等各個領(lǐng)域，是學(xué)生拓展學(xué)習(xí)及進(jìn)行科學(xué)研究的重要資源。

4.技術(shù)論壇?！皵?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程實(shí)踐性強(qiáng)，學(xué)生在編程實(shí)踐過程中會遇到各類問題，如果教師不能及時答疑，學(xué)生則可通過論壇這個平臺向其他學(xué)者請教、學(xué)習(xí)、交流，解決自己學(xué)習(xí)中的問題。常用的有CSDN論壇數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法版面、ITeye綜合技術(shù)論壇數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)版面等。

5.本校課程網(wǎng)站。筆者所在的課程教學(xué)團(tuán)隊申報了校精品課程(現(xiàn)已升級為校精品資源共享課)，建立了“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程網(wǎng)站，將整理、搜集到的各種教學(xué)資源共享到網(wǎng)上供學(xué)生學(xué)習(xí)參考。

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”作為專業(yè)課程，課堂上不可能占大塊時間講授信息資源及利用，因此，制作相關(guān)信息資源介紹和使用的課件對指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)非常必要。課前環(huán)節(jié)完成以上相關(guān)資源的收集整理，并設(shè)計制作資源介紹與利用的課件。

(二)課中推薦和訓(xùn)練學(xué)生利用信息資源

開展基于信息素質(zhì)教育的教學(xué)實(shí)踐，關(guān)鍵在課中，關(guān)鍵在培養(yǎng)意識，關(guān)鍵在實(shí)踐，學(xué)以致用。

1.上好第一堂課，培養(yǎng)意識 。“好的開端是成功的一半”，上好第一堂課是有效開展基于信息素質(zhì)教育教學(xué)的基礎(chǔ)。第一堂課除了介紹課程概述、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)參考資料、教學(xué)安排等內(nèi)容外，重要的是把基于信息素質(zhì)教育的教學(xué)理念傳遞給學(xué)生，展示與課程相關(guān)的信息工具及信息資源利用的課件，引導(dǎo)學(xué)生利用各種信息資源輔助和拓展課程學(xué)習(xí)。

第一堂課重點(diǎn)介紹推薦給學(xué)生的信息資源，包括教學(xué)參考書和課程網(wǎng)站。簡單演示如何檢索利用圖書館書目信息，如何閱讀電子圖書，課程網(wǎng)站的檢索方法及網(wǎng)站上資源的下載和利用。通過與課程相關(guān)信息資源的檢索和利用，培養(yǎng)和提高學(xué)生獲取信息、學(xué)習(xí)新知識的能力，使學(xué)生的學(xué)習(xí)不局限于一本教材和幾本參考書，在學(xué)習(xí)中遇到問題時能有的放矢，并且可以在時間和空間上對課堂學(xué)習(xí)進(jìn)行有效拓展。

2.結(jié)合教學(xué)內(nèi)容利用信息資源，培養(yǎng)興趣。在教學(xué)過程中，引導(dǎo)學(xué)生檢索和利用信息資源，打開學(xué)生思路。

比如，在講到串的模式匹配算法時，首先結(jié)合Word中的查找功能把基本概念講清楚。然后對給定的BF算法和KMP算法進(jìn)行講解，分析它們的時間復(fù)雜度。之后，引導(dǎo)學(xué)生討論，看能否對算法提出改進(jìn)。然后再利用圖書館的中國知網(wǎng)(CNKI)或維普期刊檢索系統(tǒng)檢索相關(guān)論文，并將檢索到的論文如《KMP算法分析與模式串的結(jié)構(gòu)設(shè)計》《一種改進(jìn)的KMP高效模式匹配算法》及《改進(jìn)的KMP算法在生物序列模式自動識別中的應(yīng)用》等文獻(xiàn)推薦給學(xué)生。通過演示，給學(xué)生介紹相關(guān)信息資源，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會檢索文獻(xiàn)，多看文獻(xiàn)，借鑒學(xué)習(xí)他人的研究成果，對自己感興趣的問題進(jìn)行深入研究。同時將BM、RK等模式匹配算法介紹給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，拓展教材內(nèi)容，加強(qiáng)課程的深度和廣度，使他們充分認(rèn)識到模式匹配算法在網(wǎng)絡(luò)入侵檢測、圖形圖像檢索等方面的應(yīng)用，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)以致用、實(shí)踐創(chuàng)新的精神。

3.強(qiáng)化信息素質(zhì)訓(xùn)練，學(xué)以致用。在實(shí)驗課上安排適當(dāng)時間，提供條件讓學(xué)生對與課程學(xué)習(xí)相關(guān)的信息資源進(jìn)行了解和利用；結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，布置相應(yīng)的作業(yè)，要求學(xué)生查閱文獻(xiàn)；布置安排課堂討論，要求學(xué)生在討論之前利用信息工具和信息資源自主學(xué)習(xí)指定內(nèi)容。

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，學(xué)生既要學(xué)好理論知識，又要學(xué)會分析數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的性質(zhì)，編寫出結(jié)構(gòu)清晰、正確易讀的算法。筆者在教學(xué)設(shè)計上，把對學(xué)生的要求具體化為一項項實(shí)際任務(wù)，包括基本算法和應(yīng)用型的題目，以完成任務(wù)帶動實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生動手能力。應(yīng)用型題目與實(shí)際生活聯(lián)系密切，在提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時，也加強(qiáng)了他們對知識點(diǎn)的理解。對于學(xué)生來說，達(dá)到老師要求是一個循序漸進(jìn)的過程。筆者通過一些經(jīng)典例子使學(xué)生理解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的意義、學(xué)習(xí)的方法，并給學(xué)生介紹網(wǎng)上論壇、百度搜索引擎等，鼓勵學(xué)生遇到問題通過以上平臺及工具積極解決問題。

(三)課后訓(xùn)練與指導(dǎo)

多途徑課后指導(dǎo)是對學(xué)生課后訓(xùn)練、自主學(xué)習(xí)、拓展學(xué)習(xí)的有力支持。定期組織學(xué)生交流學(xué)習(xí)成果，歸納學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到的問題，提出解決問題的方案，引導(dǎo)學(xué)生通過進(jìn)一步信息檢索解決自己的問題。同時建立課程學(xué)習(xí)微信群(早期為QQ群)，方便學(xué)生討論問題，學(xué)習(xí)交流。課下同學(xué)們還可以通過E-mail等形式與老師單獨(dú)交流。鼓勵學(xué)生在課堂討論中積極發(fā)言。引導(dǎo)學(xué)生積極申報大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，提升科研能力和水平。邀請有研究能力或?qū)蒲懈信d趣的學(xué)生參與教師主持的科研項目；對邏輯思維能力和實(shí)踐動手能力強(qiáng)的學(xué)生，則引導(dǎo)他們積極參加ACM、藍(lán)橋杯等學(xué)科競賽。

三、實(shí)施效果

(一) 學(xué)習(xí)能力提高

開展基于信息素質(zhì)教育的教學(xué)實(shí)踐，比較明顯的特點(diǎn)是學(xué)生參與課堂更活躍，學(xué)習(xí)效果更好。由于學(xué)生了解學(xué)習(xí)資源，提升了拓展學(xué)習(xí)的能力，都能較好完成老師的要求，參與課堂的積極性更高。

(二)創(chuàng)新能力增強(qiáng)

在教學(xué)實(shí)施過程中，培養(yǎng)了學(xué)生的信息意識，刺激其在學(xué)業(yè)與發(fā)展、學(xué)術(shù)研究等方面的需求。筆者所帶的本科生在畢業(yè)設(shè)計時，主動地進(jìn)行信息收集獲取，分別在模式匹配算法的改進(jìn)和圖的最短路徑問題等方面進(jìn)行了研究，完成了《一種改進(jìn)的BM模式匹配算法》《對BM模式匹配算法的改進(jìn)》和《城市公交查詢系統(tǒng)算法的研究與實(shí)現(xiàn)》等論文。

(三)學(xué)科競賽成績顯著

積極引導(dǎo)學(xué)生參加學(xué)科競賽。近幾年來，形成了學(xué)生積極參加學(xué)科競賽、積極參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的氛圍。2012年至今共有80多人次在“藍(lán)橋杯”全國軟件和信息技術(shù)專業(yè)人才大賽、甲骨文杯Java程序設(shè)計大賽、ACM程序設(shè)計大賽中獲得省級以上獎勵，其中18人次獲得國家級獎勵。

四、結(jié)語

信息素質(zhì)教育是高等教育各專業(yè)課程體系的前提和基礎(chǔ)。學(xué)生的信息素質(zhì)能力對學(xué)生今后的學(xué)習(xí)和生活將產(chǎn)生積極、深遠(yuǎn)的影響。本文設(shè)計和實(shí)踐了基于信息素質(zhì)教育的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)，在課前備課過程中收集和課程相關(guān)的信息資源；課中給學(xué)生介紹信息資源及使用方法，通過有針對性的訓(xùn)練，引導(dǎo)學(xué)生檢索與利用圖書、精品課程、期刊、學(xué)位論文等文獻(xiàn)資源及網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行課程學(xué)習(xí)和解決實(shí)際問題；課后引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行拓展學(xué)習(xí)，開展多途徑答疑交流。幾個學(xué)期的教學(xué)實(shí)踐證明，基于信息素質(zhì)教育的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)模式有效促進(jìn)了學(xué)生信息素質(zhì)、學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

本文在計算機(jī)專業(yè)本科學(xué)生的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)中進(jìn)行了實(shí)踐，取得了良好效果。今后，應(yīng)繼續(xù)開展計算機(jī)課程教學(xué)與信息素質(zhì)教育融合模式的研究與實(shí)踐，并在其他課程及專業(yè)中進(jìn)行推廣。

[ 1 ] 張銘,耿國華,陳衛(wèi)衛(wèi),等.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程教學(xué)實(shí)施方案[J].中國大學(xué)教學(xué),2011(3):56-60.

[ 2 ] 劉馨月,張憲超,于紅.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法核心課程建設(shè)[J].計算機(jī)教育,2011(6):65-68.

[ 3 ] 殷人昆,鄧俊輝.清華大學(xué)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”精品課程建設(shè)[J].計算機(jī)教育,2006(5):20-22.

[ 4 ] 張銘,許卓群,楊冬青,等.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的知識體系和教學(xué)實(shí)踐[J].計算機(jī)教育,2004(2):89-91.

[ 5 ] 尚俊平,劉合兵.在專業(yè)課教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的信息素質(zhì)[J].計算機(jī)教育,2010(8):14-16.

[ 6 ] 郭太敏.論信息素質(zhì)與人才培養(yǎng)[J].中國圖書館學(xué)報,2002,28(3):81-83.

[ 7 ] 國家精品課程資源中心[EB/OL].http://resource.jingpinke.com/.2015-10-15.

(編輯：王 佳)

2016-07-13

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)高等教育教學(xué)改革研究項目(編號：校政教[2012]3號)；河南農(nóng)業(yè)大學(xué)2016年高等教育科學(xué)研究課題(編號：20160307)。

劉合兵(1972-)，男，河南臺前人，碩士，副教授，主要研究方向：信息檢索、數(shù)據(jù)挖掘。

G642.0

A

1008-6927(2016)06-0055-04