胡艷宏,龐 倩,尹文曉,李 強
(河北北方學(xué)院,河北 張家口 075000)
隨著高等教育教學(xué)改革不斷深化,課程教學(xué)改革迎來了新機遇,面對凸出的課程教學(xué)問題,各大高校積極探索了一系列的改革措施,尤其是實現(xiàn)了對課程教學(xué)范式的改革?!稊?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程是高校計算機等相關(guān)專業(yè)的必修課,也是其他專業(yè)性課程開展的重要基礎(chǔ),如果此門課程的學(xué)習(xí)效果較差,那《編譯原理》、《操作系統(tǒng)》等課程學(xué)起來就會比較吃力,學(xué)習(xí)難度系數(shù)會明顯提高??梢?,《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程在專業(yè)課程體系中處于重要地位。
在計算機技術(shù)深入發(fā)展的情況下,簡單的模型已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代社會對技術(shù)的要求,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)越來越受到重視。在計算機普遍應(yīng)用的過程中,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)逐漸成為人們重點關(guān)注的內(nèi)容,尤其是將其用于解決非數(shù)值類的計算問題。據(jù)不完全統(tǒng)計,以計算機時間為參照,非數(shù)值類計算問題的占比已經(jīng)高達(dá)百分之八十六左右,這些問題具有共性,主要表現(xiàn)是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜,數(shù)字關(guān)系已經(jīng)無法有效表示不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)在關(guān)系,這給計算機操作者帶來了很大的難度,提高了對計算機操作者信息化素養(yǎng)的要求,計算機操作者尤其要具備較好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方面的專業(yè)知識和技能。因此,《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程開始走進高校課程,成為計算機等相關(guān)專業(yè)的必修課程,此課程內(nèi)容對學(xué)生未來從事計算機相關(guān)職業(yè)大有裨益?!稊?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程以非數(shù)值計算問題為研究對象,加強對此對象的程序設(shè)計,研究了不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間存在的復(fù)雜關(guān)系及相關(guān)運算過程。此課程是計算機專業(yè)的核心課程,對學(xué)習(xí)其他專業(yè)課程有著很大的影響,是學(xué)習(xí)《數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用》等后續(xù)課程的基礎(chǔ)。學(xué)生在此課程中可以深入理解不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型,掌握各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)運算,以及科學(xué)處理不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間存在的關(guān)系問題,學(xué)會使用高級編程方法,掌握科學(xué)規(guī)范的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編寫程序,為未來從事相關(guān)工作或做軟件系統(tǒng)開發(fā)奠定深厚的基礎(chǔ)。
大數(shù)據(jù)背景下,計算機發(fā)展促使信息技術(shù)日新月異,各種先進技術(shù)在不斷涌現(xiàn)的同時也催生出很多技術(shù)類的熱點問題,這些前沿話題對于學(xué)生學(xué)習(xí)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程非常有好處。前沿的技術(shù)往往涉及對基礎(chǔ)理論的運用,前沿話題也常常是學(xué)術(shù)界探討的一般性問題,與學(xué)生學(xué)習(xí)的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程內(nèi)容息息相關(guān)。教師在授課時,可以適當(dāng)選擇一些與授課內(nèi)容聯(lián)系緊密的前沿話題,這不僅可以聯(lián)系當(dāng)下的技術(shù)熱點問題,而且具有實際的討論價值,可以激起學(xué)生的好奇心,進而逐漸過渡到本節(jié)課的課程內(nèi)容。以算法時間和空間復(fù)雜度內(nèi)容為例,教師可以引入人機大戰(zhàn)話題,向?qū)W生提出問題,借著前沿問題引出算法復(fù)雜度的知識點,以此加深學(xué)生對課程內(nèi)容的理解程度。
在授課過程中,教師不僅可以把前沿問題作為課程導(dǎo)入部分,也可以在講解理論基礎(chǔ)知識后進行引入,增進學(xué)生對本節(jié)課知識點的理解?!稊?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程較為抽象,邏輯性較強,不利于學(xué)生理解和內(nèi)化。以稀疏矩陣內(nèi)容為例,教師可以將本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容融合進與圖像、視頻數(shù)據(jù)存儲相關(guān)的前沿技術(shù)問題中,引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會利用稀疏矩陣分析存儲原理及有關(guān)應(yīng)用,這不僅可以強化學(xué)生對稀疏矩陣?yán)碚撝R的二次學(xué)習(xí)和深度理解,而且有利于學(xué)生靈活運用理論知識分析實際問題,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的思維。
《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》在計算機專業(yè)課程體系中占據(jù)著重要地位,是本專業(yè)學(xué)生必須學(xué)習(xí)的一門基礎(chǔ)性課程,也是入門級課程。院系應(yīng)重新定位課程教學(xué)目標(biāo),進一步細(xì)化和明確教學(xué)基本要求,不僅要注重知識傳授過程,更要關(guān)注培養(yǎng)學(xué)生的運用和創(chuàng)造能力。明確規(guī)定學(xué)生需要學(xué)習(xí)的課程內(nèi)容、教師的授課方式,還有通過學(xué)習(xí)本門課程所要達(dá)到的教學(xué)效果。例如,了解不同類型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點,掌握其操作原理及相關(guān)的編程算法,并能夠從空間、時間兩個維度對算法進行深入分析。與此同時,能夠運用理論知識解決數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)問題,以具體案例為參照,選擇恰當(dāng)?shù)乃惴?,熟悉并掌握軟件工程的編寫?guī)范。
《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程應(yīng)以大數(shù)據(jù)為依托,在理論知識的基礎(chǔ)上融合前沿話題和前沿技術(shù),從而達(dá)到深化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)容的目的。此課程內(nèi)容較為枯燥,且不易理解,教師應(yīng)多利用真實的相關(guān)例子導(dǎo)入課程,幫助學(xué)生理解知識點,掌握前沿的信息技術(shù),幫助學(xué)生明白數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識在具體實例中是如何應(yīng)用的,讓學(xué)生獲得真實的學(xué)習(xí)體驗,這種方式往往比單純死記硬背枯燥的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識更有效果。教師還可以引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)大數(shù)據(jù)技術(shù)包含的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識,幫助學(xué)生建立大數(shù)據(jù)思維,為學(xué)習(xí)后續(xù)課程內(nèi)容奠定基礎(chǔ)。
《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程包含很多數(shù)據(jù)內(nèi)容,為了體現(xiàn)大數(shù)據(jù)與教學(xué)實踐融合的重要作用,以及改善大數(shù)據(jù)應(yīng)用對實踐教學(xué)的效果,本文選取“樹與決策樹”內(nèi)容為例進行詳實解讀,并結(jié)合具體教學(xué)案例進行講解。樹在大數(shù)據(jù)中有著普遍的應(yīng)用,本文以機器學(xué)習(xí)中決策樹的應(yīng)用為例,將其作為具體教學(xué)案例融入《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)中。作為樹形結(jié)構(gòu)的一種,決策樹的每一個支點都有著特定的代表意義,在已知每一種情況發(fā)生概率的前提條件下,構(gòu)建一種預(yù)測模型,用于預(yù)測某一件事的可行性。比如,依據(jù)未來七日的天氣判定小剛是否可以外出打高爾夫,事先做好近七日天氣情況匯總表,再依據(jù)匯總表構(gòu)建如圖2所示的決策樹,以此為依據(jù)有效預(yù)測小剛是否可以外出打高爾夫。此案例不僅可以讓學(xué)生深入了解關(guān)于“樹”的知識及有關(guān)運用,還能夠為后續(xù)學(xué)習(xí)算法打下基礎(chǔ)。
要想改善《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程的教學(xué)效果,亟需轉(zhuǎn)變教學(xué)模式,首先,創(chuàng)新教學(xué)方法,關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。大數(shù)據(jù)時代知識變得更加多元,教師應(yīng)調(diào)整教學(xué)方法,提升課堂設(shè)計水平;其次,選擇適切的網(wǎng)絡(luò)資源,教師可以利用網(wǎng)絡(luò)授課軟件為學(xué)生分享與課程內(nèi)容相關(guān)的資料,讓學(xué)生掌握自主學(xué)習(xí)的方法;最后,學(xué)校應(yīng)積極構(gòu)建大數(shù)據(jù)實驗平臺,為師生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)容提供重要支撐,教師利用大平臺為學(xué)生講解具體的教學(xué)案例,并組織學(xué)生在平臺上完成模擬操作,這既可以鍛煉學(xué)生的大數(shù)據(jù)思維,又能夠培養(yǎng)學(xué)生的實踐操作和創(chuàng)造能力。
在大數(shù)據(jù)環(huán)境影響下,《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程有了更為豐富的教學(xué)內(nèi)容,取得了較好的教學(xué)成效。為了更好地評價本課程的教學(xué)改革成效,依據(jù)學(xué)生的分組情況,以小組為研究對象開展了針對教學(xué)效果的調(diào)研活動,調(diào)研結(jié)果如下:
其一,革新了《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程的教學(xué)模式,加強了大數(shù)據(jù)技術(shù)的融入,實踐教學(xué)效果顯著,學(xué)生上課積極性較高,并能夠圍繞前沿話題開展討論,提升了自主學(xué)習(xí)能力。
其二,課程目標(biāo)更加明確,教學(xué)要求更具有針對性。將前沿技術(shù)和前沿問題貫穿于課程內(nèi)容中,給學(xué)生提供了真實的教學(xué)環(huán)境,課程設(shè)計更有梯度。對具體教學(xué)案例的選擇讓學(xué)生對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有了更為深入的理解,對程序設(shè)計、代碼調(diào)試等更為熟練,培養(yǎng)了學(xué)生的大數(shù)據(jù)思維和運用能力。
其三,前沿話題、技術(shù)應(yīng)用案例豐富了課程內(nèi)容,開拓了學(xué)生視野,讓學(xué)生真實感受到《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程內(nèi)容在現(xiàn)實生活中的具體應(yīng)用,明白處理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)問題所需具備的專業(yè)知識和素養(yǎng),同時,也使其更加明確日后從事對口專業(yè)所需掌握的理論知識及關(guān)鍵能力。
現(xiàn)階段,大數(shù)據(jù)時代已經(jīng)到來,大數(shù)據(jù)技術(shù)對生產(chǎn)生活有著重要影響,這對高校計算機等相關(guān)專業(yè)的課程設(shè)置提出了更為明確的導(dǎo)向,對課程教學(xué)質(zhì)量提出了更高要求?!稊?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》作為一門基礎(chǔ)性課程,是學(xué)生深入理解和運用大數(shù)據(jù)技術(shù)處理計算機問題的重要理論依據(jù)。因此,高校應(yīng)不斷推進此課程改革,在課程要求中明確規(guī)定對大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用,并充分利用大數(shù)據(jù)技術(shù)豐富課程內(nèi)容,提高大數(shù)據(jù)與實踐教學(xué)的融合度。