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“数据结构”课程教学改革与实践【摘要】本文旨在探讨数据结构课程教学改革与实践的重要性和未来发展展望。
在背景介绍部分，将介绍数据结构课程的基本情况及研究意义。
接着，在将分析数据结构课程现状、探讨教学方法改革、以及介绍实践案例和教学成果评价。
通过案例总结部分对教学改革的效果进行总结和评价。
在从教学改革的重要性和未来发展展望两个方面进行深入讨论。
通过本文的探讨，旨在引起教育界对数据结构课程教学改革的重视，促进教学水平的提高，为未来数据结构课程的发展提供参考借鉴。
【关键词】数据结构，课程教学改革，实践，教学方法，案例分析，教学成果评价，重要性，未来发展展望1. 引言1.1 背景介绍数据结构作为计算机专业的基础课程，对于学生的编程能力和算法思维能力起着至关重要的作用。
在当前教学环境下，传统的数据结构课程教学方式存在着一些问题，如理论和实践脱节、教学内容过于抽象、学生参与度不高等。
为了更好地培养学生的实际编程能力和解决问题的能力，有必要对数据结构课程的教学进行改革与实践。
随着信息技术的发展和应用越来越广泛，数据结构课程的教学内容也应该与时俱进，结合实际应用场景引导学生学习和掌握数据结构的知识。
通过教学改革，可以提高学生的学习兴趣和动手能力，激发学生的创新思维和解决问题的能力，进一步提高教学质量和学习效果。
对数据结构课程进行教学改革与实践具有重要的现实意义和深远的影响，对于培养优秀的计算机人才和推动教育教学改革都具有重要的意义。
1.2 研究意义数据结构作为计算机专业的基础课程，在培养学生解决实际问题的能力和编程思维方面具有重要的意义。
本文旨在探讨数据结构课程的教学改革与实践，通过分析现有的教学现状，提出创新的教学方法，并结合实践案例进行深入探讨。
研究数据结构课程的教学改革对于提高学生的编程能力、算法设计能力以及解决实际问题的能力具有重要意义。
通过对数据结构课程的改革实践，不仅可以激发学生学习的兴趣，提高学习效率，还可以为学生未来的职业发展奠定良好的基础。
第 7 期2016 年 7 月 10 日计算机教育Computer Education中图分类号：G64252地方高校计算机类专业“算法与数据结构”实践教学改革崔彩霞，菅小艳，庞天杰（太原师范学院 计算机科学与技术系，山西 晋中 030619）摘 要：针对地方高校计算机类专业“算法与数据结构”实践教学的现状，分析“算法与数据结构”实践教学改革实施的原因，提出适合地方高校计算机类专业“算法与数据结构”实践教学的改革方案，经过这几年的教改试验，得出该实践教改方案的可行性和有效性。
关键词：算法与数据结构；实践教学；课程设计；CDIO文章编号：1672-5913(2016)07-0052-031 地方高校计算机类专业“算法与数据结构”实践教学现状和问题分析通过调查山西省高校（如山西大学、太原理工大学、太原师范学院、山西大同大学等）计算机类专业“算法与数据结构”的教学情况可知，理论课和实验课的课程比例有以下几种：3:2,3:1,4:1，个别学校不开实验课，但大部分学生和老师反映实践教学没有达到预期效果，有以下几点原因：（1）实验形式单一，项目陈旧。
（2）实验成绩多以实验报告为主要内容来确定，导致学生忙于应付实验报告，未能积极面对实践环节中出现的问题。
（3）学生对程序设计课程的学习不够深入，普遍编程能力较差，导致实践环节不能达到预期效果。
（4）学生对数据结构在实际问题中的应用缺乏了解，大多数同学没有见过具有实际意义的题目，更不知道如何用“算法与数据结构”来解决实际问题。
2 地方高校计算机类专业“算法与数据结构”实践教学的改革方案针对行业、企业对计算机类专业人才的要求进行了调查。
调查显示，相关企业人力资源主管较为青睐拥有编程能力、操作系统知识和数据库知识的人才；而项目主管则更青睐编程能力、数据结构知识和算法知识3种技能。
此外，依次具备数据库知识、软件工程知识和操作系统知识的人才也是备受市场青睐的主要人才。
值得注意的是，毕业生的实践经验也是相关企业招聘员工时要考察的要素之一，一些企业甚至要求应聘者有项目研发的相关实践经验(见表1)。
“数据结构与算法”的教学改革和实验创新传统教学模式中的教学方法可以简单概括为“先说(课堂理论教学)后做(验证性实验)”和“光说不做”。
但是，在大众化高等教育的背景下，课堂教学效果普遍出现滑坡，客观上淡化了“验证性”实验的基础，因而严重影响了课程的教学质量。
近年来，我们在多门计算机课程的教学实践中，摸索出一套“把实验实践环节与理论教学相融合，抓实验实践教学促进学科理论知识学习”的教学方法，有效地提高了学生的学习兴趣，以此来提高大众化高等教育背景下计算机专业课程的教学效果和教学质量。
这个教学方法可以简单地概括为“先做后说”。
这里的“先做”，就是教师依据相关课程的知识体系和教学要求精心设计前导实验，学生在实验设计的指导下，通过实验方法来了解和实践课程知识；这里的“后说”，就是在学生具备了一定的感性认识的基础上，在课堂教学环节中答疑解惑，系统地提高学科知识的理论水平。
本文中，我们结合“数据结构与算法”(以下简称“数据结构”) 课程来探讨新的教育形势下计算机课程教学方法的改革。
1“数据结构”的教学现状任何实际问题只有建立了数学模型才可以被计算机计算，而数据结构就是实际问题中元素的数学抽象，算法则是建立和解决数学模型的方法。
“数据结构”这个术语在整个计算机科学与技术领域得到广泛使用，它被用来反映一个数据的内部构成，即一个数据由哪些成分数据构成，以什么方式构成，呈什么样的结构等。
数据结构是数据存在的形式，也是信息的一种组织方式，其目的是为了提高算法的效率，它通常与一组算法的集合相对应，通过这组算法集合可以对数据结构中的数据进行某种操作。
“数据结构”是计算机以及相关专业的一门核心课程，具有承上启下的地位和作用，“程序设计语言”(例如C或C++) 和”离散数学”是它的先导课程，“操作系统”、“数据库原理”、“软件工程”等则是它的后续课程。
“数据结构”课程既有相当的理论抽象性，又有鲜明的应用特色，是专业基础课程中的一门有一定教与学难度的课程。
2024年应用转型下“算法与数据结构”课程教学改革与探索随着信息技术的迅猛发展，应用转型已成为高等教育的重要趋势。
在这一背景下，“算法与数据结构”课程作为计算机科学的核心课程，其教学改革与探索显得尤为重要。
本文将从教学目标、教学内容、教学方法和教学评价四个方面，探讨应用转型下“算法与数据结构”课程的教学改革与探索。
一、教学目标的调整与优化传统的“算法与数据结构”课程往往侧重于理论知识的传授，而忽视了学生的实践能力和创新思维的培养。
在应用转型的背景下，我们应当对教学目标进行调整与优化，更加注重学生的实践能力和创新思维的培养。
具体来说，教学目标应涵盖以下几个方面：掌握算法与数据结构的基本概念、原理和方法；能够运用所学算法与数据结构解决实际问题；具备创新思维能力，能够自主设计算法与数据结构；培养团队合作精神，提高沟通能力。
二、教学内容的更新与拓展在教学内容方面，我们应当紧密结合应用转型的需求，对传统的算法与数据结构内容进行更新与拓展。
具体来说，可以从以下几个方面进行改进：引入新兴算法与数据结构：随着计算机科学的不断发展，涌现出了许多新兴的算法与数据结构。
我们应当将这些新兴算法与数据结构引入课堂，让学生了解最新的研究成果和技术趋势。
强化实践应用：通过引入实际案例和项目，让学生在实践中学习和运用算法与数据结构。
这样不仅可以提高学生的实践能力，还能培养学生的创新思维和解决问题的能力。
跨学科融合：将算法与数据结构与其他学科领域进行融合，如人工智能、大数据分析等。
通过跨学科的学习，让学生更好地理解算法与数据结构在其他领域的应用，拓宽学生的视野。
三、教学方法的创新与多样化在应用转型的背景下，传统的教学方法已难以满足学生的需求。
因此，我们应当对教学方法进行创新与多样化，激发学生的学习兴趣和积极性。
具体来说，可以从以下几个方面进行改进：案例教学：通过引入实际案例，让学生在分析和解决问题的过程中学习算法与数据结构。
这种方法不仅可以提高学生的实践能力，还能帮助学生更好地理解理论知识。
“算法分析与设计”课程教学改革和实践“算法分析与设计”是一门理论性与实践性兼顾的课程,是计算机科学与技术学科的核心课程之一,也是一门与计算机有关的非计算机专业如管理信息、信息与计算科学的专业课。
[1]通过对计算机算法系统的学习与研究,理解和掌握算法设计的主要方法,培养对算法的计算复杂性进行正确分析的能力,为独立地设计算法和对给定算法进行复杂性分析奠定坚实的理论基础。
如何上好“算法分析与设计”课程,给广大教师带来了新的挑战和考验。
我们在讲授该课程时发现,学生普遍认为学习该课程比较吃力,其原因主要是:首先,它需要学生具有扎实的离散数学、程序设计、数据结构等前驱课程的基础;[2,3]其次,它也不像很多其他课程大部分依靠记忆,而更多的是依靠理解,并且要求能够灵活应用。
因此,这是一门理论知识和独立分析及解决问题能力并重的课程。
本文以“算法分析与设计”这门课程为主要研究对象,结合教学实践经验,就算法分析与设计在本科教学中的教学内容、教学方式、实验环节、考核方法等进行了探讨。
一、目前算法教学中存在的问题目前,算法分析与设计课程教学过程中,存在着一些矛盾和问题。
1.教学内容繁多、涉及面广,但课时有限在“算法分析与设计”课程中,教学内容非常丰富,其中包括一些非常经典的算法设计策略,如分治法、贪心法、动态规范法等,还包括一些求解困难问题的高级算法设计策略,如随机化算法、近似算法等。
而在教学计划中,课程的教学课时是有限的,要将这些算法设计的策略全部讲透彻非常困难。
2.课程教学内容难以跟上当今科技发展步伐计算机科学的特点决定了它的内容和手段始终处在不断革新和变化的过程中。
算法分析方法和设计策略也是日新月异,而传统教材上出现的例子大多是一些经典的例子,在教学内容的改革步伐上很难跟上算法设计方法的发展。
3.课程考核方式限制了教学效果以往的考核方式以期末考试成绩为主,再加权平时成绩和实验成绩。
这种考核方式基本能考核出学生对知识的掌握程度,但很难考核学生对知识的应用能力,从而没有达到让学生灵活运用算法设计的思想来解决实际问题的目的。
“算法与数据结构”课程教学改革和实践Ξ陈国龙 王晓东 傅清祥(福州大学 计算机科学与技术系 福建福州 350002) 摘 要 本文阐述了“算法与数据结构”课程在计算机学科中的重要性,针对该课程的特点,提出了对该课程的教材建设、教学方法、教学模式、教学手段等方面进行全方位改革的思路,经过8年多教学实践,取得了良好的教学效果。
关键词 算法与数据结构 课程改革 实践中图分类号 G642 文献标识码 A“算法与数据结构”是计算机科学与技术专业一门重要的专业基础课程。
本课程系统地介绍了软件设计中常用的几种数据结构以及相应的存储结构和算法:基于序列的数据结构和算法、反映层次关系的数据结构和算法、关于集合的数据结构和算法,以及相应的算法设计的策略和技巧等等。
参照《信息与计算学科专业教学规范》中明确指明的主要内容:非数值算法的基本知识,线性表、串、数组、树、图、查找、排序,鉴于“算法”与“数据结构”之间密不可分的关系,而且我们必须对各部分内容进行相应的分析和比较,因而课程内容极为丰富。
同时由于本课程的学习将为后续课程的学习以及软件设计水平的提高打下了良好的基础,因此本课程是计算机科学与技术专业的一门关键性课程,普遍受到国内外各院校的重视。
为此,1994年我校将其作为重点建设课程,对该课程的教学内容、教学方法、教学手段、教材建设等进行全方位改革。
几年来,我们取得了较好的成绩,1998年该课程被评为省级优秀课程,2000年该课程的建设荣获福州大学教学成果特等奖。
一、瞄准学科发展方向,更新教学内容,编写新教材计算机科学与技术正以惊人的速度发展,特别是软件开发的标准化、工程化和面向对象的程序设计方法趋向成熟,以及计算作为一门学科的新概念,原来“数据结构”的教学内容与国际上同类课程的教学内容已经严重脱轨,主要表现在:①未曾从计算学科的理论、抽象和设计三种形态的高度来组织课程的教学内容,从而体现计算机学科方法论的理论、抽象、数据的三个过程;②未见作为面向对象程序设计基础的抽象数据类型的概念和相应的知识架构;算法和数据结构之间的联系性和融合度低;③作为基础课程,相应知识面的广度不够,众多知识点的深度不够;④与计算学科其他课程关联的概念脉络不明显,学科间的互通互融尚待提高;⑤未能随着计算机学科的发展吸纳课程知识所取得的重要新知识、新成果。
Ξ收稿日期 2002—06—07资助项目 本论文获福建省新世纪高等教育教学改革工程重点资助作者简介 陈国龙(1965-)男,福建莆田人,副教授,主要从事算法设计与分析、计算机网络可靠性与安全等研究.针对以上存在的问题,我们在《93教学计划》的指导下,作了大量的调研工作。
首先是查阅国内已出版的所有同类教材,了解国内普遍存在的实际问题;其次是查阅国外从经典到现代的许多有代表性的原版教材,了解国际先进水平;第三是召开各种座谈会,包括在学本科生、硕士生、已走上工作岗位的毕业生和担任过本课程的教师,征求意见。
在此基础上,经过分析和综合,对原来“数据结构”的教学内容进行修改,编著了《算法与数据结构》新教材(电子工业出版社1998年1月出版)。
该教材现作为全国高等学校计算机教育研究会和中国计算机学会教育专业委员会联合推荐的《93教学计划》的配套系列教材以及电子工业部全国计算机专业教学指导委员会确定的“九五”规划教材。
由于课程教学内容的改革,与国际上同类课程接轨,无论是理论、抽象,还是设计,三方面都提高了水平,增加了难度。
因此,我们认为编写《算法与数据结构》教材配套的辅助教材《算法与数据结构学习指导和习题解析》很有必要,它既可以帮助任课教师顺利完成从旧教材到新教材的过渡,又可以帮助学生了解新教材的重点、化解难点,把握学习的方向,跟上课程的新发展。
这个意见,得到教材编审委员会的支持和受到电子工业出版社的欢迎。
所以,《算法与数据结构》新教材一出版,我们就进行这本辅助教材的编撰,并于2000年1月由电子工业出版社出版。
二、加强实践环节,实施教学方法多样化由于《算法与数据结构》中稍微复杂一些的算法设计常常涉及到多种技术和方法,例如动态变量和链表、递归技术等,但先修课程中所介绍的相关专业性知识又不多,同时,隐含于教材中各种算法的设计技巧丰富,形式多样,因而学生在学习过程中常常觉得教科书中的内容与具体的算法设计题相距甚远,无从下手。
我们认为,要使学生真正学好、学懂《算法与数据结构》,除了在课堂上要采用行之有效的教学方法外(诸如案例法、讨论法等),还应加强实践。
我们的做法是通过三种实践方式:一是做习题,二是上机实践,三是课程设计。
习题主要限于章节的内容,使学生加深对各章节主要的理论、概念、方法、结构等的理解。
由于专业课程的理论与技术往往表现出较强的综合性、前沿性、探索性,是发展中的科学,我们还鼓励学生撰写自己的小论文或总结报告,让他们时刻跟踪本课程的最新动态;上机实践则不仅能进一步提高学生灵活运用数据结构和算法的能力,而且使学生在编程、上机操作、程序调试与正确性验证等基本技能方面受到严格的训练。
为此,我们把学生机房的管理模式变为灵活的开放式管理,划卡上机,随到随练,并且通过“网上辅助教学环境”使学生进行自学、练习、同学间交流、向教师提问、考试等,教师也可以通过它备课、答疑、阅卷,不仅增强了学生和教师的沟通,同时提高了他们的学习兴趣,培养了他们的动手能力;课程设计则着眼于全课程,目的在于使学生通过课程设计掌握全课程的主要内容,并提高综合解题能力。
我们专门设计了一套完整的实践教学大纲,为学生的上机实践和课程设计这两个实践环节提供指导,在实践内容和形式上为学生提供多种可能的选择。
已经尝试的形式有:计算机创业大赛、网页大赛、专业领域仿真比赛等等,通过这些比赛来提高学生的自学能力、实践能力和创新能力。
我们的学生虽然入学时的成绩都比较好,但并不整齐。
入学后,由于多种因素,都有变化,程度不可能划一。
另外学生的兴趣专长、接受能力、自学能力等有着程度不同的差异。
在这种情况下,只靠课堂上“均等”教学是不可能因材施教的,因而,要实施教学方法多样化。
在课堂上,虽然能针对程度一般的多数学生的情况进行教学,但我们注意与学生的学习情感交流,采用“双向式”教学方式,注重学生“学”与教师“教”之间的沟通,营造生动活泼的、富有吸引力的、宽松的课堂气氛;每星期进行定点辅导,对学生在学习过程中遇到的疑难问题予以耐心细致的解答。
同时掌握学生对知识点、重点及难点的掌握程度,根据学生的反馈信息,对未来的授课内容和教学方式做相应的调整。
对于程度差的学生要靠个别的辅导,通过补习和细化课堂的教学内容,帮助其积累知识和提高理解能力,跟上一般学生的进度。
对于优等生,靠个别的指导,指定课外读物,加大信息量,布置思考题,调动其潜能,引导其创新。
对于尖子生,我们还有一条措施,让其参加教师的科研项目,提前接受科研的训练,组织和指导他们参加全国性的学科竞赛,促使他们脱颖而出。
这样,通过在课程的层次结构和内容设置上下功夫,从基本知识、基本技能到纵深研究课程和横向扩充课程再到专业技术应用、研究和开发,在共性模式上充分考虑到各种具体情况,对各个层次上的学生采取“一对一”的差异教学模式,取得了良好的教学效果。
三、改革教学手段,研制CA I在教育领域,随着网络技术、多媒体技术和人机交互技术的飞速发展,使得教学手段、教学方法、教育观念与形式、课堂教学结构以及教育思想和教学理论都发生了深刻的变化,变得越来越先进。
CA I作为现代多媒体技术的应用,是常规教学手段的重要补充,在教学中起到了不同于其他教学手段的独特作用。
那些在传统教学中用语言和板书难以表达(如复杂的图形、繁琐但无需推导的公式)、学生难以理解的抽象内容和复杂的变化过程(如用静止的流程图难以描述的动态过程等),CA I均可以通过模拟、人机交互手段很好地解决,并且可以优化过程和授课时间,使得课程的教学质量达到一个新的境界。
尤其是通过CA I课件,教学可以个性化,而且可以使教学内容变得更形象、直观、生动和有趣,从而取得更好的教学效果。
因此,运用这种现代化的教学手段,辅助课堂教学单一性的不足,已成教学方法改革的导向。
我们运用CA I并与相关多媒体技术相结合,硬件、软件条件都有着先天的有利优势。
因此,我们开发了《算法与数据结构》的CA I 课件,而且不断地改进升级,应用到课程教学中,同时我们也在我校校园网站中开辟专门的网页和提供教师的e—m ail地址,开展网上讨论和网上答疑。
可见,课程设置与实践教学改革的进展将会使CA I变得充满生机,我们正朝着基础教学CA I,多媒体CA I,网络化CA I的方向发展。
实践证明,采用现代化的教学手段,确实收到很好的效果。
它改变了过去那种一块黑板、一支粉笔、一本教材和教师“一言堂”的“灌输式”教学形式和方法。
但是,应该指出,不能为了形象、直观和生动而削弱通过形式化数学方法进行逻辑推理抽象思维的教学,否则就会使课程沦落为著名计算学科专家D ijk stra所批评的幼稚化。
而且,虽然CA I在教学环节上程度不同的发挥了作用,但不能完全取代教师在教学过程中的重要作用,应把它与本课程的课程体系、教学内容、教学方法等有机结合,才能发挥最佳效益。
四、加强教学管理,促进教学质量提高为了保证本课程建设的顺利进行,建立由系主任挂帅、教研室领导参与的课程建设检查指导小组。
指导小组定期对课程建设的质量、进度进行检查评估,听取校、系教学督导组的听课意见,以及学生对课程的建议与意见,并及时将意见和建议反馈给任课教师,督促任课教师改进教学方法。
健全教师试讲制度、课堂质量检查和观摩教学制度。
计划每学期组织1～2次示范教学或公开教学,要求系主任每学期至少听该门课程1次,教研室主任每学期至少听该门课程2次,课题小组集体听课2次,共同探讨提高教学质量的方式。
制定严格的教学管理和教学考核措施,是提高课程教学质量的有力保障。
每学期任课教师都必须认真填写“算法与数据结构”的教学大纲与教学进度表,由系主任、教研室主任把关听课制度和教学问卷调查,可进一步检查任课教师的教学质量。
现已建立《算法与数据结构》试题库(题型为:选择题、填空题、改错题、简答题、算法设计题、论证题),课程考试严格按教学大纲从题库中随机抽取,分别生成A、B卷。
考试内容除必须掌握的基础理论(以检查学生对概念的掌握程度)外,还特别强调结合实际的题型,培养学生分析和解决问题的能力。
期末考试在系级考试监督领导小组的指导、监督下进行。
评卷过程采用流水作业方式,经检查无误后附上评卷人签名,最后综合学生的上机实践成绩、课程设计成绩和半期考成绩,生成期末总成绩(取综合成绩既考察了学生对理论知识的掌握程度,又测试了他们的实践动手能力,避免“一试定总分”的弊端)。
