基于编程思维的数据结构教学研究

基于编程思维的数据结构教学研究

作者：赵辉

来源：《电脑知识与技术》2017年第13期

摘要：数据结构课程作为现阶段我国高校教育中计算机相关专业的专业基础课程，旨在提升计算机专业学生对编程相关领域知识的认知水准以及实践能力。然而就我国高校计算机专业在数据结构相关课程的教学现状而言，普遍存在着学生对教学内容理解不深、实际学习状况较差的现象。为提升我国高校教育中计算机专业教学数据结构相关课程的教学质量，需要对数据结构课程的教学手法及教学内容进行相应的革新，以满足新时期教育改革背景下高校教育的相关需求。

关键词：编程思维；数据结构；教学研究

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）13-0138-02

现阶段在我国高校计算机专业教学中，数据结构这一课程的教学中普遍出现着学生学习状况不佳的情况。这一现象主要表现在学生对于专业知识的理解远远不足以支持学生进行该领域知识的实践应用，导致了数据结构这门课程的教学现状中学生能听懂、难应用的现状。 数据结构课程的开设，目的在于使计算机专业学生对于编程实践能力进行提升，并在计算思维的培养上得到一定的推进。然而实践能力的缺失使得教学目的达成的效果与预期效果出现了较大偏差。关于数据结构课程教学现状中存在的相应问题，我国在高校教育改革中存在着相应探讨。结果显示，实际教学效果的差异性问题主要是由于教学内容偏离了实践，进而导致实际教学体制中实践环节的相应缺失。数据结构课程的开设应当建立在学生成熟的编程思维基础之上，因而在教学改革中高校数据结构教学应当突破现有限制，从学生编程思维的培养以及教学方法实践环节的建设人手来对现有教学状况进行改进。 1实践教学在编程思维背景下数据结构教学中的意义

数据结构课程的开设，目的在于在计算机专业教学体制中起到承上启下的作用。在我国高校计算机专业的教学中，数据结构这一课程的实际开设是在学生接受高等数学、离散数学以及语言程序设计等计算机基础课程的学习之后，目的在于对学生进行计算机深入内容的学习之前对其编程思维以及逻辑语言运用能力进行相应的提升。高校计算机专业学生在接受数据结构相关课程内容的学习后，能够在自我认知层面以及计算机编程语言掌握、数据库原理分析等专业知识进行理解的强化，进而在开展编程相应课程时学生能够具有更加坚实的基础，在日后的计算机课程体系教育中能够对学习内容更快的掌握与理解。

在当下高校计算机专业教育强调编程思维的背景下，数据结构课程对于实践能力的强调符合当前我国高校计算机教学理念。通过对该课程的学习，学生能够掌握计算机处理非数值运算

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问题时的一般原理和方法，熟悉解决各种问题的基本模型，且在运用已有的算法语言编写程序时学生能够做到更加准确与流畅。简单来说，数据结构课程的开设能够促使学生有效辨别程序的好与坏，在编程内容的学习中学生不再流于形式，而是能从自身角度出发对程序、模型等概念加强相关认知，进而在学生自主进行程序设计以及简单程序语言编写时能够做到明确用处、明确编写内容意义的目的。

作为检验学生计算机程序思维理论知识学习状况以及相关知识运用能力是否达标的手段之一，学生的数据结构实践能力既是学生阶段学习状况的检验途径，又能够突出强化学生对于算法在时间及空间方面的相关认知，因此实践教学的应用在数据结构课程的教学中存在着较为重要的意义，尤其在学生自主学习能力培养以及学生编程思维养成上更是存在着积极的推动作用。

2基于编程思维的数据结构教学改革思路存在的问题

现阶段我国在高校计算机专业教学数据结构课程的教学改革中存在着一定误区。为保证教学改革工作的有效性以及教学改革内容能够得到相应完善，需要在教学改革的思路上进行相应的调整。现阶段，对数据结构课程教学改革提升较为有效的两大思路在于对算法以及伪码方面的认知调整。

1）数据结构教学中的算法

对于数据结构的教学，离不开对算法的认知和理解。作为现阶段学习数据结构最为有效的媒介工具，算法能够为数据结构中特定求解问题进行明确描述，进而使学生对于问题求解指令的有限序列得以认识与掌握，对结构的掌握与学习也就更加高效。然而不同于算法学以及算法设计与分析课程中的算法，数据结构在算法的应用上与传统算法还存在着一定分别。二者在对算法的定义上分别属于算法研究以及算法这一工具。因而实际上数据结构课程中的算法使用仅限于使用算法对相应问题进行求解与应用，不需要在实际应用中将数据结构中的算法作为独立教学模块进行分化教学，这一举措不仅不利于教学开展的效率提升，更容易对学生的学习兴趣造成干扰，使得学生误认为教学难度较高而产生畏惧心理。 2）数据结构中的伪码

相比于算法在数据结构教学过程中的重点突出不明确，伪码这一模块在数据结构中的教学则过于形式化，世纪教学内容突出不明显，往往使得学生对于这一模块的学习重视程度偏低。低层次的伪码教学，往往过于简洁，不仅难以对实际算法程序的设计内容影响不高，且在实际应用上也不存在相应的程序化内容，学生在面临，许多伪码的算法描述，没有遵循伪码的要求，在书写时比较随意。这就使得伪码教学失去了其应有的意义与价值。其次，伪码教学的内容不明还会导致学生学习过程中对实现设计这一目的达成受到阻碍。在面临储存及中间变量设计时，如果存在变量设计不合理的状况时任何一种问题得不到实现均会影响到课堂教学的实效性。

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3编程思维养成目的下的数据结构教学改革途径分析

在编程思维养成这一教学目的下，现有的数据结构教学模式需要进行相应的改进。首先，由于教学目的从学生理论知识的掌握转变成立学生编程思维的培养，因而在实际教学方式上需要从强化理论知识灌输转变成重视实践教学环节建设。同时，为应对新背景下数据结构教学内容与高校计算机教育改革目的相契合，就需要教育工作者在教材、教学方针乃至于教学体制上进行相应的调整，以提升新形势下计算机专业学生基本素养培养的相应需求。就笔者观点而言，我国高校计算机数据结构课程教学改革可从以下思路出发。 1）更新教材

由于实践教学对我国高校计算机数据结构课程教学存在着一定的推动作用，因而从实践教学环节建设出发进行教学手段、教学模式的改进对于实际教学效果的提升就存在着一定的积极意义。然而就现阶段我国在数据结构教学中普遍使用的教材来看，教材内容中涉及实践教学的部分不足以支持我国高校计算机专业数据结构课程的实践教学开展。因此，要想进行实践教学的相关改革，需要在教材内容上进行相应的革新与增添。自2008年以来，全新的数据结构教材在我国计算机相关专业领域中得以广泛使用。其中，由于教材内容的适应性较差，因而在实际教材内容改革中我国教育改革工作者基于C++描述编写了全新的数据结构教材，旨在为我国计算机数据结构实践教学的开展以及学生编程思维的培养提供相应保障。

新教材的使用自2008年秋季以来取得了较为理想的效果，学生通过对新教材中相应教学实例的吸收与学习对于编程思维以及模型的空间时间理念提升了相应认知，实践教学的开展得以应用。例如在传统教材中涉及字符串实验问题时，由于传统教学模式条件限制以及内容的难易度划分，对类似习题仅在书面层次给予了解答，而对于问题出现的成因以及问题解决的多元化模式则一笔带过。伴随着计算机编程相应技术的不断发展，无论是基于C++还是基于Java语言的编程问题，都具备了自身的完善数据库以及字符串函数库。因而在考核阶段无论是学校的检测标准还是考试大纲均对这一模块无过高要求。在新教材改革后为满足学生个人能力的完善，教材内容对类似习题均增添了相应的模块化学习内容，为学生进行深化的编程内容学习打下了良好的基础。 2）实验题目设计

作为数据结构课程教学中的一大重要环节，实验报告能够对学生学习状况进行阶段性的检测，进而便于教师对学生学习状况进行实时掌控，以满足学生达到教学目标过程中监督体制的建设。在编程思维背景下的数据结构教学改革中，则对实验环节进行了相应的重点建设。作为实践教学中较为重要的教学检测标准，实验题目的设计与选取对学生学习的效率以及教学工作的开展同样具有着一定的影响作用。

近年来，为满足数据结构课程教学的高效性以及教学手段的科学性，我们对全国十余所高校计算机专业相关学生进行了教学改革结果的满意度调查。结果显示，对于数据结构这一科目

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的教学改革现状学生存在着一定程度的不满意现象，仅两成学生认为现有的教学手段以及教学内容没有从数据结构课程实践教学的目的出发，内容偏向理论化，对学生的实践能力培养存在着一定的缺失。因此在实践教学这一目标下，多数高校开展了对实验题目设计改良的教学改革，旨在于通过从学生学习数据结构的实际情况出发提升学生学习兴趣和教学结果。现阶段，改进后的实验题目主要分为以下三类，即验证性题目、综合性题目以及改良性题目。分别针对教材内容的单一性、学生综合学习能力提升以及对基础内容的掌握进行了具有针对性的内容改进。在新型教学内容的增添后，学生得以根据自身学习能力的具体情况选择适合自身的实验题目进行练习，较大的提升了学生的实际学习能力。

同时，在实际教学工作进行中还应当对学生的自主学习精神进行培养，鼓励学生在现有教材中寻找问题、发现问题，进而针对教材内容中重点难点自主进行强化练习以及简单程序算法的设计。在有效提升了学生的自主学习能力同时对学生编程思维的养成也存在着一定的提升作用。

3）教学团队的改良

现阶段，在我国高校计算机教职工作者中普遍存在着教学经验以及教学能力方面的差异性，大多数高校中存在着教学资源分配不合理的现象。其中，由于学校在相应教师招聘以及教职团队构成上以学历和职称评定为主，间接导致了教师团队质量难以支持实际教学工作的开展。针对这一现状，对现有数据结构教学团队进行改良对实际教学改革存在着一定价值。首先，校方应鼓励教师进行职后培训，提升实际教学能力；同时在教师入职后应阶段性的组织教师对教学内容进行认知层面的强化，进而满足教学工作开展中对教师综合素质的要求。同时，新老教师之间应加强经验沟通，青年教师以及经验不足的教师在开展教学工作之前需要与有经验的教师进行旁听或参加培训，而有经验的教师应当定期参与青年教师的课堂教学，对其教学过程中手段以及内容上存在的不足进行指正与记录，保证实际教学质量。 4结束语

数据结构作为我国高校教育计算机相关专业中较为重要的一门专业性科目，其教学效果对学生在编程思维养成及相关专业能力培养上均存在着较大影响。因此，为满足该课程教学的时效性，相关教师在实际教学工作的开展中还需要结合教学工作开展实际情况，进行具有针对性的调整。