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浅析非计算机专业的《数据结构》实验教学

时间:2016-03-14  作者:黄磊 张媛

【摘要】总结非计算机专业实验教学经验,提出了实验教学方法和有效措施。
论文关键词:数据结构,实验教学

《数据结构》是计算机专业的一门核心课程,它涉及线性表、树、图等逻辑结构和排序与检索算法等复杂内容,必须与实验教学紧密结合才能提高学生的应用能力和技巧。近几年由于社会需求和培养有竞争力的学生的需要,一些非计算机类专业也开设了这门课程。对非计算机专业学生在学习该课程,特别是实验过程中普遍反应存在一定的困难。为了使其理论教学与实验教学紧密结合,需要制定出更加切实可行的教学、实验大纲和课程设计方案。

2 非计算机专业实验教学的现状

(1) 非计算机专业学生计算机语言基础较差,编程能力弱。“高级语言程序设计基础”是数据结构的前导课程之一。多数学校开设C语言作为前导课程,学生对C语言程序设计的掌握程度直接关系到数据结构课程的上机实验的教学效果。而非计算机专业的学生一般在学习本课程之前并未经过严格的程序设计基础训练,对C语言的普遍理解不深,特别是指针、结构体和函数等知识点薄弱,难以在编程中灵活应用,但这些知识点在数据结构实验中应用频繁,导致学生上机实验效果差。

(2) 实验课时少。由于开展实验的时间和空间限制,学生在实验室中没有完成的实验在课外无法延续,使课堂上讲授的理论不能很好的巩固。

(3) 课堂教学与实验教学相互脱节。数据结构是一门实践性很强的课程,教学中一定要把理论与实践结合起来,让学生从实践中加深对理论的理解,同时也让学生真正体会到理论是为实践服务的。但在目前的教学实践中,教师只注重学生课堂理论知识的掌握,降低了上机实验课的要求,学生实验课程的学习达不到理想的目标。

(4) 实验相目单一,缺少创新性与自身专业相结合的实验项目。在数据结构实验项目的设置中,只注重了专业课程知识点的验证实验,而忽略了非计算机专业学生的设计性、创新性和自身专业实际问题综合运用能力的培养。

(5) 综合性实验完成较差。综合性实验最能表现学生知识点掌握的程度。要求学生利用所学的基本知识解决具体实际问题,使学生进一步掌握数据结构应用的一般方法,培养他们分析问题、组织数据和解决问题的能力,有效地提高学生程序设计的能力。但在实际的实验教学过程中,只有极少数的学生能完成实验的全部内容。

3 加强非计算机专业实验教学工作

数据结构是实践性很强的一门课,培养学生的实践能力是教学的首要目的。在授课的同时,引导学生利用上机实验来加强实践是教学中的一个重要环节。根据最优化教学模式,首先数据结构实验教学的目的是:紧密配合理论教学,通过相关实验,帮助和加深对数据的逻辑结构、存储结构、算法思想和具体实现等各个环节的整体理解;实验可以将各门课程学到的知识融会贯通,思考与发现利用数据结构解决实际应用问题的有效方法,从而使学生分析和解决问题的能力得到锻炼和提高;实验教学强化学生“结构一算法一编程”三者密切相关的意识。平时的练习较偏重于如何编写功能单一的“小”算法,而实验是综合训练,包括问题分析、总体结构设计和程序设计的基本技能和技巧。围绕以上目标,非计算机专业《数据结构》的实验教学,同样遵循认知规律,逐步地从无到有,从观看演示到自己动手编程,从单一算法实现到综合设计分析,直到具体应用实例研究。其次,实验选题依据实验教学的目的,针对非计算机专业所要达到的实验教学目标,以及考虑学生的个体差异,将实验设置成必做和选做实验:前者目的在于帮助学生掌握基础知识和实验研究方法,后者则在于培养和鼓励学生的学习兴趣、扩大知识面以及培养学生的应用能力和创新意识。基于以上对非计算机专业的实验教学应重点从以下几个方面考虑:

3.1 回顾C语言基础知识,提高C语言编程能力

在上机实验之前复习剖析C语言中的指针、结构体和函数等知识点。具体形式可以是在课堂上以程序实例的形式对这些知识点进行复习,尤其指出学生难理解、容易混淆和犯错误的地方;布置涉及这些知识点的课外编程作业,让学生课外重点复习。通过作业批改发现学生存在的问题然后集体重点讲解;在实验教学中强调指针、结构体和函数等在数据结构课程中的重要性等。实验开始之前安排集中讲解,实验中教师现场辅导,实验课前、中、后组织交流讨论。对基本实验要求学生单独完成,一些综合实验则分组完成。

3.2 培养良好的程序编写习惯

非计算机专业的学生程序设计基础训练不足,数据结构上机实验的过程也是复杂程序设计的训练过程,程序除了能调试通过外,还要求学生编写的程序结构清晰、正确易读,符合软件工程的规范。良好的编程习惯需要在不断的实践中逐渐养成,而且很大程度上影响学生的上机实验效果。实验指导教师需要在以下几个方面培养学生良好的编程风格:(1) 良好的代码书写格式。采用良好的书写格式使代码可读性强,便于调试和交流,但一些学生觉得麻烦、没必要,这需要教师在实践过程中强调和引导学生认识到书写格式的重要性,并逐步形成良好的代码格式书写习惯。(2)良好的注释习惯。注释是程序的一个重要组成部分,它可以使代码更容易理解。而很多学生认为没有必要写注释或者程序调试完后再象征性地补加注释,教师要强调注释的重要性,引导学生逐步养成良好的注释习惯。(3) 标识符合理命名。实践过程中教师要强调标识符命名规范的重要性,标识符命名要清晰、明了,有明确含义。(4)重视实验报告的书写。实验报告除了实验目的、实验内容、实验步骤和算法分析等常规内容外,需要重视实验中出现的问题、解决的办法、实验改进的想法这三项内容的书写,这样可以培养学生实验后总结积累经验的习惯,提高学生分析、改进算法的能力。

3.3 兴趣是最好的老师

要想学生在课外进行实验,就要培养学生的兴趣。实验内容尽量选用贴近生活的一些例子,以激发学生的好奇心和兴趣。在介绍算法时注意补充一些算法的实际背景知识,可用于解决哪类问题,通过这种应用背景知识的介绍和来源于实际生活经验的联想来架设理论联系实际的桥梁,一方面可以提高学生的学习兴趣,增强学生学习的自主性;另一方面可以培养学生解决实际问题的能力。另外,通过编写多媒体教学课件和算法演示程序也可提高学生的兴趣。兴趣提上来了,课内未完成的实验,学生就会在课外积极主动的去完成。

3.4 抓住重点,提高实验效率

课堂教学中对算法的描述尽可能的使用完整的计算机语言来描述,使学生对概念的C语言描述清楚明白。针对具体的教学内容教师给出相适应的上机实验内容。根据数据结构课程的特点,如顺序表的基本操作,链表的基本操作,二叉树的基本操作,图的基本操作等一些基础的上机实验,要求学生完成这些实验后保留源程序,为其在后续的综合性扩展实验中省去了重复的编程和调试。 利用这些实验的源程所节省的大量时间,使学生能抓住重点,有足够的时间来完成综合性扩展实验。

3.5 注重实验题目的选择

实验题目和自身专业实际问题相结合,注重综合应用能力的培养。

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