_算法与数据结构_课程教学改革和实践

“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