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www2.open.ha.cn:以创新创业为培养目标的数据结构课程实验教学体系的构建

时间: 2018-12-04阅读:

摘要:立足于普通本科院校,以数据结构课程的地位和特点为依据,以创新创业人才培养为目标,构建了教师为主导、学生为参与主体的数据结构课程实验教学体系。以期有效地激发学生自主学习的积极性,增强学生的创新能力和在创新基础上的创业能力,培养适应创新型国家建设需要的创新创业人才。

关键词:数据结构;创新创业;实验教学体系

中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2018)08-0126-02

数据结构作为计算机专业的核心基础课,既注重基本的程序设计能力的培养,又强调逻辑思维训练和实践应用性。数据结构实验环节所要解决的核心问题是让学生通过实践,验证、运用和强化所学理论知识,理解、习惯和掌握算法构造的思维方法,进一步提高设计水平和动手能力。但现有的实验教学体系教学效果并不理想,究其原因主要有以下几点:一是實验教学内容陈旧,实验课题缺乏针对性;二是实验教学手段单一,实验教学在时间和空间上受到局限;三是实践管理模式不合理,实验教学过程缺乏指导和交流;四是学生的语言基础和算法设计能力较差。为了培养学生的应用能力、创新能力和自主学习能力,我们有必要对现有教学模式进行改进,构建并实施符合普通高等院校创新创业人才培养要求的,科学合理的数据结构实验教学体系,从而促进学生专业素质和实践创新能力的养成。

1构建数据结构实验教学体系

算法与数据结构课程内容是由基本数据结构、抽象数据类型和算法设计方法三个层面来描述的,所以在本课程的实验教学中,也可以将教学实践的目标分为三个层次:理解抽象的理论知识、掌握数据结构的典型应用、培养利用数据结构知识解决实际问题的能力。这三个目标层次是相辅相成、循序渐进的,是符合学生对知识由接触、理解到掌握、运用的自然认知规律的。以培养创新创业人才为目的,依据教学实践目标的三个层次对实验教学体系重新构建,可以把实验分成基础型实验、拓展型实验、综合设计型实验和创新型实验。

基础型实验给出了数据结构中各种具体结构如:线性表、栈、队列、数组、树、图以及查找表的创建、查找、插入、删除等操作在不同存储方式上的实现。可以很好地帮助学生理解教材中的算法,褪去算法的抽象性,顺利地从理论过渡到实践。由于基础型实验比较简单,对语言基础较差的学生来说,实验课能很快地投入角色,不至于感到无从下手,盲目无头绪。

拓展型实验是针对课程内容中的某个知识点进行具体应用,以解决简单的实际问题,如线性表中的约瑟夫问题,栈中的表达式求值问题,队列中的停车场管理问题,图的最小生成树问题以及排序的效率问题等。拓展型实验通过实验指导和启发,让学生自己编程实现,使学生在实验中加深对该种数据结构下数据的组织、加工、处理方法的理解,从而进一步提高编写和调试程序的能力,增加自主编写算法的感性认识和体会。

综合设计型实验,服务于学生进行阶段性的实践活动。精选的实验内容具有典型性,且每个问题强调应用教材中相应的若干知识点解决问题,具有一定的设计量和难度,通过综合设计型实验培养学生进行复杂程序设计的能力和分析解决问题的能力。综合设计型实验可以采用小组的形式完成,由小组负责人分工,每个成员承担一定工作量。其目的是使学生全面掌握课程内容,培养学生的团队协作能力、口头表达能力以及技术文档写作能力。

创新型实验是指以培养学生创新意识、创新精神和创新能力为目的,利用校内外资源所开展的各种实践活动,包括学生自主探索类、目标导向类、校企合作类等。如大学生创新创业项目、实用软件开发、软件设计竞赛、参与科研项目等。创新型实验对学生的要求更高,但同时也给学生提供了更加自由的发挥空间,更能体现个性和能力的平台。创新型实验可以安排指导老师,让学生自主组织团队,同时为学生营造自由、开放的软硬件环境。

2数据结构实验教学体系的具体实施

我们的数据结构实验教学从内容到难度都是一个呈阶梯式的体系,是一个对学生由浅入深、由部分到整体、由局部到系统的训练过程。不同的实验内容应该有不同的教学实施方式,才能在实验教学中获得令人满意的教学效果。

基础型实验主要是对所学数据结构基本操作算法的验证,可以在相关知识学习后,以作业的形式布置给学生,在实验课上由学生参照老师给出的参考代码进行验证。在基础型实验中教师可以采用演示法将抽象的算法执行过程以浅显易懂的形式展现在学生面前,如就地逆置单链表的算法,通过对原链表的结点依次删除,然后逆序插入的演示过程让学生对算法有感性地认识,从而快速地掌握基本知识点。

拓展型实验可以采用类比启发式教学法,由教师对同一个问题给出其中一种求解算法,学生在理解教师的求解方法的基础上,给出其他求解算法。以对关键思路进行启发的形式帮助学生进行算法框架的构建。如约瑟夫问题,可以在线性表的顺序存储和链式存储两种结构上实现,顺序表上实现要特别注意出队人员的标识和一维空间到循环空间的转换。那么用链表实现这两个问题怎么解决呢?这个问题就可以抛给学生,让学生在实践中去思考,去探索,最终找到解决的方法。

综合设计型实验要求教师在试验开始前对所涉及的相关知识点及操作流程进行讲解,让学生做到有的放矢,不至于盲目展开实验。对于综合设计型实验,教师可以采用案例引导的教学模式,按照软件工程的思想进行授课,带领学生进行需求分析、展开讨论、确定实施步骤和计划并确定小组成员的分工。通过这种系统的学习,学生就能够掌握综合复杂问题的解决方法,从而锻炼了学生的逻辑思维能力和分析解决问题的能力。

创新型实验可以由教师提供多个不同创新创业课题,也可以让学生直接参与到教师的教研、科研项目中来,实现实验与教科研项目的结合,引导学生进行探究性学习。在这一阶段实验中,教师已经不再起主导作用,学生自主组队,按照要求进行构思,共同商讨设计思路,构建算法框架。项目组长可以根据成员特长进行分工,管理并控制整个项目的运作,最后汇总并撰写项目报告。

数据结构实验教学方法的选取始终围绕提高学生的应用和创新能力这一目标。根据实践内容和实践环节灵活使用的多种教学方法,使学生能更好地理解课堂教学内容、拓展知识面,延伸和扩展课堂教学。在教学过程中,还要充分利用现代信息技术,建设创新创业实践平台和资源管理平台,为学生顺利完成各层次实验提供保障和基础。

3结束语

立足于我校的办学特色和学生的层次水平,以数据结构课程的地位和特点为依据,以创新创业人才培养为目标,我们构建了教师为主导、学生为参与主体的数据结构课程实验教学体系,并根据实验内容和层次的不同,实施了不同的教学方法和手段。新的数据结构实验教学体系,使学生由被动的知识灌输转变为主动的自主学习,使教学形式由单一的指导验证转

变为多形式的互动交流,使学生学习由一体化转为个性化。有效地激发了学生学习的积极性,增强了学生的创新能力和在创新基础上的创业能力。

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