以培养应用型人才为目标的《数据结构》课程改革探索

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摘要：在多年《数据结构》课程教学的基础上，对现行的《数据结构》教学模式进行了分析研究，探索有效应用于课程教学的途径与方法，注重培养学生的实践、创新能力，以满足信息管理与信息系统试点专业高质量IT应用型人才培养目标的要求。

关键词：应用型人才；数据结构；课程改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A？摇 文章编号：1674-9324（2013）51-0027-02

信息管理与信息系统专业是一个交叉性学科，以信息技术为基础，以信息管理为目标。要求学生系统地学习计算机科学与技术、管理科学和经济学等专业领域的课程，专业方向侧重培养信息系统设计、开发及应用领域具备创新实践能力的高级专门人才。试点班的主要特色之一是强实践，即通过加强教学过程中的实践教学比例，强化工程实践能力训练，同时与知名IT企业合作构建实训平台，最终将学生培养成为具有国际化视野的高质量IT应用型人才。应用型人才的培养目标是知识、能力、素质和谐发展的高素质人才，是介于传统学科型人才与职业技能型人才的“中间型人才”，要求既有本科人才的学科教育特征，又有应用人才的职业教育特性，着重培养学生解决实际问题的能力应该是试点专业的主要特性，也是最需要加强的部分[1]。

《数据结构》是信息管理与信息系统专业的专业核心课，不仅需要学生掌握理论知识，同时还需要通过实际应用提高学生的实践能力，要注重从传授知识向培养知识利用能力、独立分析问题和解决问题的能力、动手与创新能力转变，从以教师为中心向以学生为主体的教学模式转变，探索有效应用于课程教学的途径与方法。

一、《数据结构》课程教学现状分析

《数据结构》课程的教学目的是使学生学会分析计算机所加工处理的数据的数据结构特性，为信息系统开发过程中涉及的数据选择适当的逻辑结构、存储结构及相应的算法，并初步掌握算法的时间效率分析和空间效率分析的技术。《数据结构》课程涉及到离散数学、概率论、算法复杂性等理论知识。对于学生来说，该课程理论性强，较抽象和深奥，同时，学生对算法设计或程序设计中的技巧也会感到难以理解和掌握[2]。因此，很多学生能理解和掌握书上的基本概念，但却不会应用学过的知识解决具体应用问题，对于有一定难度的算法设计题就更是无从下手了。《数据结构》课程不仅需要学生掌握理论知识，最终目的是要让学生学会利用这些知识解决实际应用问题。现在大多数高校都越来越重视实践教学，对提高教学效果和学生分析问题、解决问题的能力起到一定的积极作用，但当前的《数据结构》中教学还普遍存在如下问题：

（一）实验项目类型单一，实践效果不显著

《数据结构》课程知识点较多，也比较散。为了配合教学内容，让学生熟练掌握这些知识点，实验内容基本都是针对课堂教学内容，进行算法验证。实验项目类型设置的比较单一，验证型实验居多，设计型、综合型实验少，缺乏创新型实验项目，实践教学没有形成层体系。学生即使完成实验，解决实际问题能力也得不到提高，实践效果不是很理想。

（二）偏重数据结构的具体实现过程，缺乏与实际应用的结合

在用C或C++语言描述的《数据结构》课程讲授中，对各种数据结构的具体实现过程讲解得都十分详细，而对分析数据结构特性，尤其是结合具体的应用问题为数据选择合适的结构方面关注较少，与实际应用，特别是对大型数据结构的处理应用结合就更少了，这也是造成学生不会利用学过的知识解决具体应用问题的主要原因。

（三）考核方案不合理，成绩评定不科学

《数据结构》课程考试大多只有期末考试，这样的考试不能充分发挥考试的诊断作用。平时成绩所占比重少，以期末考试一次考核的成绩确定学习效果，致使一部分学生平时不努力，考试前才突击复习，考试成绩很难反映学生学习的真实水平，考试方式也不利于激发学生学习的积极性和主动性。

二、课程建设方案

（一）构建实践教学体系，注重培养学生实践与创新能力

遵循“由简入深”、“由易到难”的学习规律，依据教学内容，结合教学目标，把实验分为验证型实验、综合型实验，课程设计和创新型实验4大层次，构建实践教学体系[3]，如图1所示。

验证型实验是对课程教学内容的体现，侧重加深学生对知识点的理解，掌握基本的实践技能，为后续高层次的实践奠定基础。

为了进一步引导、培养学生自己获取知识的能力，可布置一到两个综合型实验。综合型实验会用到课程中的许多知识点，可帮助学生将所学的数据结构思想应用到信息系统开发过程中。

设计型实验是要求学生利用所学的理论知识点去解决特定的应用问题，培养学生利用知识的能力。可在学期中、后期采用课程设计的方式布置下去，由教师提出对课程设计所采用的数据结构、需要完成的工作量的要求，然后提供给学生多个设计题目，也允许学生自主选题，学生最终应提交能解决某一个实际问题的算法及实现程序。

创新型实验旨在培养学生创新能力，由旧知识建构新知识，达到学习的目标。这类实验课可通过指导学生参加开放实验室项目、教师的相关科研项目、校企合作项目及各类相关竞赛来完成。

（二）采用Java语言描述，引入增强型的数据结构框架

表达数据结构和算法的思想不依赖于程序设计语言，实现数据结构和算法的思想则依赖于程序设计语言。不仅如此，描述数据结构所采用的思想和方法还必须随着软件方法及程序设计语言的不断发展而发展。面向对象程序设计方法是目前软件开发的主流方法；Java语言是目前功能最强、应用最广泛的一种完全面向对象程序设计语言，具有成熟而严密的语法体系和强大的应用系统设计能力，其特有的面向对象、平台无关、内存自动管理、异常处理、多线程等机制，使其更健壮、更安全、更有效。因此，依托一种功能强大的程序设计语言，充分表达和实现复杂的设计思想，是提高程序设计能力的一种有效手段[4]。

Java语言不仅具备表达数据结构和算法的基本要素，而且能使算法更简明、更直接，采用Java语言描述数据结构和算法是可行的，作为面向对象的程序设计方法训练是十分恰当的，可以显著提高学生的动手实践能力。但传统的数据结构方法在解决一些面向对象程序设计中涉及的问题时，在资源和效率等方面会存在严重不足，这时就需要引入第三方增强型的数据结构框架，比如Java数据结构中引入Appache Commons中的Collections类库。Common-Collections中的数据结构是在基本数据结构的基础上进行封装、扩展，能够针对某种复杂的数据结构进行简化处理，功能更加强大，是对传统数据结构的一种有效补充，在对大型复杂数据进行处理时，可选的数据结构更加灵活，更具有针对性[2]。这样学生能够在学习《数据结构》课的同时，对其他目前应用比较广泛的增强型数据结构有一定了解，在一定程度上解决了课程教学与实际应用脱节的问题。

（三）考核方案的转变

传统的《数据结构》考核方法多为平时成绩+期末考试成绩，其中平时成绩大约占到20%～30%，期末考试成绩占70%～80%。平时成绩主要由考勤、平时作业和课堂表现等组成，这样的平时成绩无论从考核点、考核方式，还是考核层次上，都显得太单调。新的考核方案通过多种途径、多个层次来考核学生的平时成绩，主要考核点包括：

1.增加阶段性考核。为了提高学生学习的自主性，加强对学习过程的管理，可增加简单易行的阶段性考核。把原本期末考试的压力分散到平时课程的学习过程中，杜绝过去考核方式下平时学习松散、考前突击的不良学习方式，确保课程的每个环节都能达到良好的教学效果。

2.拓宽平时成绩的评分依据。平时成绩除了原先考查的基本项目外，还可参考多方面作为评分依据。比如学校的开放实验室、教师的相关科研项目、校企合作的实验室都会提供很多能利用《数据结构》课程所学知识来解决的应用问题，学生参加这些相关课外活动的次数可作为平时成绩的一种参考依据。还有学校的学科竞赛、社会组织的与数据结构、算法相关的各类竞赛，学生参赛，进入决赛、获得的成绩都可以有相应的奖励分，在平时成绩中有所体现。

在新的考核方案中整个课程的成绩比例为：期末考试40%，三次阶段考核30%（每次考核10%），平时成绩30%。新的考核方案实现了考核的持续性，通过减少一次性考核的比重，增加阶段性考核，给了学生平时学习的动力。

三、结束语

《数据结构》是北京信息科技大学信息管理学院的专业基础平台课，在多年的教学过程中，已形成了一支成熟的教学队伍，知识结构合理，年龄搭配均衡。新的《数据结构》课程建设方案构建了科学的实践教学体系，以提高学生的实践、创新能力；对教学内容做了适当调整，以解决教学与实际应用脱钩的问题；提出新的考核方案，以激发学生学习的主观性和积极性，为培养高质量的应用型人才服务。

参考文献：

[1]钱国英，徐立清，应雄.高等教育转型与应用型本科人才培养[M].杭州：浙江大学出版社，2007：74-75.

[2]梁智学，贾满磊.应用型本科院校数据结构课程教学改革[J].计算机时代，2013，（2）：51-54.

[3]赵立双，王丽君，孙蕾.以“工程实践”能力培养为导向的《数据结构》课程实践教学体系的构建[J].电子设计工程，2013，（1）：7-9.

[4]叶核亚.数据结构（Java版）[M].第3版.北京：电子工业出版社，2011：1-40.

基金项目：北京信息科技大学2012年度教学改革立项资助（2012JGYB43）；2013年教委科研计划项目（KM201311232018）