摘要：根据传统数据结构课程教学中存在的不足，提出了数据结构课程与其它相关计算机基础课程结合协同教学的教学方案。研究了在互动式教学中提高学生自学能力、创新能力、软件设计能力的教学模式改革方案，并对教师业务学习、提高教学质量和评价机制等问题进行了探讨。
关键词：数据结构；教学改革；互动式教学；教学方法
引言
数据结构是计算机相关专业的一门专业技术基础课，它为软件设计提供必要的基础知识和方法。其主要任务是讲解数据组织中的数据逻辑结构，存储结构以及有关操作的算法；目的是使学生学会分析研究计算机处理数据的方式，以便为应用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，并初步了解对算法的时间分析和空间分析技术。本课程具有很强的理论性和实践性，并且课程间联系密切，它所包含的数据分析、结构设计以及算法设计和分析等知识，无论对学生进一步学习计算机领域的其他课程，还是对今后从事理论研究、应用开发及技术管理工作都起着至关重要的作用。
数据结构课程具有较高的抽象性，因此学生普遍感觉学习难度大。不容易理解和掌握。如果按照传统教学方法，学生在短时间内很难掌握数据结构的精髓，无法真正达到教学要求，更无法满足社会需求。结合社会需求、研发经验和教学实际，我们从系统高度上，整合与数据结构教学相关的课程，统一考虑教学内容，重新制定了新的教学计划和科学的教学模式，形成了一套协同教学，分解难点，理论与应用相结合，不断激发学生学习兴趣，逐步完善学生知识体系的教改方案，并在教学实践中取得了显著成效。
1 传统数据结构教学存在的问题
传统的数据结构教学中存在很多不足，严重影响了教学效果。在传统教学计划中，数据结构是学生继计算机程序设计基础后接触的第一门与程序设计密切相关的课程，由于程序设计基础课程课时少，任课教师往往注重程序设计基本语法和程序结构的讲解，在讲到程序设计精华一结构体和指针时，课时已剩不多，学生对结构体和指针的知识掌握少，上机实践时间短，理解不透彻。而数据结构中存储结构以及相关算法的描述，离不开指针和结构体的知识。另外，数据结构中的很多算法涉及的函数调用在教材中根本未描述或者只是在前面章节中概述过，一般不能直接在计算机上运行，需要学生自己进行转换，重新编程后才能运行。这种前驱课程和后继课程的脱节以及算法描述特有的一些特性，给学生学习和理解数据结构造成了很大的困难。
2 优化教学体系
数据结构课程注重培养学生自学能力和创新能力，培养学生能够根据具体问题进行数据抽象，设计合理的数据结构，通过研究算法及其实现，进行系统软件和应用软件的研发，并且编写的程序结构清楚、正确易读并符合软件工程标准。为此，我们瞄准能力培养，努力构建科学合理的教学体系。在教学安排上，既要保证教学内容的完整性和先进性，又要使学生容易接受，愿意接受。在实际教学中，我们打破了传统课程界限，根据学生培养方案和课程间相互关系，对相关课程知识点重新划分，避免知识点的过多重复，保证相关课程内容相辅相成，由浅到深，由易到难，理论和应用相互促进，让学生不断巩固所学知识，提高知识的综合应用能力。
数据结构课程的开设，需要前驱课程的支持，如程序设计基础、离散数学。鉴于目前数据结构与相关课程衔接中存在的问题，以及程序设计训练太少的情况，我们对相关的课程教学内容和教学重点进行了调整。
2.1 与程序设计语言结合
在程序设计基础课程中，按照教材内容顺序讲解，容易造成教学重点不突出，难点训练不到位，学生自学和创新能力被压抑等问题。根据知识点间的连续性、学生的理解能力以及后续课程需要，我们打破教材章节限制，将部分内容提前讲解，并有重点地对学生进行训练。在程序设计教学中，注重学生自学能力的培养，遵循少讲多练的原则，对程序设计中基本的数据格式输入输出以及类型定义等基本内容只进行简单讲解，对于格式输入输出和类型转换中经常遇到的问题，通过习题和上机实践，让学生自己去掌握。将指针和结构体的定义提到数据类型部分讲解，使学生尽早接触指针和结构体的应用，能够顺利地将地址和指针联系在一起，懂得结构体和基本数据类型的关系。在习题和上机实践中加强数组、指针和结构体的练习，适时引入项目设计(如学生信息和成绩管理系统)，要求学生利用所学知识设计完成基本的数据查找，插入、删除、更新等；根据学生学习情况适当增加难度，激发学生的探索欲，培养自学能力，增强对所学知识的理解和应用能力。这既有助于提高学生对程序设计语言的综合应用能力，又有助于学生对后续数据结构课程的理解。
2.2 加强离散数学实践环节
数据结构课程与离散数学联系密切，需要离散数学中很多知识的支持。传统教学中，只注重离散数学的理论学习，学生不知道所学知识怎样应用。为此，我们本着实用的原则，自己编写教材，在离散数学教学中引入了上机实验内容，要求学生根据所学理论知识，自己设计数据结构，将理论描述转换为程序设计。这既能培养学生灵活运用数学知识解决实际问题的能力，又能提高学生的程序设计技能，还有助于学生对数据结构课程中图等内容的理解。
2.3 整体规划数据结构教学内容
由于学生在程序设计基础和离散数学中反复进行了程序设计，对指针、数组和结构体的应用都已经很熟练，并且数据结构中的很多应用算法在前面课程中都已简单接触过，再进行数据结构的学习学生会加深对知识的理解，并且有温故而知新的效果，学习不会感觉太吃力。
在数据结构课程开始，老师首先分析数据结构与前面所学知识的内在联系和不同之处，以及学习数据结构课程的必要性，并引入数据结构在经典项目中的应用实例，激励学生的学习积极性和求知欲。贯穿数据结构的命脉是存储结构和算法描述，不同逻辑结构的存储又分顺序存储和链式存储两种方式，每个章节之间既相互独立，又相互联系。对此，教学中我们抓住主线理清其内在联系，对整个内容进行有机整合，注意与前驱课程内容间的对比，加强理论与实际问题的结合，每部分学习完毕后，均为学生提供几个与阶段知识相关的实训项目进行分组设计，通过实际问题的解决，提高学生分析问题，解决问题的能力，加深对所学知识的理解，同时加强学生程序设计能力。实训项目设计过程中，学生通过共同分析问题，相互帮助，促进了学生间的团结，有利于团队精神的形成。学生在每个项目完成后都会有很大的成就感，提高了学习积极性。
将数据结构课程与其它课程相互渗透的教学方法，分解了理论知识的难点，可以促进课程间知识的互补；课程间知识的交互重叠，有助于加深学生对知识的理解，形成较完整的知识体系，提高学生自学能力，创新能力和综合应用能力。
3 科学的教学模式
实际教学中合理的教学手段和教学方法，对于提高教学效果和学生的学习积极性是十分重要的。
3.1 互动式教学
传统的“填鸭式”教学，学生只能被动听讲和练习，老师缺少与学生的互动和交流，课堂气氛沉闷，这有悖于教与学的和谐统一，束缚了学生的思维发展和创新意识，压抑了学生的学习积极性。
数据结构课程是理论与实际结合非常密切的一门计算机专业课，既能够培养学生应用能力，又能培养独立思考和创新能力。我们在课堂教学中，以学生为教学主体，采取互动式教学方式。对于部分教学内容老师提前提出问题，安排学生查找资料，分组讨论，由学生自己动手，例如设计存储结构和算法，并在课堂上讲解，讲完后老师进行点评和指导。学生可以在课下或者课堂上提出自己的见解，由老师直接给出解答或者由老师组织同学们进行讨论。这种互动式教学起到了教与学互相促进的作用。学生由被动学习转换为主动学习，并参与到课堂的讲解中，无形中增加了责任感；学生经常与老师交流沟通，可以加深师生间的感情，进而提高教学效果；学生自己查找资料，设计算法，有利于学生创新能力的培养。这种教学方式能够提高学生的学习主动性和自学能力，扩展学生知识面，加深学生对知识点的理解，提高学生的语言表达能力。
互动式教学方式对任课老师是一种考验。学生提前自学，在课堂上会提出各种各样的问题，这要求老师上课时不能再完全按教材进行授课，需要根据具体情况灵活掌握课程进度和深度，并且平时要加强业务学习，积极参加实际项目的研发，不断将最新的算法介绍给学生。老师在听取学生的讲解过程中，及时发现学生对于问题解决方案的创新点，并积极鼓励和引导，这有利于学生科研能力的培养。利用这种教学方式，老师可以及时了解学生的学习动态，发现教学环节中存在的问题并及时改正，促进了教学体系的不断完善，提高了教学质量。
互动式教学过程，充分体现了学生在学习中的主体地位和教师的引导作用，是主动与被动教学相结合的最好应用。
3.2 加强实践教学
数据结构课程实践性非常强，能够锻炼学生实际问题解决能力和程序编写能力。我们非常重视学生实际动手能力的培养，对学生的上机实验严格要求，要求学生自己动手完成课程中涉及的所有算法，在每一个教学单元完成后，要将本单元的所有算法集成形成一个小的应用系统。通过系列实验把难以理解的抽象概念和算法转化为实实在在的能够在计算机上正确运行的程序，学生才能将所学知识和实际应用结合起来，真正体会算法的设计思想精髓，提高运用知识解决实际问题的能力。在实践教学中，老师根据学生能力的高低，对学生进行分组，由能力较强的同学作为实验主题负责人，负责本组同学的实验操作以及实训项目的任务分配，并负责帮助能力较弱的同学。老师要求学生每次实验前列出实验计划，实验中对于学生遇到的问题及时给予解决，对于突出问题可以安排同学们进行讨论。如果问题不能及时解决的，老师负责课下对学生进行个别辅导，或者指定其他同学帮助存在问题的同学进行分析并完成实验。每次实验完毕由负责人写出本组实验报告，并说明实验中存在的难点、未完成实验学生的情况。学生通过严格的上机实验训练，提高了程序设计能力，深化了对理论知识的理解，并且可以发现学习中存在的问题，及时与老师沟通，弥补不足，不断完善自己的知识体系。同时，老师在实验中能够发现学生的不足，及时调整教学方案和教学内容。
3.3 现代化的教学手段
高质量的教学离不开现代化的教学手段和教育技术，在教学中我们充分利用多媒体资源和网络资源进行课堂教学和课外辅导。多媒体教学形象生动，易于演示，在教学中我们非常注重数据结构多媒体课件的研制和算法演示系统的设计，将抽象的问题，通过多媒体手段形象地演示出来，这既能活跃课堂气氛又能加深学生对知识的理解和记忆。为了充分利用网络资源，加强学生和老师的交流以及教学过程的现代化管理。我们自主开发了教学管理平台。学生登陆系统后可以向老师提交作业或者反映学习中遇到的问题，可以将自己每次实验的算法提交到服务器，并可随时下载；老师可以通过系统发布教学资源，审查算法设计，批改作业，回答学生疑问。
4 教学评价
教学评价是对学生学习情况和教师授课情况的综合考查。对于学生学习情况的评价，我们改变了以往只看考试成绩的惯例，为鼓励学生积极探索新知识，敢于动手，勤于思考，我们根据学生上机实践、实训项目完成状况、老师实际课题参与情况、课堂表现和考试成绩等多方面对学生进行综合评价。这种多方位评价体系能够更加科学地反映学生的自学能力，实践能力，创新能力和理论知识理解能力。
为保证教学质量，我们在教学中建立了一支年龄结构合理、知识结构全面、责任心强的数据结构教学梯队。为提高教学质量，督促教师不断提高教学水平，我们建立了老师间互相听课、评课制度，并且在教学科研成果、实际项目参与情况、课堂新知识的引入、作业批改、学生评价等方面对任课老师进行量化考核。对于考核不合格的老师，由教学和科研经验丰富的老师对其进行帮教。
5 结束语
数据结构作为计算机专业非常重要的核心基础课程，在人才培养中具有非常重要的作用，其理论性和实践性都很强，并且学科间联系密切，技术发展迅速。因此，我们要在教学中不断完善教学计划，积极探索新的教学方法，引入更先进的算法设计理念，以培养出更多适合信息社会发展的合格专业人才。