基于高级程序语言的《算法与数据结构》融合教学模式研究

摘要：基于高级程序语言的《算法与数据结构》融合教学模式，本文采用《高级语言程序设计》和《算法与数据结构》两门课相融合的教学模式，避免二者分开教学所产生的理论脱节于编程的问题，提高学生的实践编程能力。

关键词：高级语言程序设计；算法与数据结构；融合教学

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）38-0275-02

在信息时代，处理信息的主要工具是计算机，计算机学习是现今人们生活的一个重要组成部分，其应用已从传统数值计算发展到非数值计算[1]。在非数值计算里，数据处理的对象从简单的数值处理发展到对一般的符号、图像、声音、视频等有一定结构的数据处理，面临的主要问题是：如何在计算机中用高级语言程序有效地表示数据、合理地组织和处理数据。现今，国内外高校解决这个问题主要学习的课程是《高级语言程序设计》与《算法与数据结构》。这两门课采用传统的相分离的教学方法，教学效果并不理想，需要进行新的课程探索。

一、基于高级程序语言的《算法与数据结构》新教学模式的提出

高校提出了“计算机理论与编程技能相给合”的可持续性教学研究宗旨[2]，这需要进一步加强学生的编程实践能力，使《高级语言程序设计》与《算法与数据结构》两门课程进一步融合，成为学生喜爱的实践编程课程，从而真正掌握计算机编程技能，为服务社会打下坚实的基础。因此，探讨这两门课程的知识融合及教学新模式，具有很好的现实意义。本文从学生和教师两个层面进行分析。（1）学生学习层面。《高级语言程序设计》课程是一门实践性较强的课程，是学生接触的第一门程序设计语言。刚上大学的学生，由于受知识和能力的局限，在学习这门课时，只学会了基本概念及编写简单程序的编程序，对较复杂的结构的学习，如函数、数组、结构体、指针等不太理解，只能编写或看懂《高级语言程序设计》中的简单程序，不知编程何用，学习热情不高，无法应对复杂问题的编程问题。《高级程序语言设计》等课程是《算法与数据结构》课程的先导课[3]，编程实现数据结构和算法，必须以数组、指针、结构体等复杂的概念来设计算法和结构。《高级语言程序设计》课程学习中编程的薄弱，容易使学生很难编程完成《算法与数据结构》中概念的表示和实现4。学生对每学一种数据结构，都应上机，用编程实现该数据结构。在《算法与数据结构》课堂上，学生基本上能学会数据结构逻辑上的模型，上机时却无法通过高级语言程序来实现，学习效果不理想[4]。（2）教师的教学方法层面。《高级语言程序设计》与《算法与数据结构》课程一般是分开教学的，学生在两个学期内学习完毕。学习《算法与数据结构》时，一些学生忘记了《高级语言程序设计》中的大部分概念、算法及编程方法。还有一些学生掌握了算法，但是最终不能将算法转换成程序，这使得在学习《算法与数据结构》课程过程中，需要相当一部分时间花费在补习高级程序语言的概念上，学习效果并不好。教师在授课时，除了讲解复杂的《算法与数据结构》知识，还要费力讲解学生已经忘记的高级程序语言的内容，受课时限制，学习效果不理想。两门课程分开教学，会导致理论与编程实践的脱节，不利于学生对两门课程的学习和实践。多年教学实践[5]表明：如果这两门课是由相同团体的教师讲授，将编程工具（《高级语言程序设计》）和理论（《算法与数据结构》）相融合，授课内容连贯起来，有利于学生对两门课程内容的掌握，提高编程实践能力，达到预期的教学效果。因此，如何将两门课程有机地融合起来，解决《高级语言程序设计》与《算法与数据结构》两门课程在学习和教学两个方面存在的问题，提高学生的实践编程能力，真正做到教学相长，是本文拟解决的主要问题。针对这个问题，本文提出一种将《高级语言程序设计》与《算法与数据结构》两门课程融合在一起进行教学的新的基于高级程序语言的《算法与数据结构》教学模式。

二、基于高级程序语言的《算法与数据结构》融合教学模式

基于高级程序语言的《算法与数据结构》融合教学模式，在教学内容上须进行较大调整。该融合模式将《高级程序语言》和各种数据结构的概念、算法、实现相融合，重新编写课程内容。《高级语言程序设计》课程中的内容需要重新组织，将线性表、数组、指针等概念糅合在《算法与数据结构》各章节中，使两门课程很好地融合在一起，学习计算机编程语言基础的同时，学习复杂的数据类型及基本操作的实现，相辅相成，互相促进。解决了《算法与数据结构》中的算法和数据结构的程序实现问题，学生能够更好地掌握、理解数据结构的内在逻辑，并用高级程序语言在计算机中表示出来[6]。基于高级程序语言的《算法与数据结构》融合教学模式，能够合理地安排高级程序语言和数据结构的教学内容，使两门课程中的关键知识融成一个《高级语言程序设计+数据结构》编程体系。融合后的课程，注重理论与实践的有机结合，注重学生的编程实践能力，提高程序设计能力。

三、基于高级程序语言的《算法与数据结构》融合教学模式的应用

基于高级程序语言的《算法与数据结构》的新教学模式中，在教学方法上采取“理论教学”与“上机实验编程”相融合的教学模式。（1）融合教学模式的理论教学。基于高级程序语言的《算法与数据结构》融合教学模式，重新编写《高级语言程序设计+数据结构》课本[7]，重新分配《算法与数据结构》和《高级语言程序设计》教学时间。将原来分到两个学期由两个教师上的《高级语言程序设计》与《算法与数据结构》两门课，融合成一门课《基于高级语言程序设计+数据结构》，分两个学期讲授，授课时一般由一个数据结构团体的教师跟班授课。一个数据结构团体的教师会经常在一起讨论教学重点和教学进度，把握整个教学过程的走向，即使更换了教师，也不会影响授课的连续性和教学效果。这解决了每位教师按照自己的教学方法和进度上课课程不连续的弊端。

基于高级程序语言的《算法与数据结构》融合教学模式，教学的侧重点有所变化，第一个学期的重点是如何用《高级语言程序设计》实现程序的设计；第二个学期的重点是《算法与数据结构》的应用，让学生学会利用程序设计解决实际问题。（2）融合教学模式的上机实验教学。用不同的上机实验来实现理论教学中所课授的概念、算法和结构，使学生在实际编程中学习并理解相关基本概念及算法实现。在每个章节的理论讲解结束后，安排一个综合的上机实例，由学生上机实验编程完成。学生在应用中学习，在学习中应用，可以训练他们的编程思维，为编写较大的程序打下坚实的基础[8]。因此，上机编程是基于高级程序语言的《算法与数据结构》融合教学模式的重点环节。上机一般安排为16个学时，建议增加到48学时，每次理论课带一次上机课，这样学生可以充分地用高级语言程序，实现数据结构进行实践编程，真正学会用计算机编程的思维来实现对具体问题的分析。有条件的学校，建议在机房授课，小班授课，能进一步提高学生的编程能力。

四、结论

《高级语言程序设计》与《算法与数据结构》两门课程相融合的教学模式，体现了高校“计算机理论与编程技能相给合”[9]的专业可持续性发展研究教学，克服了以往《高级语言程序设计》程序设计和《算法与数据结构》分开教学模式的弊端，很好地解决了《高级语言程序设计》与《算法与数据结构》两门课相脱节的问题，使数据结构的理论更容易理解和应用，使学生真正掌握程序语言的编程设计方法，学会用程序语言解决实际问题，为今后的学习工作打下坚实的基础。

参考文献：

[1]王欣欣.《数据结构》和《C语言》新教学模式研究[J].教育教学论坛，2013，（8）.

[2]徐春雨.高职院校C语言与数据结构课程整合的探索与实践[J].福建电脑，2010，（10）.

[3]陈红琳.信管专业中“C语言”与“数据结构”课程的整合研究[J].電脑学习，2010，（12）.

[4]数据结构讲义《互联网文档资源》2012[Z].

[5]数据结构教学课件（C语言描述）《互联网文档资源》2012[Z].

[6]数据结构（C语言版本）《互联网文档资源》2012[Z].

[7]于翔.高职“C语言与数据结构”课程整合教学改革的探索与实践[J].时代教育，2013，（5）.

[8]数据结构与算法分析第一章绪论《互联网文档资源》2012[Z].

[9]王欣欣.数据结构实用教程（C语言版）[M].西安电子科技大学出版社，2016.