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课程简介 教师队伍  

■ 课程简介
课程名称： 数据结构 一级学科：  07 理学
二级学科： 0712 电子信息科学类 教学层次：  本科
负责教师： 耿国华 学校名称：  西北大学
院系名称：   申报状态：  已获奖
申报级别： 国家级 申报文件下载：  无下载文件
获奖名称： 获奖年度：  2006
主页地址： http://jpkc.nwu.edu.cn/datastr/ 是否交换：  否
浏览次数： 5516 网上评论：  没有相关评论
课程介绍：

课程主持人在1982年于清华大学学习《数据结构》，师从严蔚敏教授、唐泽圣教授(清华大学是在国内首次开设该门课程的高校), 为在西北大学开设《数据结构》奠定了扎实的基础。

??? 西北大学计算机科学系从1982开始开设《数据结构》课程，历任主讲教师包括：卞雷教授(1982)、郭盈发教授（1983）、耿国华教授(1983-2006)、张德同副教授（1996-2006）、冯宏伟副教授(1998-2003)、康宝生教授（1998-2003）、卢燕宁讲师（2002-2006）、董卫军讲师（2000-2004）。

??? 从1982年至1998年，采用清华大学严蔚敏主编的《数据结构》Pascal语言版教材，从1998年至2001年，采用清华大学严蔚敏主编的《数据结构》C语言版教材，2002年开始采用自编教材。2000年《数据结构》列为西北大学重点建设课程, 2002年在西安电子科技大学出版社出版了《数据结构》自编教材,制作出与教材配套的多媒体课件，同时编写出配套的实验指导书和程序范例。2003年《数据结构》列为西北大学精品课程,全面修订了教学大纲、实习大纲、考试大纲、实习指导书等，改进了多媒体课件，建立了数据结构课程网站，逐步增加了网上教学资源，弥补了课堂教学的不足。2004年《数据结构》列为陕西省精品课程, 2005年在高等教育出版社出版了《数据结构》教材，随书出版的配套光盘上有多媒体课件、书中所有算法的源代码等教学资源，全面改版了数据结构课程网站，提供了丰富的教学资源。

??? 从1982年至1999年，采用课堂讲授和实习相结合的方式，实习时间为 18个机时。为了强化实践环节，从2000年开始，增加了《数据结构课程设计》，学时为36学时。从1998年开始，制作电子教案和PowerPoint课件，采用电化教学方式教学。从2001年开始，采用自编教材，制作并使用以动画演示为特点的多媒体课件。从2002年开始，实现考试网络化。从2003年开始，建立《数据结构》课程网站，实现学习、辅导网络化。

??? 《数据结构》是西北大学计算机系历届研究生入学必考的专业基础课程。实践说明在采用远程登陆的方式使用网络考试系统进行研究生上机复试，效果良好。

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4-2理论课和理论（含实践）课教学内容
4-2-1结合本校的办学定位、人才培养目标和生源情况，说明本课程在专业培养目标中的定位与课程目标

1 理论环节教学内容

??? 《数据结构》是计算机科学课程体系中核心课程之首，作为学科的专业基础课，具有承上启下的重要作用。对应于学科中问题求解的理论、抽象和设计的方法论，本课程内容体系结构分为概念表述、构建数据模型、设计算法三个层面，突出数据组织方法与处理技术，贯穿程序设计和软件工程新思想和新观点。采用面向对象和抽象数据类型（ADT）观点介绍数据结构技术，集中体现了分解、抽象和信息隐蔽基本原则，抽象数据类型是中枢，展示了信息结构转换的三个重要阶段：数学模型→抽象数据类型→数据结构与算法。以构造性思维训练为重点，培养数据抽象能力、算法设计能力和软件开发能力。

2 实践环节教学内容

??? 课程设计重在培养学生软件设计的综合能力。在基本的课程实习基础上,自2001年起已连续4次开设了数据结构课程设计，使课程的实践环节总学时数增加到54学时。提出了课程设计的规范要求，突出关键技术要点，贯穿基本技能训练主线，加强实践能力培养。

??? 课程设计是进行软件设计综合训练的第一门课，通过选用具有一定实用性的综合题目，采用学生分小组合作的方式，通过问题分析、概要设计、详细设计、用户界面设计、编码、测试等一系列过程,培养学生动手实践、协作开发大型软件项目的能力，使学生能够按照软件工程的工程化、系统化方法进行软件设计与实现，为后续专业技能的训练提供基础。

??? 通过课程设计的训练，突出构造性思维训练的特征，提高了学生组织数据与进行编写大型程序能力，使学生更好地理解和掌握了算法设计所需的技术，为专业学习打下良好的基础。

4-2-2知识模块顺序及对应的学时

1 理论环节

??? 数据结构的基本概念（3），线性表（9），栈和队列（7），串（4），数组与广义表（7），树（10），图（10），查找技术（9），内部排序技术（9），外部排序技术（4）。

2 实践环节

??? 课程设计题目（动态更新、完善）：算术表达式求值；航空客运订票系统；电梯模拟；简单行编辑程序；多维数组；校园导游程序；教学计划编制问题；全国交通咨询模拟；银行业务活动的模拟；程序分析；学籍管理系统；图书管理系统（要求用B树建立书号索引）

??? 在完成个人设计任务的基础上，每个小组随机抽取两个题目，在36个学时内完成。

4-2-3课程的重点、难点及解决办法

1 理论环节

??? 数据结构的学习过程，是进行复杂程序设计的训练过程。技能培养的重要程度不亚于知识传授。难点在于让学生理解、习惯算法构造思维方法。针对《数据结构》技术性与综合性较突出的特点，提出并实施了“指导—大运动量实践—反馈”教学法。通过作业练习、课程实习、课程设计两个环节来实现实践过程，前者偏重于对课程内容的理解，后者侧重于软件设计综合训练，突出以项目训练为主的教学实践。采用全程化、立体化、标准化的考核方式对引导学生主动学习掌握技术起到重要的推动作用。

??? 具体讲解时，采用了以下方法：（1）首先引入直观具体的例子，然后给出用C语言实现的方法，最后详细展开相应数据结构及操作实现。由表及里，由浅入深，从具体到抽象再到具体，符合学生对知识的认知规律。（2）一题多解，如对同一个问题采用不同的参数传递方法和结果返回方法实现，对比讲解。（3）难点分散，如将栈与非递归处理技术分别在栈、二叉树非递归算法、图的深度优先搜索、快速排序与归并排序的非递归算法等多处讲解。（4）大量采用准确形象的图示讲解，采用生动形象的动画展示算法的执行过程。

2 实践环节课程组织形式与教师指导方法

??? 课程设计选用具有一定实用性和一定规模的综合性题目，教师提供基本的参考资料、基本的实现提示、以及基本的进度检查表。学生采用分小组合作开发的方式，通过查找资料、问题分析、概要设计、详细设计、用户界面设计、编码、测试等一系列过程, 培养学生动手实践、协作开发大型软件项目的能力，使学生能够按照软件工程的系统化方法进行软件开发。每个小组在规定的时间内提交组员的任务分担说明书，在开发过程中教师定期检查各小组的进度，随机抽查每个学生，发现问题，及时纠正，包括小组整个项目和个人的问题。

3 考核内容与方法

??? 在课程设计进行的过程中，随时检查每个小组的进展情况，通过组长掌握每个成员的情况。课程设计结束后，每个小组提交完成的软件系统及有关文档资料，每个成员针对自己负责的任务提供一份实习报告。小组完成的软件系统的质量决定本小组的基本分数，再根据每个成员的上机表现、贡献大小、完成任务的情况，给出每个人的具体分数。

4-2-4实践教学的设计思想与效果（不含实践教学内容的课程不填）

1 实践教学设计思想与效果

??? 凭借算法构造思维方式，从具体操作规范入手，通过操作过程的构造实施，解决特定问题，理解、习惯、掌握算法思维方法是一个构造性方式的训练过程。《数据结构》课程的核心内容就是通过学习结构技术的过程，培养学生算法设计能力以及创造性思维，培养举一反三、触类旁通的能力，以达到提高学生应用知识解决复杂问题的素质能力的目标。计算机的程序设计是一项创造性的智力劳动，让学生理解、习惯、熟悉这一套算法构造思维方法，是实践环节所要解决的核心问题。

??? 实习着眼于原理与应用的结合点，使读者学会如何把书上学到的知识用于解决实际问题，培养软件工作所需要的动手能力；另一方面，能使书上的知识变“活”，起到深化理解和灵活掌握教学内容的目的。为了便于学生掌握基本知识，实践活动通过两个环节来实现，第一个环节课程实习（18-36机时），较偏重于对课程内容的理解；第二个环节课程设计（36学时），课程设计是进行软件设计的综合训练的第一门课，包括问题分析、总体结构设计、用户界面设计、程序设计基本技能和技巧，多人合作，以至一整套软件工作规范的训练和科学作风的培养。

??? 通过实验实践内容的训练，提高了学生组织数据及编写大型程序的能力，更好地理解和掌握了算法设计的有关技术，为整个专业学习打下了良好的基础。多次举办专题讲座，启迪学生拓宽专业知识面，协助组织学校的计算机程序设计竞赛。在陕西省第一届、第二届大学生计算机竞赛中，夺得团体第一名、第二名；在98`西安地区青少年（大专）计算机大赛中，分别获得专业组个人的一等奖、二等奖和三等奖。“产学研”相结合的模式，在第二课堂中学生完成和已投入使用的主要应用系统达20多项。学生毕业后成为用人单位重要技术力量。

2 创新与特点

??? 题目的选择与设计标准:根据学时和小组人数，确定课程设计题目的规模、难度、实用程度。

??? 有效的组织、监督、指导方法:综合使用了任务分担说明书、进度检查表、定期检查小组进度，随机抽查组员等方法。

??? 有效的考核方法:综合考虑设计过程、设计结果、设计报告，小组成绩与组员个人成绩。

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4-3教学条件（含教材使用与建设；促进学生主动学习的扩充性资料使用情况；配套实验教材的教学效果；实践性教学环境；网络教学环境）
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教材建设：

??? 2002年在西安电子科技大学出版社以大学本科系列教材出版了《数据结构-用C语言描述》,并已连续五届应用于我校计算机本科专业、计算数学与应用软件本科生、校内辅修专业、软件学院，以及计算机专业专科教学中。并在北京化工大学、北京联合大学、上海华东理工大学、厦门大学、海南大学、新疆师范大学、华中农业大学、西安工程科技大学、西安财经学院、陕西省教育学院等校用作教材。
??? 2005年在高等教育出版社出版了《数据结构-C语言描述》教材，随书出版的配套光盘上有多媒体课件、各章算法的源代码、课程设计与课程实习指导、C语言实现算法的模板、选学内容等丰富资源。该教材现拟列入国家“十一五”规划教材建设。

开发配套的多媒体课件：

??? 自行研制并熟练应用多媒体课件进行教学。主持研制了《数据结构》教材配套多媒体教学课件，课件融入新的教学理念。通过采用模拟方法、单步显示、自动演示多种方式，突出实质观察算法实现过程。采用动态网页方式框架，充分考虑网络方式下超连接使用的接口。采用体现CAI个性、针对性、交互性，渗透模块化、抽象和信息隐蔽等新观点、技术，提供了选件控制方式，便于讲课中对内容的重新组合，为教师教学的个性化发挥提供基础。

教学参考资料：

　　数据结构（C语言版） 严蔚敏 吴伟民 2002-9　清华大学出版社
　　数据结构习题集(C语言版) 严蔚敏 2001-11　清华大学出版社
《Data Structures and Program Design in C++》Robert L. Kruse,Alexandeer J. Ryba编，高等教育出版社2002（影印版）；
《DATA STRUCTURES AND ALGORITHM ANALYSIS》CLIFFORD A. SHAFFER编，
PRENTICE HALL出版公司1996出版
限于篇幅，更多的参考书目和其它教学参考资料参见西北大学《数据结构》教学网站。

实验教材：

??? 编写了配套的实验指导书和程序范例库，给学生提供了由易到难的实验模板，从模板开始，快速入门、提高，便于学生在现有模板的基础上进行组合、拆分、改进、提高，顺利进入高水平的、创造性学习与应用阶段，激发了学生的学习兴趣，提高了教学质量。

实践性教学环境：

??? 拥有同时可供300多人使用的现代化机房，机器配置先进。

基于Internet考试系统：

??? 考试系统建立在Internet之上, 由题库管理子系统和WEB考试子系统组成，对学生的集体考试和个人课后练习提供全面支持，使各类考试的组题、答题、改卷和成绩管理等均可通过本系统在基于Web的网络环境下实现。学生可以随时可打开浏览器（如IE），登陆到考试子系统的WEB站点进行考试或进行练习。课后练习子系统使用练习题库。练习者只需选择章节号、难度和试题数，就可进行练习测试。网络学习与考试系统解决了考教分离和课堂理论学习与实际操作能力测试相脱节的问题，对引导和促进培养学生解决实际问题的能力有重要意义。项目采用分布对象技术和动态WEB技术，起点高，在同类系统中具有先进性。

数据结构课程网站：

??? 依托校园网，建立了《数据结构》课程网站，内容涉及：课程信息、在线学习、实验指导、精选题库、课程设计、考研相关、学习论坛、参考资料等。

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4-4教学方法与教学手段（含多种教学方法灵活使用的形式与目的；教育技术应用与教学改革）
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教学方法：

??? 课程建设中注重教学思想现代化、教学内容现代化（大纲），不断改进教学方式、实验方式、教学辅导方式，实现了课程教学多媒体化（多媒体课堂）、课程辅导网络化（校园网课程网站）、课程设计规模化（分小组进行大规模软件规格训练）、考核现代化（考教分离与网络考试系统）的教学方式，提高了教学质量。

教学方式：

??? 从传统的粉笔+黑板模式为主过渡到“计算机+大屏幕”为主的授课模式。授课的电子教案开始时以静态文字为主的Powerpoint幻灯片方式提供，现在采用以动态算法演示为主的多媒体课件，用形象的动画在大屏幕上展示各种抽象算法的执行过程，辅之以板书交流，使得大大增加了从教师到学生传递的信息量和信息种类，有助于建立从感性到理性的深入理解与相关技术掌握。

实验方式：

??? 逐步加大了实验机时比例，增设“数据结构课程设计”课程。提出实验具体要求，并编写了详细的实习指导书，包括实习报告范例、难度不同的程序范例，便于学生从模板开始，快速入门与提高。在课程设计中通过具有一定实用性的综合题目，培养学生动手实践、协作开发大型软件项目的能力，使学生能够按照软件工程的正规方法进行软件的设计与实现。

教学辅导方式：

??? 从传统的辅导老师面对面的辅导教学过渡到教师辅导与通过校园网进行实时联网辅导相结合的方式。课下学生可在网上查阅教学要求、示范模板练习、教学课件，掌握授课内容，联系相关技术。

教学手段：

??? 自行研制了与教材配套的多媒体教学课件，课件融入新的教学理念，与教师讲解相呼应。通过采用模拟方法、单步显示、自动演示多种方式，突出实质观察算法实现过程。采用动态网页方式框架，充分考虑网络方式下超连接使用的接口。体现了CAI个性化、针对性、交互性，提供了选件控制方式，便于讲课中对内容的重新组合，为教师教学的个性化发挥提供基础。
课件已在我校3届学生上课中应用课件教学，课件已作为远程教育的教学工具，用于学生课后的学习和答疑，便于掌握学习内容，使授课过程突出技术点，发挥传统教学与电化教学的能力优势，提高了教学质量、效率与效果。在我校及北京联合大学、北京化工大学等多所院校应用于教学过程，广西大学等不少教学单位还直接与我们联系使用，普遍反映效果良好。课件在我校我系网站上已上网，可供学习使用。

??? 利用校园教学网，建成了数据结构课程网站，并不断更新、充实教学资源。网站内容涉及：教学大纲、教学进度、电子教案、多媒体课件、课堂教学录像、习题库（含参考答案与提示）、实习大纲、实习指导书、课程设计大纲、考研相关（名校试卷、相关网站、辅导书目）、网上考试系统、参考资料等。增加了学生学习课程的手段，拓宽了学生的视野，提高了学生的学习兴趣。学习效果有了很大的改善。

??? 引入基于Internet的考试系统，解决了考教分离和课堂理论学习与实际操作能力测试相脱节的问题，对引导和促进培养学生解决实际问题的能力有重要意义
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