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1 2011 年度山东省高等学校精品课程申报表 所属学校哈尔滨工业大学 ( 威海 ) 申报形式 ( 单门申报 / 多门联合申报 ) 单门申报 课程名称 数据结构 课程类型 ( 本科 / 高职 ) 本科 所属专业大类 所属专业类 电气信息类 计算机科学与技术 申报日期 山东省教育厅制 1

2 填写要求 一 以 word 文档格式如实填写各项内容 二 表格文本中外文名词第一次出现时, 要写清全称和缩写, 再次出现时可以使用缩写 三 涉密内容不填写, 有可能涉密和不宜大范围公开的内容, 请在说明栏中注明 四 除课程负责人外, 根据课程实际情况, 填写每位主讲教师的详细信息 五 本表栏目未涵盖的内容, 需要说明的, 请在 其他情况说明 栏中注明 2

3 1. 课程负责人 姓名郑宏珍 性别女 出生年月 1967 年 02 月 最终学历博士研究生 职称教授 电话 基本信息 最终学位博士 职务 主任 / 省科技成果评审专家 传真 所在院系计算机科学与技术学院 hithongzhen@163.com 通信地址 ( 邮编 ) 山东威海文化西路 2 号哈工大 ( 威海 ) 计算机学院 研究方向 供应链管理与现代物流 数据挖据 企业与商业智能 近五年来讲授的主要课程 ( 含课程名称 课程类别 周学时 届数, 学生总人数 )( 不超过五门 ); 承担的实践性教学 ( 含实验 实习 课程设计 毕业设计 / 论文, 学生总人数 ); 主持的教学研究课题 ( 含课题名称 来源 时间 )( 不超过五项 ); 作为第一署名人在国内外公开发行的刊物上发表的教学研究论文 ( 含题目 刊物名称 时间 )( 不超过十项 );; 获得的教学表彰 / 奖励 ( 不超过五项 ); 主编的规划教材 ( 不超过五项 ) 本人从 1998 年开始讲授数据结构课程, 一直以来所承担的此项教学工作均获得优秀评价, 同时该课程的教学设计获得我校首届教学设计大赛一等奖 1. 讲授的主要课程 1-1 教学情况 课程名称 课程类别 周学时 届数 学生总人数 数据结构 专业基础课 人 数据挖掘与算法 ( 研究生课程 ) 专业课 人 供应链与物流 ( 研究生课程 ) 专业课 人 总计 3 门课程 618 人 3

4 2. 承担的实践性教学课程名称 届数 学生总人数 数据结构实验 人 Visual C++ 课程设计 人 数据结构课程设计 人 编译原理课程设计 人 数据库系统课程设计 人 软件工程课程设计 人 本科毕业设计 5 35 人 指导硕士研究生 5 10 人 总计 1033 人 3. 主持的教学研究课题 (1) 工科研究生创新能力培养的制约因素及对策研究 ( 项目编号 SDYC09001), 2009 年山东省研究生教育创新计划项目, ; (2) 基于业务模型稳定型度量的构件获取与优化方法 ( 项目编号 J06G52), 山东省教育厅科技计划项目, 教学研究论文 (1) 数据结构教学中兴趣与项目驱动教学模式分析. 计算机时代 :43 45 (2) 数据结构 精品课程建设实践探讨. 现代计算机 (1):82 84 (3) 以培养学生创新能力为核心的数据结构教学方法研究. 现代计算机 (8):33 37 (4) 交叉学科建设与创新型研究生培养. 信息系统工程 : (5) 面向工科研究生的创新能力培养研究. 信息系统工程 : (6) 面向计算机学科的创新人才培养模式探索. 现代计算机. 2010,364 (12):49 51 (7) 工科研究生自主创新能力培养关键要素分析. 科技创新导报 :192 4

5 5. 获得的教学表彰 / 奖励 (1) 获得哈尔滨工业大学 ( 威海 ) 首届教学设计大赛一等奖 ( 数据结构教学设计 ); (2) 获得哈尔滨工业大学 ( 威海 ) 首批精品课程优秀奖 (C 语言程序设计 ); (3) 哈工大 ( 威海 ) 首届优秀硕士金牌毕业生指导教师, 主编的规划教材 (1) 计算机实用基础教程, 郑宏珍主编, 哈尔滨工业大学出版社, ; (2) C 语言程序设计与应用, 张小东 郑宏珍主编, 21 世纪高等学校计算机规划教材, 人民邮电出版社, ; (3) 数据结构 实验指导书, 校内印刷 ; (4) 数据结构 课程设计指导书, 校内印刷 近五年来承担的学术研究课题 ( 含课题名称 来源 时间 本人位次及所起作用 )( 不超过五项 ); 在国内外公开发行的刊物上发表的学术论文 ( 含题目 刊物名称 署名次序 时间 )( 不超过五项 ); 获得的学术研究表彰 / 奖励 ( 含奖项名称 授予单位 署名次序 时间 )( 不超过五项 ) 1-2 学术研究 郑宏珍, 女,1967 年出生, 博士, 教授, 硕士生导师, 毕业于哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 山东省科技计划与科技成果评审专家 主要研究方向是供应链管理与现代物流 数据挖据 企业智能和商业智能 近几年发表的核心及以上的第一作者文章四十余篇, 其中 SCI 检索 1 篇,EI 检索 14 篇, 国际期刊 4 篇,ISTP 检索篇 10 篇 主持和参与多项国家 863 项目 山东省重大科技攻关项目 山东省自然基金项目 省中青年专家项目 省自主创新工程项目等 荣获山东省科技进步二等奖一次, 山东省计算机应用技术优秀成果二等奖一次, 威海市科技进步一等奖一次, 主编教材 2 部 1. 承担的学术研究课题 (1) 面向内容的船舶制造企业协同管理技术与系统 ( 项目编号 2008AA04Z 101), 国家 863 计划项目, 排序第 2, 第二项目负责人, 项目的理论研究和研究生的培养 ; (2) 基于 MDA 的动态可重构船舶制造企业资源协同管理系统 ( 项目编号 2008GG ), 山东省科技攻关项目, 项目负责人 ; (3) 不确定环境下逆向物流网络优化技术研究 ( 项目编号 ZB200908), 哈尔 5

6 滨工业大学博士基金, 项目负责人 ; (4) 基于射频技术的现代国际物流管理信息系统 ( 项目编号 2009ZHZX1A0107), 山东省自主创新工程重大成果转化项目, 排序第 2, 第二项目负责人, 项目的理论研究和研究生的培养 ; (5) 基于 SOA 的国际海运物流服务系统的研究与开发, 山东省科技攻关项目, 2010, 排序第 2, 第二项目负责人, 项目的理论研究和研究生的培养 2. 发表的学术论文 (1) Modeling and approach for Vendor managed inventory cyclic IRP, International Journal on Automatic Control and System Engineering ( 国际期刊, 第 1 作者 ) (2) Importance performance analysis based fuzzy neural for determining critical service attributes. IEEE Proceedings of Artificial Intelligence and Computational Intelligence (EI 检索, 第 1 作者 ). (3) Using SVM to learn the efficient set in multiple objective discrete optimization. IEEE Proceedings of fuzzy systems and knowledge discovery (EI 检索, 第 1 作者 ). (4) A heuristic solution approach for VMI cyclic inventory routing problem. IEEE Proceedings of the 2009 WRI Global Congress on Intelligent Systems (EI 检索, 第 1 作者 ). (5) An efficient algorithm for mining large item sets. IEEE international conference on fuzzy systems and knowledge discovery (EI 检索, 第 1 作者 ). 3. 获得的学术研究表彰 / 奖励 (1) 面向中小企业信息化的软构件及其开发平台, 山东省科技进步二等奖, 山东省人民政府,2010.1, 排名第 4; (2) 面向中小企业信息化的软构件及其开发平台, 山东省计算机应用优秀成果二等奖, , 排名第 4; (3) 面向中小企业信息化的软构件及其开发平台, 威海市科技进步一等奖, 威海市人民政府, 排名第 3; (4) 2008 年度哈工大 ( 威海 ) 科研突出贡献奖, 哈尔滨工业大学 ( 威海 ) 计算机科学与技术学院, 排名第 1 注 : 本表及以下各表内容较多时可将栏目加长 6

7 2. 主讲教师 (1) 姓名初佃辉性别男出生年月 1970 年 05 月 最终学历 硕士研究生 ( 在读博士 ) 职称副教授电话 基本信息 最终学位硕士职务科研副院长传真 所在院系计算机科学与技术学院 E mail cdh2004@sina.com 通信地址 ( 邮编 ) 山东威海文化西路 2 号哈工大 ( 威海 ) 计算机学院 研究方向 服务计算与服务工程, 软件体系结构, 物流与供应链管理 近五年来讲授的主要课程 ( 含课程名称 课程类别 周学时 届数, 学生总人数 )( 不超过五门 ); 承担的实践性教学 ( 含实验 实习 课程设计 毕业设计 / 论文, 学生总人数 ); 主持的教学研究课题 ( 含课题名称 来源 时间 )( 不超过五项 ); 作为第一署名人在国内外公开发行的刊物上发表的教学研究论文 ( 含题目 刊物名称 时间 )( 不超过十项 );; 获得的教学表彰 / 奖励 ( 不超过五项 ); 主编的规划教材 ( 不超过五项 ) 1. 讲授的主要课程课程名称 课程类别 周学时 届数 学生总人数 软件工程 专业 人 CIMS 与 ERP 专业选修课 人 2-1 教学情况 2. 承担的实践性教学 总计 2 门课程 1120 人 课程名称 届数 学生总人数 数据结构课程设计 3 89 人 软件工程课程设计 3 91 人 本科毕业设计 5 25 人 指导硕士研究生 5 10 人 总计 215 人 7

8 近五年来承担的学术研究课题 ( 含课题名称 来源 时间 本人位次及所起作用 )( 不超过五项 ); 在国内外公开发行的刊物上发表的学术论文 ( 含题目 刊物名称 署名次序 时间 )( 不超过五项 ); 获得的学术研究表彰 / 奖励 ( 含奖项名称 授予单位 署名次序 时间 )( 不超过五项 ) 1. 承担的学术研究课题 (1) 面向内容的船舶制造企业协同管理技术与系统 ( 项目编号 2008AA04Z 101), 国家 863 计划项目, 项目负责人 ; (2) 面向中小企业信息化的软构件及其开发平台 ( 项目编号 2006GG ), 山东省科技攻关重大专项项目, 项目负责人 ; (3) 基于 SOA 的国际海运物流服务系统的研究与开发 ( 项目编号 2010GZX20 126), 山东省科技攻关计划项目, 项目负责人 ; (4) 基于射频技术的现代国际物流管理信息系统 ( 项目编号 2009ZHZX1A0 107), 山东省自主创新工程重大成果转化项目, 排序第二 ; (5) 模型驱动的智能化软件及软件生成技术研究 ( 项目编号 2007ZRA10003), 2-2 学术研究 山东省自然科学基金重点项目, 项目负责人 2. 发表的学术论文 (1) A resource based view approach for reverse logistics service Seventh International Conference On Fuzzy Systems and Knowledge Discovery (FSDK2010) (EI 检索, 第 1 作者 ) (2) Multi layer production plan model and system for shipbuilding enterprise. The International Conference on Computer Application and System Modeling (ICCASM2010) ( 第 1 作者 ) (3) 基于数据挖掘的供应链产品优化配置. 计算机工程 ( 第 1 作者 ) 3. 获得的学术研究表彰 / 奖励 (1) 面向中小企业信息化的软构件及其开发平台, 山东省科技进步二等奖, 山东省人民政府, 排序第二,2010.1; (2) 面向中小企业信息化的软构件及其开发平台, 威海市科技进步一等奖, 威海市人民政府, 排序第二 ; (3) 2010 年第九届山东青年科技奖, 山东省省委组织部 山东省科学技术协会 山东省人力资源和社会保障厅 8

9 2. 主讲教师 (2) 姓名孙玉山性别男出生年月 1955 年 07 月 最终学历硕士研究生职称副教授电话 基本信息 最终学位硕士职务教学副院长传真 所在院系计算机科学与技术学院 E mail mikesun725@yahoo.com.cn 通信地址 ( 邮编 ) 山东威海文化西路 2 号哈工大 ( 威海 ) 计算机学院 研究方向 软件体系结构, 软件工程 近五年来讲授的主要课程 ( 含课程名称 课程类别 周学时 届数, 学生总人数 )( 不超过五门 ); 承担的实践性教学 ( 含实验 实习 课程设计 毕业设计 / 论文, 学生总人数 ); 主持的教学研究课题 ( 含课题名称 来源 时间 )( 不超过五项 ); 作为第一署名人在国内外公开发行的刊物上发表的教学研究论文 ( 含题目 刊物名称 时间 )( 不超过十项 );; 获得的教学表彰 / 奖励 ( 不超过五项 ); 主编的规划教材 ( 不超过五项 ) 1. 讲授的主要课程课程名称 课程类别 周学时 届数学生总人数 Java 程序设计 专业基础课 人 软件工程 专业基础课 人 2-1 教学情况 面向对象设计与 UML 专业基础课 人 软件体系结构 专业课 人 软件质量保证与测试 专业课 人 总计 5 门课 2471 人 2. 承担的实践性教学 课程名称 届数 学生总人数 软件工程课程设计 人 综合课程设计 人 数据结构课程设计 人 本科毕业设计 5 50 人 指导硕士研究生 5 18 人 总计 682 人 9

10 3. 成果奖 (1) 山东省学位与研究生教育管理研究优秀成果奖, 二等奖, 排序第一, 主持的教学研究课题 (1) 首批山东省双语教学示范课程 : 软件体系结构 (Software Architecture), 项目负责人 ; (2) 2009 年山东省高等学校教学改革研究项目, 校企联合国际化软件人才的培养模式及教育实践, 项目负责人 5. 教学研究论文 (1) Teaching in English for Chinese Students in Computer Science. 哈尔滨工业大学学报 (2) On Creating Suitable Syllabus in Guaranteeing Promotion of Students Technical Skills and Comprehensive Ability. 哈尔滨工业大学学报 (3) Education quality assurance system of school of software at HIT.. 哈尔滨工业大学学报 (6) Application of Elaboration Theory of Instruction in Designing Syllabus for Software Architecture and Teaching Practice. 计算机教育 2010 第 9 期 (4) Key Considerations in Teaching Software Architecture and Design Patterns. CEIS SIOE (5) Industry oriented Curriculum of Software Engineering Series Courses in School of Software. CEIS SIOE (7) 软件体系结构课程双语教学 : 目标 方法与实践. 哈尔滨工业大学学报社会科学版 出版的规划教材 (1) 软件体系结构, 主编 : 孙玉山, 王宇颖等 出版社已经接受, 定于 2011 年 12 月份出版 ; (2) Software Industry Oriented Education Practices and Curriculum Development: Experiences and Lessons, 作者 /Matthew Hussey, Xiaofei Xu & Bing Wu, 孙玉山 孙玉山完成第 8 章 Industry Oriented 10

11 Curriculum and Syllabus Creation for Software Engineering Series Courses in the School of Software 美国 IGI Global 出版社,2011 年 4 月出版 近五年来承担的学术研究课题 ( 含课题名称 来源 时间 本人位次及所起作用 )( 不超过五项 ); 在国内外公开发行的刊物上发表的学术论文 ( 含题目 刊物名称 署名次序 时间 )( 不超过五项 ); 获得的学术研究表彰 / 奖励 ( 含奖项名称 授予单位 署名次序 时间 )( 不超过五项 ) 1. 承担的学术研究课题 (1) , 基于表型相似性的人类遗传疾病基因预测方法研究, 国家自然科学基金,30 万, 排名第 3 (2) , 基于规则学习的蛋白质二级结构预测方法研究, 山东省自然科学基金项,2.5 万, 排名第 3 (3) , 基于 SOA 的海水养殖专家系统开发平台研制与应用, 威海市科技攻关项目,5 万, 排名第 2 (4) ,ORC 软件, 民品横向项目,26 万元, 排名第 学术研究 2. 发表的学术论文 (1) An improved Approaches to Image Segmentation Based on Mumford Shah Model. The Fifth International Conference on Machine Learning and Cybernetic (EI: , 第 1 作者 ) (2) Folding Deinterleaving Algorithm for Multiple Mixed Pulse Trains with Pulse Repetition Intervals. The Fifth International Conference on Machine Learning and Cybernetic ( 第 2 作者 ) 11

12 2. 主讲教师 (3) 姓名孟凡超性别男出生年月 1974 年 08 月 最终学历博士研究生职称副教授电话 基本信息 最终学位博士职务无传真 所在院系计算机科学与技术学院 E mail mengfanchao74@163.com 通信地址 ( 邮编 ) 山东威海文化西路 2 号哈工大 ( 威海 ) 计算机学院 研究方向 软件体系结构与软件复用 工作流管理 面向服务计算 近五年来讲授的主要课程 ( 含课程名称 课程类别 周学时 届数, 学生总人数 )( 不超过五门 ); 承担的实践性教学 ( 含实验 实习 课程设计 毕业设计 / 论文, 学生总人数 ); 主持的教学研究课题 ( 含课题名称 来源 时间 )( 不超过五项 ); 作为第一署名人在国内外公开发行的刊物上发表的教学研究论文 ( 含题目 刊物名称 时间 )( 不超过十项 );; 获得的教学表彰 / 奖励 ( 不超过五项 ); 主编的规划教材 ( 不超过五项 ) 1. 讲授的主要课程 2-1 教学情况 课程名称 课程类别 周学时 届数 学生总人数 软件工程 专业课 人 高级软件工程 ( 研究生课程 ) 专业学位课 人 组合数学 ( 研究生课程 ) 学位课 人 总计 3 门课程 455 人 2. 承担的实践性教学 课程名称 届数 学生总人数 Visual C++ 课程设计 人 数据结构课程设计 人 数据库系统课程设计 人 软件工程课程设计 3 62 人 本科毕业设计 3 15 人 总计 436 人 12

13 3. 编写的教材 (1) 软件工程 课程设计指导书, 校内印刷 近五年来承担的学术研究课题 ( 含课题名称 来源 时间 本人位次及所起作用 )( 不超过五项 ); 在国内外公开发行的刊物上发表的学术论文 ( 含题目 刊物名称 署名次序 时间 )( 不超过五项 ); 获得的学术研究表彰 / 奖励 ( 含奖项名称 授予单位 署名次序 时间 )( 不超过五项 ) 1. 承担的学术研究课题 (1) 面向物流流域的网络化软件关键技术及应用 ( 项目编号 :2011GGX10108), 山东省科技攻关项目, 项目负责人 ; (2) 基于模型驱动方法与面向服务体系结构的企业应用软件开发平台 ( 项目编号 :2010GGX10104), 山东省科技攻关项目, 第二项目负责人 ; (3) 基于服务质量优化的构件组装方法研究 ( 项目编号 HIT(WH) XB200901), 哈尔滨工业大学 ( 威海 ) 校科学研究基金资助项目, 项目负责人 2. 发表的学术论文 2-2 学术研究 (1) Composition of business component based on behavior for software reuse. International Journal of Information Technology ( 第 1) (2) 一种基于扩展 UML 的企业应用软件 PIM 模型. 哈尔滨工业大学学报 ( 第 1) (3) 基于服务规约匹配的业务构件获取. 哈尔滨工业大学学报 ( 第 1). (4) Transformation from data flow diagram to uml2.0 activity diagram. IEEE International Conference on Progress in Informatics and Computing (PIC2010) ( 第 1) (5) 基于有限自动机的多层次构件行为匹配模型. 软件学报 ( 第 2) 3. 获得的学术研究表彰 / 奖励 (1) 面向中小企业信息化的软构件及其开发平台, 山东省科技进步二等奖, 山东省人民政府, 排名第六,2010.1; (2) 面向中小企业信息化的软构件及其开发平台, 山东省计算机应用优秀成果二等奖, 排名第五, ; (3) 面向中小企业信息化的软构件及其开发平台, 威海市科技进步一等奖, 威海市人民政府, 排名第六,

14 2. 主讲教师 (4) 姓名张维刚性别男出生年月 1980 年 09 月 最终学历 硕士研究生 ( 在读博士 ) 职称讲师电话 基本信息 最终学位硕士职务无传真 所在院系计算机科学与技术学院 E mail wgzhang@hit.edu.cn 通信地址 ( 邮编 ) 山东威海文化西路 2 号哈工大 ( 威海 ) 计算机学院 研究方向 视频分析 多媒体技术 图像处理和模式识别 近五年来讲授的主要课程 ( 含课程名称 课程类别 周学时 届数, 学生总人数 )( 不超过五门 ); 承担的实践性教学 ( 含实验 实习 课程设计 毕业设计 / 论文, 学生总人数 ); 主持的教学研究课题 ( 含课题名称 来源 时间 )( 不超过五项 ); 作为第一署名人在国内外公开发行的刊物上发表的教学研究论文 ( 含题目 刊物名称 时间 )( 不超过十项 );; 获得的教学表彰 / 奖励 ( 不超过五项 ); 主编的规划教材 ( 不超过五项 ) 1. 讲授的主要课程 课程名称课程类别周学时届数学生总人数 数字图像处理专业课 人 2-1 教学情况 数据库系统专业课 人 C 语言程序设计公共基础课 人 计算机实用基础公共课 人 数据结构专业基础课 人 总计 5 门课程 2498 人 14

15 2. 承担的实践性教学课程名称 届数 学生总人数 数字图像处理实验 人 数据库系统实验 人 C 语言程序设计实验 人 计算机实用基础实验 人 数据结构实验 1 67 人 数据库系统课程设计 人 数据结构课程设计 人 软件工程课程设计 1 29 人 本科毕业设计 4 14 人 总计 2977 人 3. 主持的教学研究课题 (1) 学生考评论文批改助手, 哈工大 ( 威海 ) 教学研究项目, , 负责人 ; (2) 教室查询系统, 哈工大 ( 威海 ) 教学研究项目, , 负责人 4. 发表的教学研究论文 (1) 构造 数据结构 教学的一种创新模式. 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 软件学院第六届教学法研讨会 (2) 基于 Web 的作业提交批改系统. 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 软件学院第六届教学法研讨会 (3) 学生考评论文批改助手, 哈尔滨工业大学 ( 威海 ) 第二届教育教学研讨会 (4) C 语言程序设计 精品课程网站建设之体会. 哈尔滨工业大学 ( 威海 ) 第二届教育教学研讨会 获得的教学表彰 / 奖励 (1) C 语言程序设计优秀课程建设, 校级优秀, 排序第 3, ; (2) 哈工大 ( 威海 ) 优秀学士学位论文指导教师, ; 15

16 (3) 山东省优秀学士学位论文指导教师, 参与编辑的规划教材 (1) C 语言程序设计与应用, 副主编, 人民邮电出版社,2009.4; (2) 动态网页设计 ASP 实用案例教程, 副主编, 延边大学出版社, 近五年来承担的学术研究课题 ( 含课题名称 来源 时间 本人位次及所起作用 )( 不超过五项 ); 在国内外公开发行的刊物上发表的学术论文 ( 含题目 刊物名称 署名次序 时间 )( 不超过五项 ); 获得的学术研究表彰 / 奖励 ( 含奖项名称 授予单位 署名次序 时间 )( 不超过五项 ) 发表的学术论文 2-2 学术研究 (1) Coarse to Fine Dissolve Detection based on Image Quality Assessment. The 2011 Pacific Rim Conference on Multimedia (PCM 2011). Accepted. ( 第 1 作者 ) (2) 一种基于图像质量评价的视频 Dissolve 检测方法. 第七届全国和谐人机环境联合学术会议 ( 第 1 作者 ) (3) Web 全文检索中间件的设计与应用. 计算机应用 Vol. 31 (08): ( 第 1 作者 ) (4) 一种无监督的视频关键帧提取方法. 第六届全国和谐人机环境联合学术会议 ( 第 1 作者 ) (5) Semi Supervised Visual Object Tracking by Label Propagation, the 2nd IEEE International Conference on Computer Science and Information Technology, 2009 (ICCSIT 2009) Aug. 2009, Beijing. Pp (EI 检索, 第 2 作者 ) 16

17 2. 主讲教师 (5) 姓名张华 性别男 出生年月 1978 年 09 月 最终学历 硕士研究生 ( 在读博士 ) 职称讲师 电话 基本信息 最终学位硕士 职务无 传真 所在院系计算机科学与技术学院 zhua547@163.com 通信地址 ( 邮编 ) 山东威海文化西路 2 号 哈工大 ( 威海 ) 计算机学院 研究方向 协同资源管理 项目管理 动态计划优化 近五年来讲授的主要课程 ( 含课程名称 课程类别 周学时 届数, 学生总人数 )( 不超过五门 ); 承担的实践性教学 ( 含实验 实习 课程设计 毕业设计 / 论文, 学生总人数 ); 主持的教学研究课题 ( 含课题名称 来源 时间 )( 不超过五项 ); 作为第一署名人在国内外公开发行的刊物上发表的教学研究论文 ( 含题目 刊物名称 时间 )( 不超过十项 );; 获得的教学表彰 / 奖励 ( 不超过五项 ); 主编的规划教材 ( 不超过五项 ) 1. 讲授的主要课程课程名称 课程类别 周学时 届数 学生总人数 数据结构 专业基础课 人 编译原理 专业课 人 2-1 教学情况 C 语言程序设计公共基础课 人 计算机实用基础公共课 人 计算机导论专业基础课 人 总计 5 门课程 2130 人 17

18 2. 承担的实践性教学 课程名称 届数 学生总人数 数据结构实验 人 编译原理实验 人 C 语言程序设计实验 人 计算机实用基础实验 人 数据结构课程设计 人 编译原理课程设计 人 生产实习 2 40 人 本科毕业设计 5 26 人 VC++ 课程设计 1 28 人 总计 2299 人 近五年来承担的学术研究课题 ( 含课题名称 来源 时间 本人位次及所起作用 )( 不超过五项 ); 在国内外公开发行的刊物上发表的学术论文 ( 含题目 刊物名称 署名次序 时间 )( 不超过五项 ); 获得的学术研究表彰 / 奖励 ( 含奖项名称 授予单位 署名次序 时间 )( 不超过五项 ) 1. 承担的学术研究课题 2-2 学术研究 (1) 面向内容的船舶制造企业协同管理技术与系统 (2008AA04Z101), 国家 863 计划, , 排序 4, 负责系统研发 ; (2) 基于网络计划和集配中心的造船企业能力管理优化方法与系统 (2006GG ), 山东省科技计划, , 排序 3, 负责系统研发 ; (3) 基于 MDA 的动态可重构船舶制造企业资源协同管理系统 (2008GG ), 山东省科技计划, , 排序 3, 负责系统研发 ; (4) 面向中小企业信息化的软构件及其开发环境平台 (2006GG ), 山东省攻关, , 排序 6, 负责系统研发 18

19 2. 发表的学术论文 (1) 基于 BP 网络的图像形状识别. 计算机科学 ( 第 1 作者 ) (2) 基于外部信息源的 WWW 图像语义提取研究. 计算机科学 ( 第 1 作者 ) (3) 用 C 语言与 SQL Server 的嵌入式 SQL 编程技术. 电脑知识与技术 ( 第 1 作者 ) (4) A Resource based View Approach for Reverse Logistics Service. IEEE International Conference On Fuzzy Systems and Knowledge Discovery (FSKD2010), IEEE Computer Society ( 第 3 作者 ) 3. 获得的学术研究表彰 / 奖励 (1) 面向中小企业信息化的软构件及其开发平台, 山东省科技进步二等奖, 山东省人民政府, 排序第 9, ; (2) 2010 年度哈工大 ( 威海 ) 计算机学院科研工作优秀奖, 哈工大 ( 威海 ) 计算机学院, 排序 1,

20 2. 主讲教师 (6) 姓名黄俊恒性别男出生年月 1966 年 01 月 最终学历硕士研究生职称讲师电话 基本信息 最终学位硕士职务无传真 所在院系计算机科学与技术学院 E mail hithjh@163.com 通信地址 ( 邮编 ) 山东威海文化西路 2 号哈工大 ( 威海 ) 计算机学院 研究方向 数据挖掘 人工智能 生物信息学 近五年来讲授的主要课程 ( 含课程名称 课程类别 周学时 届数, 学生总人数 )( 不超过五门 ); 承担的实践性教学 ( 含实验 实习 课程设计 毕业设计 / 论文, 学生总人数 ); 主持的教学研究课题 ( 含课题名称 来源 时间 )( 不超过五项 ); 作为第一署名人在国内外公开发行的刊物上发表的教学研究论文 ( 含题目 刊物名称 时间 )( 不超过十项 );; 获得的教学表彰 / 奖励 ( 不超过五项 ); 主编的规划教材 ( 不超过五项 ) 1. 讲授的主要课程 课程名称课程类别周学时届数学生总人数 2-1 教学情况 数据结构 专业基础课 人 组数学 专业课 人 操作系统 专业课 人 C 语言程序设计 公共基课 人 集合与图论 专业基础课 人 总计 5 门课程 3406 人 2. 承担的实践性教学 课程名称 届数 学生总人数 数据结构实验 人 操作系统实验 人 C 语言程序设计实验 人 软件工程课程设计 1 30 人 本科毕业设计 5 26 人 总计 2077 人 20

21 近五年来承担的学术研究课题 ( 含课题名称 来源 时间 本人位次及所起作用 )( 不超过五项 ); 在国内外公开发行的刊物上发表的学术论文 ( 含题目 刊物名称 署名次序 时间 )( 不超过五项 ); 获得的学术研究表彰 / 奖励 ( 含奖项名称 授予单位 署名次序 时间 )( 不超过五项 ) 1. 承担的学术研究课题 (1) 基于表型相似性的人类遗传疾病基因预测方法研究, 国家自然科学基金, , 排名第 2, 负责算法设计 ; (2) 基于 SOA 的海水养殖专家专家系统开发平台研制与应用, 威海市科技攻关项目, , 排名第 3, 负责算法设计 ; (3) 融合生物知识与机器学习方法的蛋白质二级结构预测研究, 哈工大科技创新基金, , 排名第 4, 负责算法设计 2. 发表的学术论文 2-2 学术研究 (1) A protein phenotype mutual information based identification of human disease genes. Proceedings of 2009 International Conference on Computational Intelligence and Software Engineering ( 第 1 作者 ) (2) Diffusion model based research of clustering algorithm. Proceedings of 2009 International Conference on Computational Intelligence and Software Engineering ( 第 1 作者 ) (3) Efficient algorithm for mining temporal association rule. International Journal of Computer Science and Network Security ( 第 1 作者 ) (4) 基于 Multi Agent 生化反应模拟算法研究. 计算机工程与设计 ( 第 1 作者 ) 21

22 2. 主讲教师 (7) 姓名郭皞岩 性别女出生年月 1979 年 05 月 最终学历 硕士研究生 ( 在读博士 ) 职称讲师电话 基本信息 最终学位硕士职务无传真 所在院系计算机科学与技术学院 E mail ghy@hitwh.edu.cn 通信地址 ( 邮编 ) 山东威海文化西路 2 号哈工大 ( 威海 ) 计算机学院 研究方向 供应链 近五年来讲授的主要课程 ( 含课程名称 课程类别 周学时 届数, 学生总人数 )( 不超过五门 ); 承担的实践性教学 ( 含实验 实习 课程设计 毕业设计 / 论文, 学生总人数 ); 主持的教学研究课题 ( 含课题名称 来源 时间 )( 不超过五项 ); 作为第一署名人在国内外公开发行的刊物上发表的教学研究论文 ( 含题目 刊物名称 时间 )( 不超过十项 );; 获得的教学表彰 / 奖励 ( 不超过五项 ); 主编的规划教材 ( 不超过五项 ) 1. 讲授的主要课程 课程名称课程类别周学时届数学生总人数 2-1 教学情况 数据结构 专业课 人 VC++ 专业课 人 C 语言程序设计 公共基础课 人 计算机实用基础 公共课 人 计算机英语 专业基础课 人 总计 5 门课程 5710 人 2. 承担的实践性教学 课程名称 届数 学生总人数 数据结构实验 人 C 语言程序设计实验 人 计算机实用基础实验 人 操作系统实验 人 本科毕业设计 4 14 人 总计 4364 人 22

23 3. 主持的教学研究课题 (1) VC++ 实验教学, 哈工大 ( 威海 ) 教学研究项目, , 负责人 4. 发表的教学研究论文 (1) C 语言的实践教学. 计算机时代 (2) 语言类教学实践中学生创新意识与思维的培养. 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 软件学院第六届教学法研讨会 (3) 高校 C 语言课程双语教学研究. 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 软件学院第七届教学法研讨会 (4) 小组学习教学方式在程序设计语言教学过程中的应用. 哈尔滨工业大学第九届教育教学研讨会 (5) 注重教学细节, 推进数据结构课程中研究性学习教学模式的改革. 哈尔滨工业大学第十届教育教学研讨会 获得的教学表彰 / 奖励 (1) 哈尔滨工业大学第十届教育教学研讨会论文, 三等奖, ; 6. 参与编辑的规划教材 (1) C 语言程序设计与应用, 人民邮电出版社,2009.4; (2) windows 编程, 人民邮电出版社, 近五年来承担的学术研究课题 ( 含课题名称 来源 时间 本人位次及所起作用 )( 不超过五项 ); 在国内外公开发行的刊物上发表的学术论文 ( 含题目 刊物名称 署名次序 时间 )( 不超过五项 ); 获得的学术研究表彰 / 奖励 ( 含奖项名称 授予单位 署名次序 时间 )( 不超过五项 ) 发表的学术论文 2-2 学术研究 (1) Cultivation of creativity and innovative thinking in students in the programming languages. CEIS SIOE ( 第 1 作者 ) (2) The design and realization of the RFID system with Ethernet Interface according to the intrusion detection system based on Snort, Science & Technology for Development ( 第 1 作者 ) (3) Modeling and approach for vmi cyclic inventory routing problem, Proceedings of the 2009 International Conference on Machine Learning and Cybernetics ( 第 1 作者 ) 23

24 3. 教学队伍 出生姓名性别年月郑宏珍女 专业技术职务 教授 ( 博士 ) 学科专业 计算机应用技术 承担教学任务 课程负责人, 负责总体课程建设, 主抓教学队伍建设 教学大纲 教学设计 教学内容改革 创新实验建设 专任教师 / 兼职教师 专任 初佃辉男 副教授 ( 在读博士 ) 计算机应用技术 主讲教师, 负责科研指导和实践教学拓展 专任 孙玉山男 副教授 ( 硕士 ) 计算机应用技术 主讲教师, 负责教学研究 专任 孟凡超男 副教授 ( 博士 ) 计算机应用技术 主讲教师, 负责教学研究 创新实践 专任 人员构成 ( 含外聘兼职教师 ) 张维刚男 张华男 讲师 ( 在读博士 ) 讲师 ( 在读博士 ) 计算机应用技术 计算机教育应用 主讲教师, 负责教学内容改革, 网络资源建设 主讲教师, 负责实践指导 创新大赛和课件制作 专任 专任 黄俊恒男 讲师 ( 硕士 ) 应用数学 主讲教师, 负责课件制作 教学内容改革 专任 郭皞岩女 讲师 ( 在读博士 ) 软件工程主讲教师, 负责创新实践 专任 张岩男 助教 ( 硕士 ) 计算机应用技术 实验教师, 负责课件制作 网站资料收集更新 实践创新指导 专任 王孝朋男 工程师 ( 在读硕士 ) 软件工程 实验教师, 负责实验环境维护 网站资料收集更新 实践创新指导 专任 张小东男 讲师 ( 在读博士 ) 软件工程 骨干教师, 负责科技项目实训指导和总结 专任 24

25 教学队伍伍的知识结构构 年龄结构 学缘结构 专兼职教师师比例 有行行业背景的教教师参与情况以及课课程教学团队队建设情况 数数据结构 课程的教学学队伍由工工作在教学第第一线的专专职骨干教师师组成, 共 11 人, 平均年龄 39 岁, 大部分为青青年教师 这这些教师同同时也是学院院科研队伍的中坚坚力量, 在数据结构课课堂教学和和实践教学环环节中, 紧紧密结合数据据结构在科研中的的实际应用, 拓展了学学生的视野, 提高了学学生的学习习兴趣, 取得得了很好的教学效效果 队伍伍中的教师都都从事了至至少 5 学年的的本科教学学, 承担了大大量的本科教学课课程, 是学学院本科教学学的骨干教教师 多次获获得学校及及学院的教学学表彰和奖励 通通过本次精精品课程的建建设, 将会会为这支教学学队伍提供供一个更好更更快的成长平台 学位情况况统计 3-1 教学队伍整体结构 本科 硕士 ( 包括在读 ) 博士 ( 包括在读读 ) 图 3 1 学位位结构统计图 年龄结构构统计 35 岁及及以下 岁 46 岁及以上上 图 3 2 年龄龄结构统计图 25

26 职称情况况统计 初级 中级 高级 图 3 3 职称称结构统计图 学缘结构构统计 哈工大 兰州大学 山东师大 国外留学学 图 3 4 学缘缘结构统计图教学学队伍在学学历结构 年龄结构 职称结构构与学缘结构构的情况统统计如图 3 1, 3 2, 3 3 和 3 4 所示 目前前我校每学学年必修和选选修 数据据结构 课程程的学生大约在在在 400 人左左右, 师生比比约为 1:36, 能够满足足教学的基基本需求 经过过几年的努努力, 我们已已经完成教教学梯队的建建设, 形成成了一支以教教授 副教授为骨骨干, 以中中青年教师为为主体的师师资队伍 当然, 在后续续建设过程中, 会进一一步加大教学学队伍的培培养力度, 使得年轻老师在职职攻读高一一级的学位, 逐年晋升升高一级的职职称, 能尽尽快成长起来, 进而使得整个个教学队伍伍知识结构更更合理, 更有凝聚力和 战斗力 26

27 近五年来教学改革 教学研究成果及其解决的问题 ( 不超过十项 ) 近五年, 数据结构 精品课程建设项目组在学校和学院的关心支持下, 转变教学理念, 紧密结合专业知识特点, 对教学改革 教法研究 课件制作 师资培养 网络资源 科学研究等方面进行了改革与完善, 紧紧围绕学校人才培养战略, 注重现代教育理念, 结合社会人才需求, 强化实践教学, 不断创新 创造, 努力培养符合社会需求的优秀人才 在教学的全过程中, 我们贯穿以人为本, 以学生为主题的思想, 改变传统的教学方法, 注意培养和提高学生学习的主动性 积极性 独立性, 提高学生的自学能力 在教育方法的改革中, 勇于在大胆实践的同时及时总结经验, 不断创新 教师课堂讲授注意方式 方法的灵活多样化, 变单纯知识传授为 讲重点 讲思路 讲方法, 使学生成为课堂的主体, 教师从中发挥解惑 引导 深化的作用 具体来说, 项目组主要在以下几个方面做了一些工作 : 1. 构建双主线的教学设计理念 3-2 教学改革与研究 为将基本知识和能力应用两方面有机的结合起来, 同时鉴于本课程的内容特点, 本课程形成了一套双主线教学内容组织形式, 其中一条是显式的主线, 而另一条是隐藏在第一条主线背后的, 需要不断强调的 深入认识的主线 第一条主线就是对数据结构的学习和认识, 具体表现为从简单数据结构 ( 线性结构 ) 到复杂数据结构 ( 图结构 ) 的认识过程 为了这一主线的清晰性, 本课程以 ADT 为核心将各类数据结构的共性问题提取出来, 加以讲授 例如, 在课程讲授过程中, 依次将线性结构 ( 包含一般的线性表 栈 队列 串 数组 广义表等 ), 树结构 ( 包括一般的树 二叉树 森林 树的若干变形等 ), 图结构 ( 包括无向图 有向图等 ) 的 ADT 形式化的定义给出 并通过对其逻辑结构 存储结构和相关操作的深入剖析, 进而揭示各类数据结构的纵向区别和横向联系, 形成对本课程的宏观知识 第二条主线就是应用数据结构基本知识 基本原理来解决实际问题的能力培养, 这一部分在课程教学上主要体现为数据结构应用实例的剖析以及经典问题 ( 如查找和排序 ) 的数据结构求解, 其教学方法可以采用灵活多变的方法, 如课程剖析 大作业 网上讨论 课程设计等 例如, 本课程提出了面向问题的课程设计教学模式, 鼓励学生提出的课程设计题目要尽可能综合应用各类基本数据结构, 例如传感器网络单机模拟设计题目中就综合应用集合 数组 队列 图等多种数据结构 27

28 依照照人们接受受知识的规律, 在具体体教学过程上上主要围绕绕第一条主线线展开, 由浅入深深 自顶向向下 先表后后里 逐步步细化 从数数据结构的的逻辑结构入入手, 逐步讨论其其基本操作, 存储结构构及其具体体实现, 从简简单的数据据结构入手逐逐步讨论复杂的数数据结构, 为第二主线线的展开打打下基础 而而第二主线线的教学主要要采用归纳式学习习法, 通过过在大量内容容基础上的的总结, 引导导学生逐步步构建根据数数据结构原理解决决实际问题题的能力 最最终达到知知识的灵活应应用, 为后后续课程, 以及将来的研究和和实际工作作打下坚实的的基础 两两条主线相辅辅相承 共共同深入 2. 构建建三层教学框框架教学学过程中创创新思维的的引入可以充充分发挥数数据结构课程程对其他课课程以及相关科研研的衍射作作用 因此, 在结合数数据结构课程程特点和计计算机学科知知识体系的基础上, 以如何何体现创新思思维为核心心对数据结构构课程的教教学内容 教教学模式和教学手手段三个方方面进行了相相应的研究究与设计 为全全面将创新新思维全面的的引入数据据结构课程教教学中, 此此处设计了一一个数据结构课程程教学框架, 如图 3 55 所示 图 3 55 数据结构课课程三层教学学框架 (1) 在数数据结构课程程的教学内内容设置上体现创新思思维在教教学过程中中注重引入科科学前沿内内容 任何学学科都是不不断发展的, 计算机学科更是是如此, 而计算机学科科中的数据据结构课程由由于其内容容是对计算机机问题求解的总结, 所以任任何其变化发发展都表现现的更加显著著了 数据据结构课程内内容的发展主要表表现在如下下两个方面 :1 不断产产生新的数数据结构 ( 主要表现在在逻辑结构 );22 不断有需需要应用数数据结构知识识来解决的的新问题 针对这些发发展, 本 28

29 课程的教学环节中给出了相应设计和改造 在课程内容讲授中, 主要结合实际, 引入教学内容, 例如 : 在讲授图的深度优先搜索和广度优先搜索时, 针对 Google, 百度这些搜索引擎网站, 在按关键字进行查找网站时, 引导学生去思考, 应该采用深度优先搜索还是广度优先搜索? 各有什么优缺点? 并在合适的章节引入新兴数据结构, 并对其进行讲解 比如在分析二叉查找树的查找性能时, 可以引出平衡二叉树概念, 从而引出诸如 AVL 树,Red Black 树等概念, 并加以适当的讲解 在课堂实例讲授中, 可以引入大量新兴计算机问题加以剖析 为加深课程内容的理解, 需在讲授时引入大量的例子 作为计算机专业的一门专业基础课, 在数据结构课堂上, 我们加以大量和计算机问题相关的例子来讲解 比如, 在讲解树的应用 表达式求值时, 可以引入公共子式, 加快表达式求解速度, 此时可适当的引入编译原理关于代码优化的概念, 为后续课程打下伏笔 由于课堂学时数是非常有限 ( 课堂教学学时数是 40, 同时还包括总结和习题课 ), 大量的算法设计分析在我们并行的课程 算法设计与分析 课程中讲述, 我们的数据结构课程的重点是讲思想, 并引导学生从实际问题抽象出具体解决问题的所用到的数据结构 为弥补课堂内容教授的不足, 本课程在作业 实验 课程设计 第二课堂 网上教学等辅助环节中加入了大量关于这些方面的内容 为此, 我们还不断创寻适宜的教学设计, 针对不断修订完善的教学大纲, 数据结构 课程的教学设计方案也是在逐步修改和进一步完善 目前, 我校主要在计算机科学与技术 信息安全 软件工程 数学与应用数学 信息与计算科学等五个专业开设 数据结构 必修课, 同时该课程也是选修计算机科学与技术专业双学位的必选课程 对于其他专业, 若有课余量则可以选修本门课程 根据这些专业的特点, 教学团队参考哈工大本部的 数据结构与算法 教学大纲, 制订了立足于本校 适应专业特色的教学大纲, 并收到了很好的教学效果 每修改一次教学大纲, 教学设计也相应的做一次修改, 并同步贯彻实施到教学过程中 这些年来, 教学设计改进取得非常好的教学效果, 并受到学校的认可, 曾获学校首届教学设计大赛一等奖 (2) 在数据结构课程教学模式中体现创新思维主要有研究型教学模式 探索式教学模式 能力型教学模式和任务驱动的教学模式 i) 研究型教学模式我们改变传统的教学方法, 提出了研究型教学方法, 该方法在提升教师研 29

30 究水平的同时可以训练学生的研究能力 具体包含以下 7 个方面 : 1 探究路径 : 科学求证在高等教育中, 教学过程本身兼有给予学生知识和带领学生求证的两大任务, 为此, 我们在教学过程中实施研究型教学法, 由教师引导学生具有怀疑的精神, 对学习中遇到的一些重要 结论 要敢于通过科学的方法去求证或者证伪 为达达到这一目的, 我们尽可能向学生提出我们所熟知领域的前沿问题, 引导后学生以教师给出的问题为线索开展科学求证工作, 进而促进学生阅读 思考 调查和实验等课外学习能力 2 教学诉求 : 理论探索我们在教学过程中与学生一起就所学习或所研究的问题寻求理论渊源, 并在此过程中对研究问题所设计的理论进行逻辑梳理, 从而引导学生掌握该学科的理论结构体系, 并在基础上寻求问题的解决方案, 这样, 学生既掌握了理论又明白了问题的解决方法, 实现了理论知识与实践经验的结合 3 发问基础 : 找真问题在课堂讲授时注意方式 方法的灵活多样化, 变单纯知识传授为 讲重点 讲思路 讲方法 例如: 在数据结构课堂教学中, 由教师提出问题, 引导学生如何利用线性表 栈 队列和树, 解决现实中的实际问题, 并把以链式存储结构为主线, 把这三章从解决实际问题的角度联系起来, 讲解它们的逻辑结构和存储结构, 引导学生如何针对实际问题, 设计所需要的数据结构, 让学生主动去思考, 使学生成为课堂的主体, 教师从中发挥解惑 引导 深化的作用 4 教学氛围 : 师生协同在教学过程中, 我们改变课堂上传统的师生关系, 以协同解决某一具体问题 我们为学生给出研究方向 研究课题 研究思路, 要求学生定时完成指定任务 ; 而学生的角色是根据教师的布置, 以问题为线索收集并阅读大量课内外材料, 提出自己的初步解决方案, 以小组的方式与老师共同讨论, 学生根据老师提出的建议, 进一步完善后期的方案, 进而实现教师和学生之间协同讨论 互相启发 共同解决问题的目的 5 教学形式 : 汇报讨论对于部分章节, 我们改变传统的教师主讲模式, 教师在课堂上只花单元课时 1/5 左右的时间向学生介绍经典研究成果和研究思路, 让学生了解可供模仿的范式以及应该避免的问题, 进行分组讨论, 并由此展开理性讨论 讨论要求言之有据, 以理论发展线索为框架, 以研究发现为素材, 以科研方法为切入点, 最后以组为单位进行汇报讨论 30

31 6 教学目的 : 提升研究能力毫无疑问, 大学教学是一种具有研究性质的创新性活动 为此, 我们在教学过程中, 除了引导学生应该具有强烈的科研意识 市场意识和科技成果转化意识, 培养学生服务于社会 贡献与社会的意识, 我们在教学过程中, 努力承接那些与学科专业发展有密切关系的课题, 并不断将课题研究的新成果充实到课堂教学, 希望能引导学生学会发现问题和解决问题, 尽早进入科研领域, 从而强化了对学生科研素质的培养 因此, 研究能力的提升是整个教学法的基本意识和导向 7 成绩评定 : 重平时表现和最终的研究成果在整个教学过程中, 我们特别重视学生的平时学习和具体项目的完成情况, 通过对学生平时参与讨论的情况, 各组提出的开发项目的详细任务书 软件的中期检查情况 软件的验收情况 软件的结题报告来综合评定学生课程成绩 在各种教学模式中, 研究型教学模式更能培养学生的自主学习能力, 更适合培养高素质的创新人才 ii) 探索式教学模式在本课程的教学过程中, 我们正在努力将传统的知识型 原理性 展示型授课方法转变为激励探索型和能力培养型教学模式 在课堂上和课堂外引入课程重点内容的思考题 学科的前沿问题 或一些科研问题供学生讨论, 并组织研究生助教参与讨论 例如, 鼓励学生在课外收集新兴数据结构, 对其进行理论分析并给出演示算法, 然后组织讨论 在讲授具体课程内容时, 对某些方法 ( 尤其是有一定历史意义的算法 ), 除讲解其基本原理以外, 还对当时的分析过程 设计过程给与分析, 以激发学生对问题的探索精神 例如, 在讲解哈夫曼树时, 将哈夫曼提出哈夫曼树的历史过程给与重现, 鼓励学生提出问题的兴趣, 解决问题的能力培养 iii) 能力型教学模式在教学过程中加强分析问题和解决问题能力的培养, 主要是通过在教学中加强数学建模意识的建立得以完成 ; 对问题求解能力的培养, 主要靠多做精炼 ; 对求解结果表达能力的培养, 主要通过实验报告的撰写 课程设计报告的撰写加以培养, 帮助学生形成良好的行为素养 iv) 基于 建构主义 任务驱动的课堂教学模式高校研究性教育的一个模式应该是引用任务型教学理论, 通过分配特定的教学任务, 锻炼学生分析问题和解决问题的能力 在高等学校运用研究型教学 31

32 法要求教师有较强的研究旨趣, 学生有较好的研究精神 建构主义 是以学生为主体, 教师为辅导, 实现教与学的双边互动 在建构主义思想指导下, 能够很好的发挥学生主观能动性, 培养学生独立分析问题和解决问题的方式 当今强调的是素质教育, 只有充分发挥学生的主观能动性, 培养学生自主分析解决问题的能力, 才能顺应时代的要求 多年来, 我们在教学过程中做了一些改革尝试, 对部分章节采用了全新的教学设计思想, 把任务驱动的理念贯穿在教学过程中, 从而使教学模式更富有活力 我们的教学思路是引导学生根据实际需要提出一个完整 真实的任务, 以此为支撑点来启动教学, 使学生在强烈的任务驱动下, 通过分析 讨论, 利用所学知识进行自主探索和互动协作的学习, 解决问题, 同时又提出新的任务, 通过不断地解决问题, 获得成就感从而激发他们的求知欲望, 逐步形成一个提出问题 分析问题 解决问题的良性循环, 从而培养学生主动自学能力 严密的思维能力 独立分析解决问题能力 创新能力以及团队合作精神 例如 : 我们在讲解树这一章内容的同时就给学生布置一次大作业 ( 要求 2 周后完成 ), 要求每个学生都要提出一个项目, 对项目进行需求分析, 设计所需要的多种数据结构, 包括逻辑结构和存储结构, 并根据具体项目进行分析, 说明所设计的数据结构的合理性和创新性所在 目前这一教学模式已经在很多届学生的课堂教学中付诸实践并取得了良好的效果 v) 理论教学适度 数学化 的教学模式通过对计算机专业课所涉及到的理论教学适度 数学化, 培养学生分析问题和解决问题的能力 例如 数据结构 中的某些算法和公式的教学中, 一定要注意揭示算法和公式的来龙去脉 在公式教学过程中应做到适度 数学化, 即应重视营造问题的情境, 重视算法或公式的推导过程, 而不应将结果直接展现出来 算法或公式的推导过程往往是逻辑思维的构建过程, 通过算法推导, 不但巩固了基本概念, 而且也是向学生示范分析推理和转化知识的过程 通过这样的教学, 学生能够在潜移默化中构建一个良好的知识结构, 形成良好的科学素养, 提高了学生独立分析问题和解决问题的能力, 为以后的工作打好基础 vi) 兴趣驱动的教学模式学习兴趣的培养是一个比较复杂的系统问题, 在兴趣的培养过程中, 我们注意对学生兴趣的及时引导或转移 为了防止学生的学习兴趣因知识难度的加大而发生转移, 我们在课堂教学中, 经常对学生进行兴趣强化 在兴趣强化的过程中, 让学生了解所学知识在现实生活中的具体应用, 当看到所学的知识能 32

33 成为一种实用的软件产品, 就会大大激发学生浓厚的学习兴趣 同时根据教学内容设置一些实用案例, 案例设计紧扣教学重点, 同时尽量贴近现实生活, 以激发学生的学习兴趣 在讲授实际内容时, 一方面需要把教学内容讲明白, 另一方面通过各种相关联系拓展学习内容和解决思路, 达到内容上的深化和引申 教师可以凭自己的经验大胆想象, 构建同一个问题的不同解决思路, 引导学生深入思考, 并进行实践 ; 也可以通过与实际项目联系, 以实际例子来讲解, 加深学生的印象, 进一步增强他们的学习兴趣 vii) 双轨制创新人才个性化培养模式尝试采用双轨制创新人才个性化培养模式 具体内容是, 在现有教学计划的学科基础必修课中挑选出一组与程序设计相关的课程在培养模式上进行改革, 在教学中采用 传统课堂教学 + 实验 和 基于问题的案例教学 双轨制 ; 考试方式采用 卷面考试 + 平时成绩 和 解决问题的上机考 + 报告 双轨制 ; 两种考试方法的成绩均被承认 学生根据个人的情况自愿报名, 选择不同的教学和考试方式, 学习过程中也可以根据当前的状况动态自主地调整这两种教学方式, 以达到期望目标 这种个性化的人才培养模式可以突破传统的单一考核方式, 引入创新教学元素, 强调学生的自主学习, 通过把 提出问题 解决问题 扩展问题 再解决问题, 对解决问题的方法进行评价和优化 的教学方法和教学案例相融合, 构建产学研结合 优势互补的创新型人才培养模式, 激发学生创新的积极性, 加速技术成果的转化, 拓展高校的研究空间, 为学生增加接触企业的实习机会, 帮助学生实现业务上的跨越 (3) 在数据结构课程的教学手段中体现创新思维 i) 构件立体化 信息化的教学手段为了在教学过程中主动激发学生的探索能力, 我们采用可诸如数字化 信息化 多媒体等多种现代辅助教学手段, 形成了一个立体化将教学手段, 该手段主要包括如下四部分 : 1 多媒体电子教案通过多媒体电子教案可以更加合理的组织讲授内容 条理清晰 加大信息量 另外通过课堂上的多媒体演示也可以使重点问题的剖析形象化, 例如 : 在树的遍历 线索化 树和森林与二叉树的转换 Huffman 树的构造 图的遍历等算法的动态演示, 增强学生对算法思想的深刻理解, 多年的教学实践证明已经取得非常好的教学效果 33

34 2 算法动态演示系统为建立对典型算法的直观认识, 该系统给出了数据结构典型算法的动态演示 主要包括诸如二叉树的遍历 图的搜索 各种排序算法以及各种查找算法的动态演示等 3 网上习题库为加强学生对课程各部分内容的理解和掌握, 网上题库可以对学生进行全面细致的训练 4 辅助教学网站通过课堂教学网站 国家级及各省级精品课程网站 国外知名大学课程网站来构建学生课余的全面参照学习网 学生可以获得很多对相同知识不同角度的理解和更多的知识来源, 同时通过现在主流的即时通讯技术如 QQ 群 飞信群等构建师生之间的无缝即时交流沟通平台, 增加互动学习, 从而更全面地提高课程的整体教学效果 ii) 作业以及考试制度等方面的改革在作业方面, 改革了传统的知识型 训练型作业内容, 引入了综合型 趣味型 能力型 科研型等多种类型的作业内容 另外, 除在课堂上讲解一些共性问题外, 本课程还积极的组织对作业内容课外讨论, 并邀请研究工作者做专题和讨论 在考试制度方面, 改革了 一次定论 的考核制度 考试以学生完成日常作业和实验环节为必要条件, 期末考试采用笔试方式 成绩评定由三部分组成 : 期末考试占总成绩的 70%; 平时成绩占总成绩的 10%; 实验占总成绩的 20% 另外, 本课程还引入了免试制度, 如果学生能够提出一个具有较大意义的创新时, 学生可以申请免试, 直接取得优秀的成绩, 以鼓励学生对课程内容的积极探索 3. 构建四级阶梯式实践教学体系 数据结构 课程的实践教学从传统上来说包括两大部分: 一是实验部分, 主要是针对各个章节的知识独立的进行相应的编程验证来加深理解 ; 另一是课程设计部分, 相对要综合一些, 学生通过完成一个给定的或自选的较为综合的设计题目来印证自己所学到的知识 随着高等教育的快速发展的需要, 这种传统的两级实践教学体系已经与当今的实际教学情况不太相适应了 如今, 学生们掌握的知识更多, 来源也更广, 为了更好的调动学生的学习激情, 切实提高他们的实际动手能力, 项目组根据我校实际情况构建了 数据结构 课程的四级阶梯式实践教学体系, 如图 3 6 所示 34

35 图 3 6 四级阶梯式实践教学体系 (1) 第一级实验教学创新实验教学注重开发学生的思维潜力 培养学生的创新意识 创新能力 敏锐的观察力和深刻的分析力, 从而激发学生的创新性思维, 使学生学会主动地解决问题 把以前所学的理论知识在创新性实验的完成过程中得到了实际应用, 知识面也得到了进一步扩大 i) 创新实验教学观念, 完善实验教学内容在数据结构实验教学中, 我们以新的教学理念和教学理论为指导, 探索适合教与学的新策略和新模式, 在进行实验教学时, 可以采用学生设计作业 演示作业和评价作业三部曲 老师在批改学生作业时, 可以从学生那里学到许多东西 首先, 老师能够从学生不同的思路, 不同的角度, 运用不同的信息, 采用不同的方法进行设计那里受到启发, 进一步激活多路思维的灵感 ; 其次, 好的学生作业可以充当良好的范例, 作进一步的交流互补 每一道题都是学生思想的真实写照, 每一次修改都意味着学生的进步 通过交流, 也可以使大家彼此互相借鉴, 互相启迪, 从而使大家的创造性思维能力得到提高, 培养了学生的终身学习能力和可持续发展能力 ii) 与时俱进, 更新实验教学手段我们的实验教学方式是以教师为主导 学生为主体, 深入探索自主学习 探究学习 协作学习等多种先进的教学方法, 注重对学生能力与素质的培养 探索各种教学模式混合的新式教学手段 把主动权交给学生, 让学生自己去发现 探索, 这样更能激起学生学习的兴趣和主动性 网络的应用给我们的实验教学提供了很好的平台 我们的教学网站包含中 35

36 包含教学课件 教学设计 教学的重 难点 算法动态演示 教学研究 实验指导书 考研指导 试题库 精品资源 以及学生创新课程设计等等丰富的教学资源和软件 在实验教学环节, 尊重和培养学生的自觉性 自主性和创造性, 让学生有自主学习的时间和空间, 学生通过参与实践, 去发现问题, 有意识的培养创新意识, 从而培养学生的创新能力 (2) 第二级课程设计教学创新课程设计项目的主要目的在于通过该实践教学环节实现知识 能力 素质的综合培养 为此, 我们尝试着采取一种全新的方式去管理, 包括从选题 提交任务书 中期检查 项目验收答辩每一个具体的环节, 都尝试一种与以往以为传统课程设计不同的模式来进行, 主要有以下几个方面 : 1 鼓励学生自主选题, 对学生选题给予指导 要求学生的选题要有实际应用背景, 引导学生着眼于日常生活, 能够主动观察并积极探索身边有价值的信息 学生自主选题的过程本身就是对学生发现问题 分析问题 解决问题以及创新能力的一种实战训练 2 提倡学生以 2 4 人组成的小组方式合作完成任务, 组长 组员分工明确, 即便于交流合作, 又能做到技术互补, 给学生提供发挥想象力的空间, 加深师生间的联系, 让学生了解交流的重要性, 培养学生的团队合作精神 3 给学生创造一个锻炼动手能力的机会, 引导学生从确定目标开始, 体验从资料搜集 可行性考察 方案制定 试验比较到最后调试实现一个完整系统的全过程, 从而激发他们对从事科研工作的兴趣, 同时培养多样化的 不局限于专业技能的实践技术技能 4 培养学生独立思考 自主学习的能力, 以及搜集资料 查阅文献的能力, 使学生具有主动探索有一定研究意义的事物的意识, 并在探讨过程中的每一个环节学会思考, 学会合理安排和利用时间, 学会合作, 学会交流 (3) 第三级创新大赛数据结构创新设计大赛可以促进学生软件开发的积极性, 培养他们的软件开发兴趣, 使他们具有某种成就感, 通过分析他们软件的不足之处, 告知他们可以通过后续的哪门课程可以优化现有的软件, 进而在未来的学习中树立较为明确的学习目标 通过课程设计大赛使得学生更进一步的提高解决实际问题的能力 (4) 第四级科研项目开发 36

37 经过创新大赛的选拔, 很多优秀学生会被各个研究室吸纳参加实际的科研项目研发, 这样不仅可以快速积累升华知识, 还可以通过参与实际项目的锻炼, 做好就业或继续深造的储备 目前, 在我校计算机学院的学生, 大约有三分之一的同学或早或晚的都参与到实际科研项目中 ; 而软件学院的同学, 则绝大多数都参与到企业的实际实习中 这些年来, 这两个学院的就业率始终保持在 97% 左右 4. 教学研究成果 数据结构 精品课程项目组经过近些年来的努力改革尝试, 已经获得了一些研究成果 : 已经建设校级精品课程 2 项 ; 负责省级教学研究课题 3 项 ; 获首批山东省双语教学示范课程 ; 荣获山东省学位与研究生教育管理研究优秀成果二等奖 ; 负责校级教学改革项目多项 ; 有多人次获得校级教学奖项 ; 发表教学研究论文 23 篇 ( 详细列表见课程网站 : Html/?354.html) 培养建设了一支有很强教学与科研为一体的教学队伍; 队伍中所有教师均亲自参与了多个科研项目的研发, 有着较为丰富的研发经验, 并能够把这些经历和经验贯彻到课程的课堂教学及实践教学中, 对学生发挥着很好的指导作用 由于我校的特殊情况 ( 跨省办学, 建校时间短 ), 项目组教师年轻老师占大多数, 积累较少, 因此与很多兄弟院校建成的国家级及省级精品课程相比, 还有很大的差距 只有努力改革创新, 不断尝试完善, 厚积薄发, 才能打造一门符合校情 适应发展需求的名副其实的 精品课程 近五年培养青年教师的措施与成效 3-3 青年教师培养 精品课程建设项目组十分重视青年教师的培养, 注重老教师的传 帮 带作用, 努力培养年轻教师尽快适应教学环境 在教学实践中, 要培养学生的创新能力, 首先教师必须要学会创新, 善于创新, 勤于创新, 同时要具有多元合理的知识结构和终生学习的能力 要不断在研究领域有新的发现和突破性的研究, 要运用现代教育方法 教育手段实施教育, 善于提出新的观点, 启发学生 引导学生 示范学生, 带给学生新的知识 新的理念, 触发学生的创新灵感和创新的兴趣, 实现更为有效的教育目标 为此, 我们在教学的全过程中, 注意引导青年教师更新教育观念教学技术, 在一定的科学理论和实践经验指导下, 利用一定的教学方法和手段解决实际教学中存在的问题 特别注意在教学过程中贯穿以人为本, 以学生为主题的思想, 37

38 改变传统的教学方法, 大力采用启发式教学 组织课堂讨论 充分利用多媒体网络教学等多种方法 在前期的建设过程中, 对每一位刚从事教学工作的青年教师都制定培养计划, 并实行青年教师导师制度, 指导青年教师编写教案, 讲授教学方法, 坚持定期听课检查制度和进行教学研讨活动, 帮助青年教师过好教学关 同时鼓励教师攻读学位 组织青年教师到哈工大本部进行业务培训 还通过参加各类教研活动和外出参观学习来提高青年教师的业务能力和水平 由于对青年教师采取的培养方法得当, 使得青年教师在学生评教和专家评教中全部获得优秀的成绩 教学方式和方法的改革, 是加强学生创新能力培养的关键点之一 为此, 在青年教师的培养过程中, 我们鼓励青年教师要勇于在大胆实践的同时及时总结经验, 不断创新 指导青年教师在课堂讲授时要注意方式 方法的灵活多样化, 变单纯知识传授为 讲重点 讲思路 讲方法, 在课堂上要让学生主动去思考, 使学生成为课堂的主体, 教师要从中发挥解惑 引导 深化的作用 通过多年对青年教师的培养和教育实践, 青年教师自身研究素质得到了提高 在青年教师的培养过程中, 我们也特别重视科研促教学, 培养青年教师把科研与日常教育教学实践结合起来, 实现科研 实践的一体化 高水平的科研是提高教学质量的前提和基础 要求青年教师要想提高自己的科研素质, 就必须积极投身到教育科研的实践中去 为此鼓励青年教师做到以下几点 : 1 勇于实践 要解放思想, 大胆创新, 消除教育科研的神秘感, 打破教师不能搞教育科研的思想束缚, 敢于选择教育教学与班级管理中的问题, 进行有计划有重点的研究 ; 2 勤于实践 要消除消极懒得 坐等课题的思想, 积极地寻找具有现实意义, 特别是对教育教学实践具有直接指导作用的课题, 使自己的教育科研紧贴教育教学实际变化的脉搏 ; 3 善于实践 要尽快学会和掌握教育科研的基本方法和技巧, 增强教育科研实践的有效性 使青年教师养成科研的习惯, 在繁忙的教学工作之余, 抽时间结合自己的教育教学实践选择课题进行研究 从简单的 小的课题研究入手, 在教育科研实践中提高自己的科研素质 学缘结构 : 即学缘构成, 指教学队伍中从不同学校或科研单位取得相同 ( 或相近 ) 学历 ( 或学位 ) 的人的比例 38

39 4. 课程描述 联合申报课程名称 ( 单门申报课程不填 ) 课程名称数据结构 课程类别 ( 公共课 / 基础课 / 专业基础课 / 专业课 ) 专业基础课 4-1 课程概述 : 课程的历史沿革 设计理念以及在专业人才培养中的地位和作用等 1. 课程的历史沿革 数据结构 主要研究数据对象之间的相互关系, 包括 : 数据对象的结构形式 各种数据结构的性质及其在计算机内的表示, 各种结构上定义的基本操作和算法, 数据结构的应用等内容 在国外, 该课程作为一门独立的课程始于 1968 年, 它出现在美国一些大学的计算机系的教学计划中, 目前, 该课程已成为计算机科学与技术专业一门非常重要的专业基础课 在国内, 目前几乎所有的高校都开设了计算机相关专业, 并且这些专业均开设了 数据结构 相关必修课程 此外, 在全国硕士研究生入学统一考试中, 数据结构 已成为计算机学科专业基础综合考试的重要组成部分, 为 45 分, 占据总分值 (180 分 ) 的四分之一 所以, 在各高校, 对 数据结构 的教学建设都非常重视 ; 并且学生对本门课的学习也是高度关心, 付诸的努力也很大 这些外部因素为 数据结构 精品课程建设提供了很多机会和便利条件 由于哈工大 ( 威海 ) 建校时间短, 计算机相关专业的招生时间也很短, 只有 15 年时间, 因此 数据结构 的建设发展史也较为简短 纵观我校 数据结构 的发展历史, 可以归结为两个发展阶段 : 1. 初始阶段 ( ) 我校是 1997 年开始招收第一届计算机专业的本科生的 从 1998 年开始, 第一届计算机专业本科生就开始学习 数据结构 课程 刚开始, 由于计算机专业招生规模很小 ( 每年度不超过 60 名学生 ), 并且实验条件受限, 因此, 该课程只开设了课堂教学, 没有任何实践教学, 学生学习还是以教材和习题集为主 师资也很有限, 只有 1 名教师 ( 本课程负责人 ) 承担该门课程的所有教学工作 2. 发展提高阶段 (2005 今 ) 从 2003 年开始, 哈工大 ( 威海 ) 开始逐年增加教学计划, 直至现在稳定在每年 2500 名新生, 计算机相关专业新生维持在每年 400 名左右 随着师资的增加以及教学条件的改善, 数据结构 先期是增加了实验教学环节, 并同步编写了实验指导教材, 通过校内印刷后分发给学生使用 后来又增加了 2 周的课程设计教学环节, 并编写了课程设计指导及报告书 课堂教学也完全以多媒体教学为主 到 2008 年, 数据结构 教学队伍组队成型, 加强了内涵建设, 开始尝试课程建设改革, 包括教学大纲 教学设计 考 39

40 核方式 双主线的教学设计 三层教学框架的内涵设计以及四级阶梯式实践教学体系的构建等 到当前, 仍然处于发展提高建设中 2. 设计理念哈尔滨工业大学一直得到国家的重点建设 1996 年哈工大首批进入国家 211 工程 重点建设的院校,1999 年又被国家教育部确定为按照世界一流大学的目标重点建设的 9 所大学之一 哈工大 ( 威海 ) 作为全国重点高校的一个大学校区是哈工大的重要组成部分,2010 年 2 月 1 日工业和信息化部 山东省人民政府 威海市人民政府三方齐聚济南, 隆重举行共建哈尔滨工业大学 ( 威海 ) 签字仪式 哈工大 ( 威海 ) 按照面向未来办学 按照哈工大的规格治校 按照一流大学的标准育人, 实现 育一流创新人才, 办一流特色学科 的发展目标 我校的办学定位是 : 世界一流大学 人才培养目标是 : 培养具有优良的思想道德素质 科学文化素质和人文素养, 具有宽厚的基础理论与先进合理的专业知识, 不仅具有创新和创业精神, 同时具有发明创造与工程实践能力, 爱国敬业 上进务实 身心健康 有竞争力的高质量建设人才 生源情况 : 哈工大 ( 威海 ) 每年面向全国 25 个省市自治区 直辖市招收全日制本科生 2400 人左右, 涉及 36 个本科专业, 各省录取学生的平均分数大多集中在当地重点线以上 分之间, 女生约占录取新生的 25% 左右 哈工大计算机科学与技术学科是国家的重点学科 省重点学科, 同时也是哈工大重点建设的 18 个重点学科之一, 哈工大 ( 威海 ) 计算机学院是哈工大计算机学科的一个重要组成部分, 学科建设 人才培养目标与体系等完全按照哈工大计算机学院的总体规划进行 2006 年, 哈工大 ( 威海 ) 计算机应用技术学科被山东省列为 十一五 重点建设学科 ; 本学科还拥有山东省企业网络化与电子商务工程技术研究中心 山东省嵌入式平台工程技术研究中心 山东省生物信息技术等三个省级工程技术研究中心, 一个国家级重点实验室分部 - 网络与信息安全技术研究中心, 具有一流的设施和研究条件与环境 本学科的人才培养理念是 研究型 个性化 精英式 人才 作为计算机科学与技术专业的核心课程, 数据结构 在人才培养目标的定位上起到举足轻重的作用 它是计算机专业的专业基础课, 因此课程的目标是通过理论学习和实践活动, 使学生系统地掌握数据结构的基本思想和算法设计的基本方法而且通过培养面向问题求解的能力来提高学生的创新能力, 从而使得学生能够适应更深层次的学习和满足社会的人才需求 3. 地位和作用 数据结构 是高等学校计算机科学与技术专业的一门必修的重点核心课程, 是计算机程序设计的重要理论技术基础, 它对理论和实践的要求都相当高, 具有相当的难度 40

41 本课程旨在讨论现实世界中数据 ( 即事物的抽象描述 ) 的各种逻辑结构在计算机中的存储结构, 以及进行各种非数值运算的方法, 让学生学习 分析和研究计算机加工数据对象的特性, 掌握数据的组织方法, 以便选择合适的数据的逻辑结构和存储结构, 设计相应的操作运算, 把现实中的问题转化为在计算机内部的表示和处理 在计算机应用领域中, 尤其是在系统软件和应用软件的设计和应用中都要用到各种数据结构, 这对提高软件设计和程序编制水平都有很大的帮助 数据结构 在计算机软件课程中具有承上启下的地位, 它一直是计算机专业和电子信息类专业的核心课程, 是本科教学中的重中之重 数据结构 上承 计算机导论 程序设计语言 学习与实践 集合与图论 离散数学 和数学基础课程( 数学分析 线性代数 概率与统计等 ), 下启 算法设计与分析 和 计算复杂性理论, 是几乎所有计算机核心课程的必修先行课, 如 数据库概论 软件工程 编译原理 操作系统 等, 此外更是高层次的计算机应用处理技术及科学的根基所在, 如人工智能 模式识别和机器学习, 网络信息处理及安全及多媒体技术 : 图像 音视频和文本等 图 4 1 数据结构 与其他计算机软件课程关系示意图 41

42 更重要的是计算机软件在设计之初首先要考虑数据结构, 其次才是算法和编程 瑞士著名计算机科学家 Wirth 提出 : 程序设计 = 数据结构 + 算法, 这个观点得到了计算机科学界的公认, 从中我们可以看出 数据结构 在计算机科学中的重要性 数据结构 与其他计算机课程及科学的关系如图 4 1 所示, 其中所用到的 数据结构 课程的知识点的概略如表 4 1 所示 表 4 1 主要软件课程应用 数据结构 知识表 课程名称网络信息处理及安全多媒体技术 : 图像 音视频和文本人工智能 模式识别 机器学习数据库概论编译原理软件工程操作系统算法设计与分析 用到的数据结构中的知识队列 字符串 矩阵 图 散列 排序 索引和检索等 队列 栈 字符串 矩阵 图 空间检索树和检索等 广义表 集合 有向图 搜索树和后缀树等 线性表 多链表 排序 B+ 检索树等 字符串 栈 散列表和语法树等 数据结构中的所有内容 队列 排序 目录树和存储管理表等 与数据结构密不可分, 几乎用到数据结构所有知识 4-2 课程体系 : 课程设置符合教育教学规律和学生成长成才规律, 符合专业人才培养要求 按照创新型人才培养模式构建课程建设平台, 整体优化课程内容, 重组课程结构, 构建以能力为核心的课程体系, 有利于学生可持续发展能力的培养 数据结构, 就是由某种逻辑关系组织起来的一批数据, 按一定的存储方法被存储于计算机中, 并在这些数据上定义了一个运算的集合 数据结构具有三个方面 : 数据的逻辑结构 数据的存储结构和数据的运算 如图 4 2 所示, 给出了数据结构的体系图 常见逻辑关系有 : 线性结构 树形结构 图结构和文件结构 常见的存储方法有 : 顺序方法 链接方法 索引方法 散列方法 对于一种数据结构, 往往需要定义一些运算 排序 检索是最经典的运算, 为了加快检索速度往往需要预先建立索引 内存索引主要用 BST( 二叉搜索树 ), 外存索引常用倒排和 B+ 树 算法分析技术有助于根据问题的性质选择合理的数据结构, 并对时间空间复杂性进行必要的控制 对于存储外存中的文件数据的访问速度, 对文件的操作运算应该尽量减少访外存次数 42

43 图 4 2 数据结构 课程体系图 抽象数据类型 (Abstract Data Type, 简称 ADT ) 是定义了一组运算的数学模型, 这种抽象的数据类型可以在较高级的算法中直接引用, 而不用其实现细节, 很好地支持了逻辑设计和物理实现的分离 数据结构课程的基本知识模块是以数据的逻辑结构为主线, 顺序介绍线性结构 ( 顺序存储结构和链式存储结构 ) 树形结构 图结构和经典运算( 查找 排序 ) 在介绍每种数据结构时, 再讨论其存储结构以及相关的运算 同时, 在授课过程中, 注重对学生实践技能的培养, 通过大量实验程序的编写调试运行过程来提升学生对数据结构的理解和动手解决实际问题的能力 在介绍完基本的数据结构及其存储结构和相关的运算后, 根据不同的专业, 还将介绍一些扩展研究内容, 涉及到外排序 广义表 稀疏矩阵 字符树 后缀树 后缀数组和 AVL 等高级数据结构, 有助于拓宽知识面, 提高解决实际问题的能力 适时将国内外课程的先进内容和经验吸收到教学中来, 提高学生对目前国内外相关领域知识的了解 43

44 程度 在课程设计的实践训练环节, 鼓励选取来自于计算机科学技术的前沿应用课题, 例如 XML DOM 树解析器 后缀树 搜索引擎等 激发学生的学习兴趣, 培养学生的创新思维能力 同时为了提高学生的兴趣和促发他们的动力, 数据结构创新设计大赛应运而生 通过组织所有学生普遍参与这个大赛, 来提升他们的数据结构课设作品, 更进一步加深对数据结构理论知识的掌握, 也使得他们的实践能力能更上一层楼 本课程以问题求解为导向, 以项目开发为驱动, 构建了三层教学框架 ( 教学内容 教学模式和教学手段 ) 和四级阶梯式实践教学体系 ( 实验教学 课程设计 创新大赛 实际科研项目开发 ), 培养和提高学生理论 抽象 设计的能力 通过扎实的经典基础理论训练, 帮助学生灵活地运用问题抽象 数据抽象 算法抽象来分析问题, 应用数据结构和算法来设计和实现相应的程序, 完成创新能力和实践能力的训练 4-3 课程内容 : 课程内容适应不断发展变化的社会需求和人才培养需要, 体现现代教育思想, 符合科学性 先进性和教育教学规律, 能够促进学生全面发展 积极吸收行业企业参与课程内容和课程体系改革, 课程的理论和实践教学内容分工恰当 相互支撑, 满足对学生创新 创业能力的培养 鼓励建设双语课程 1. 理论教学的知识点分布及学时安排 数据结构 ( 课程编码 :T ), 总学时为 60 学时, 其中讲课学时为 38 学时 习题学时为 2 学时 实验学时为 20 学时 各知识点内容及相应学时如下详示 : 第 1 章绪论 (1 学时 ) (1) 数据结构的应用范畴, 数据结构在软件体系中的地位和作用 ;(2) 数据结构的基本概念和术语 ;(3) 抽象数据类型 (ADT) 的概念 ;(4) 算法的时间复杂性和空间复杂性分析方法 第 2 章线性表 (4 学时 ) (1) 线性表的逻辑结构特性和线性表的抽象数据类型 (ADT) 的设计 ;(2) 线性表的顺序存储结构和链式存储结构实现方法 ;(3) 顺序存储实现中的创建 查找 插入和删除等基本操作及相关算法 ;(4) 链式存储实现中单链表的创建 查找 插入和删除等基本操作及相关算法 ;(5) 双向链表的插入和删除等基本操作及相关算法 ;(6) 循环链表的特点及创建 查找 插入和删除等基本操作及相关算法 (7) 一元多项式的表示方法及相加算法 第 3 章栈与队列 (3 学时 ) (1) 栈与队列的定义 特点和性质 ;(2) 栈 队列的设计和实现以及基本操作及相关算法 (3) 栈和队列在表达式求值 括号匹配 数制转换 迷宫求解中的应用 44

45 第 4 章串 (2 学时 ) (1) 串的定义 性质和特点 ;(2) 串的设计 实现方法和基本操作 ;(3) 串的朴素模式匹配算法,KMP 算法 第 5 章数组和广义表 (2 学时 ) (1) 数组的存储表示方法 ;(2) 数组在存储结构中的地址计算方法 ;(3) 特殊矩阵压缩存储时的下标变换公式 ; (4) 稀疏矩阵的两种压缩存储方法 ;(5) 以三元组表示稀疏矩阵时进行矩阵运算采用的算法 ;(6) 广义表的定义 特点和性质 第 6 章树和二叉树 (8 学时 ) (1) 二叉树的定义 结构特点和性质 ;(2) 二叉树的设计和实现, 二叉树存储结构的特点, 三种遍历方式的递归和非递归算法 (3) 二叉树的线索化过程和算法 ; (4) 树的设计和实现 树的各种表示方法及基本术语, 树和森林与二叉树的转换方法 ;(5) 最优二叉树的特性及建立最优二叉树和哈夫曼编码的方法 第 7 章图 (8 学时 ) (1) 图的定义 术语和性质 ;(2) 图的设计和实现 ;(3) 图的邻接矩阵 邻接表的存储结构及其构造方法 ;(4) 图的两种遍历方法 : 深度优先遍历和广度优先遍历 ;(5) 最小生成树的算法 拓扑排序的算法 ;(6) 关键路径的算法, 构造最短路径的 Dijkstra 算法和 Floyd 算法 第 8 章查找 (4 学时 ) (1) 顺序表和有序表的查找方法 ;(2) 二叉排序树的构造方法和查找方法 ;(3) 二叉排序树结点的删除算法 ;(4) 二叉平衡树的构造方法 ;(5) 哈希表的构造方法 ;(6) 各种查找方法的前提要求 各种查找算法的优缺点 各种查找算法的时间复杂性 第 9 章排序 (6 学时 ) (1) 简单插入排序 希尔排序 快速排序 选择排序 堆排序 归并排序 基数排序算法 ;(2) 各种排序算法的特点 时间复杂性 空间复杂性和 稳定性 分析 习题课 (2 学时 ) 线性结构 ( 包括线性表 栈和队列 串 数组和广义表 ) 教学完成后安排 1 学时习题课, 整个教学完成后安排 1 学时习题课 数据结构 全课程的整体拓扑图如图 4 3 所示 45

46 术语 算法线性结构非线性结构应用据结构拓扑图 4-3 数据结构 课程拓扑图数图概念知识点 : 线性表的逻辑结构特点 顺序存储结构 链线性表 式存储结构 创建 查找 插入和删除算法 知识点 : 数据结构的应用范畴 在软件体系中的知识点 : 栈和队列的定义 性质 特点 存储结构和地位和作用 抽象数据类栈和队列 基本操作的实现 栈和队列的应用 型 算法的时间复杂性和空间复杂性分析方法 知识点 : 串的定义 性质和特点, 存储结构和基本操串 作的实现, 串的模式匹配算法 知识点 : 数组的存储结构, 三角矩阵 稀疏矩阵的压数组和广义表 缩存储方法, 广义表的定义 性质 特点和存储结构 知识点 : 树和二叉树的定义 特点 性质, 存储结构和实现方法, 二叉树的前序 中序和后树形结构 序遍历的递归和非递归算法, 线索二叉树的特点 性质和实现算法, 树和森林与二叉树的转换算法, 最优二叉树的特性及实现算法,Huffman 编码的特点和实现算法 知识点 : 图的定义 术语 性质和特点, 图的邻接矩阵和邻接表的存储实现和特点, 图的深图形结构 度优先搜索和广度优先搜索算法, 连通图的最小生成树算法, 有向无环图的拓扑排序算法和关键路径算法, 图的最短路径算法中的 Dijkstra 算法和 Floyed 算法 知识点 : 顺序查找 二分查找和索引查找算法, 二叉排序树的插入 删除和查找算法, 平衡查找 二叉树的特点和实现算法, 哈希表的定义 特点 构造方法和查找算法, 各种查找算法的应用背景 优缺点以及时间复杂性分析 知识点 : 简单插入排序 希尔排序 冒泡排序 快速排序 选择排序 堆排序 归并排序 排序 基数排序的存储结构特点和实现算法, 以上排序算法的优缺点以及它们的时间复杂性 空间复杂性和稳定性分析 46

47 2. 实验教学的内容及学时安排为了达到实验目的, 本课程安排了七个个实习单元, 训练的重点在于基本的数据结构, 而不是强调面面俱到 各实习单元与教科书的各章只具有粗略的对应关系, 一个实习题常常涉及到几部分教学内容 总学时为 20 学时 (1) 线性表 (2 学时 ) 1 熟悉线性表的基本运算在两种存储结构 ( 顺序结构和链式结构 ) 上的实现 ; 2 以线性表的各种操作 ( 建立 插入 删除等 ) 的实现为重点 ;3 通过本次实习帮助学生加深对高级语言 C 语言的使用 ( 特别是函数参数 指针类型 链表的使用 ) (2) 栈和队列 (2 学时 ) 1 掌握栈和队列这两种特殊的线性表, 熟悉它们的特性, 在实际问题背景下灵活运用它们 ;2 训练的要点是 栈 的观点及其典型用法 (3) 树 (4 学时 ) 1 熟练掌握树的基本概念 二叉树性质 基本操作及在链式存储结构上的实现 ; 2 重点掌握二叉树的生成 遍历及求深度等算法 ;3 掌握二叉树的线索化及线索二叉树的遍历算法 ; 深入理解线索二叉树与双向循环链表之间的联系 ; 掌握赫夫曼树的含义及其应用 ;4 熟悉树的各种存储结构及其特点, 掌握树和森林与二叉树的转换方法 (4) 图 (4 学时 ) 1 熟练掌握图的邻接矩阵和邻接表的存储方式 ;2 实现图的一些基本运算, 特别是深度遍历和广度遍历 ;3 掌握以图为基础的一些常用算法, 如最小生成树 拓扑排序 最短路径等 (5) 查找 (2 学时 ) 1 熟练掌握各种静态查找表的查找方法 ( 顺序查找法 折半查找法 索引顺序表查找 );2 熟练掌握二叉排序树的构造方法和查找算法 ;3 熟练掌握哈希表的构造方法, 深刻理解哈希表与其它结构表的实质性差别 ;4 掌握描述查找过程的判定树的构造方法, 以及按照定义计算各种查找方法在等概率情况下查找成功时的平均查找长度 ;5 了解二叉平衡树的建立和维护平衡的方法 (6) 排序 (2 学时 ) 1 熟练掌握各种排序的算法思想 方法及稳定性 ;2 掌握快速排序 堆排序 归并排序的方法实现 ;3 对已知一组数据, 能写出其具体的排序过程 算法及完整程序, 并上机调试 ;4 了解每一种排序的时间及空间复杂度 (7) 综合 (4 学时 ) 1 对前面几章所学的数据结构进行复习总结, 学会综合解决一个较复杂的问题 47

48 对有一定难度的题目, 学会分解问题, 自上而下, 逐步解决 ;2 加深理解递归的概 念, 学会用栈来分析其递归结构和递归实现 ;3 掌握基本图的搜索技巧 ; 熟悉图的 广度优先搜索, 针对实际问题, 能利用队列实现最短搜索路径 ;4 在掌握现有的数 据结构的基础上, 对不同的问题, 尝试改进相应的数据结构 实验内容具体列表如下 : 序号 实验单元 内容提要 学时 1 线性表 选择不同的存储结构, 实现线性表的建立 插入 删除 合并等操作 2 2 栈和队列 栈类型的两种实现方法循环队列和链队列的基本操作实现算法 2 3 树 树的存储结构, 及各种操作的算法实现 ( 建立 遍历 二叉树的线索化 最优树 ) 4 4 建立图的邻接矩阵 邻接表, 对图进行深度优图及其应先和广度优先遍历 用求图的最小生成树 最短路径 拓朴序列 4 5 查找 建立一棵二叉排序树, 然后在二叉排序树中查找关键字 2 6 排序 分别用插入 快速 归并 堆排序方法对一组数据进行排序, 并比较性能 2 7 综合 运用栈 图等技术综合解决一个实际问题 学生自选题目, 难度创新性由指导老师审核 4 3. 课堂教学的重难点及解决方案 1) 课程的重点 : (1) 数据结构的逻辑结构 存储结构以及基本操作的概念及相互关系, 抽象数据类型 (ATD) 的概念和实现方法, 算法的时间复杂性和空间复杂性分析 (2) 线性表 ADT 顺序存储实现中的创建 查找 插入和删除等基本操作及相关算法, 线性表 ADT 链式存储实现中单链表 循环链表和双向链表的创建 查找 插入和删除等基本操作及相关算法 (3) 栈 队列的定义 特点 性质和应用,ADT 栈 ADT 队列设计实现中的基本操作及相关算法 (4) ADT 串的设计 实现方法和基本操作 ;2 串的朴素模式匹配算法,KMP 算法 48

49 (5) 数组的存储表示方法, 顺序存储数组时数据元素之间的地址关系, 特殊矩阵的压缩存储方法, 稀疏矩阵的压缩存储方法, 广义表的定义 性质和存储结构 (6) 二叉树的定义 结构特点和性质,ADT 二叉树的设计和实现, 二叉树存储结构的特点, 先序 中序 后序遍历的递归和非递归算法, 二叉树的线索化过程和算法, 最优二叉树的特性及建立最优二叉树的算法, 哈夫曼编码的算法 (7) 图的定义 术语 结构特点和性质,ADT 图的设计和实现, 图的邻接矩阵 邻接表的存储结构及其构造方法, 图的深度优先搜索和广度优先搜索算法, 连通图的最小生成树算法, 有向无环图的拓扑排序算法 关键路径的算法, 最短路径求解中的 Dijkstra 算法和 Floyed 算法 (8) 顺序表和有序表的查找算法, 二叉排序树的构造方法和查找算法, 哈希表的构造方法和查找算法, 各种查找算法的应用背景 优缺点和时间复杂性分析 (9) 简单插入排序 希尔排序 冒泡排序 快速排序 选择排序 堆排序 归并排序 基数排序算法, 各种排序算法的特点 时间复杂性 空间复杂性和稳定性分析 2) 课程的难点 : (1) 抽象数据类型 (ATD) 的概念和实现方法, 算法的时间复杂性和空间复杂性分析 (2) 线性表 ADT 链式存储实现中的某些操作 (3) 栈和队列在解决实际问题中的应用 (4) 串的模式匹配算法中的 KMP 算法 (5) 二叉树的先序 中序 后序遍历的非递归算法, 二叉树的线索化算法 (6) 有向无环图的关键路径算法, 最短路径求解中 Floyed 算法 (7) 二叉排序树结点的删除算法, 二叉平衡树的构造算法 (8) 堆排序 归并排序算法以及它们的时间复杂性和空间复杂性分析 3) 解决方案 : 针对数据结构的知识点 重点和难点的教学, 我们采用了以下方法和解决方案, 达到了很好的教学效果, (1) 采用从实践到理论的教学方法数据结构是一门从实践抽象到理论, 又用理论来指导实践的学科, 因此我们在教授这门课程的过程中, 首先应从实践入手, 从日常生活入手, 然后再抽象到理论, 下面我们举两个例子来说明这种方法 例 1 图的广度优先搜索和深度优先搜索算法想一想在日常生活中, 如果有很多个房间, 现在需要我们检查每一个房间中都放了什么物品, 我们会怎么检查? 49

50 第一种检查方式, 我们先检查离我们最近的房间, 为了避免重复, 每检查过一个房间, 我们需要标记, 然后层层推进, 这其实就是广度优先搜索的思想, 我们把这种搜索过程进一步规范, 按算法的规则写出来, 就是广度优先搜索算法 第二种检查方式, 我们先从离我们最近的某一个房间检查, 同样为了避免重复, 检查完一个房间后我们要作标记, 按同样的方式每次都从刚检查过的房间重新开始, 直到走不动时再逐级回退看看是否还存在没有检查过的房间, 这是深度优先搜索的思想 例 2 快速排序算法假设有一班 30 个学生上体育课, 现在需要对这 30 个学生从低到高进行排序, 体育老师可以随意选身高中等的学生, 然后让比这个学生高的站在这个学生右边, 比这个学生矮的站在这个学生左边, 再对这个学生两边的学生作同样处理, 这就是快速排序的思想, 同时也是算法中分治的思想, 把这种过程规范地描述出来, 就是快速排序算法 (2) 从逻辑结构到存储结构的讲授方法数据结构的一项重要任务就是把实际应用中的实际问题抽象成数学模型 ( 逻辑结构 ), 然后再根据不同计算机语言的特点, 安排存储结构, 为进一步的操作和计算服务, 我们在讲授数据结构时, 通过采用从逻辑结构到存储结构的讲授方法, 可以加深学生对所学知识的理解, 同时也能增强学生利用所学知识解决实际问题的能力 例 3 顺序存储结构 链式存储结构 索引存储结构假设现在有一套 24 史书籍, 需要放在书架上, 从 1 到 24 是有次序的, 不能放乱, 根据书架的不同情况, 我们有不同的放置方法,(1) 如果书架上有足够的空间能同时放下这 24 本书, 我们可以依次放下这些书, 就是顺序存储结构 ;(2) 假设没有一个足够大的空间能够同时放下这些书, 同时书架上有很多小空间, 这些小空间合起来可以放下这些书, 想一想我们都有那些放置方式 : 第一种, 我们可以先放第 1 本书, 记下第 1 本书的位置, 然后放第 2 本书, 第 2 本书的位置我们可以写一张纸条夹在第 1 本书中, 然后放第 3 本书, 第 3 本书的位置写一张纸条放在第 2 本书中,, 这便是链式存储, 第 1 本书的位置就是头指针 ; 第二种, 我们把这些书分别放在不同的位置, 然后把这些书的位置记录在一张纸上, 这便是索引结构, 这张纸就是索引表 通过对这些实例的分析, 书和书架的位置我们可以用不同的符号来表示, 这就是逻辑结构, 然后我们结合我们学过的计算机语言知识, 考虑怎么样才能实现这个存储过程, 这便是存储结构, 通过这样的教学方法, 学生很容易理解 (3) 课堂教学与上机实验教学相结合数据结构是一门理论与实验相结合的课程, 如果只注重理论, 容易造成 眼高手 50

51 低 的情况, 理论知识学的很扎实, 但动手能力很差, 不符合我们的培养要求, 反过来, 如果只注重实践, 又会造成只见 点 不见 面 的情况, 造成系统解决问题的能力差 因此我们在讲授这门课的过程, 采用实验与理论学习紧密结合的方式, 分析问题 建立模型 设计算法 编制程序 调试优化等各环节的训练来解决一些典型问题, 使学生对数据结构课程内容有了较深入理解, 进而能够牢固掌握所用到的一些技术, 从而提高同时也能提高学习兴趣 (4) 知识内容共性化与个性化总结的教学方法在数据结构的内容中, 线性结构 树型结构 图型结构都遵循 : 首先是逻辑结构 其次是存储结构 接下来是基本操作的实现这一原则, 通过这些共性化可以理清思路, 帮助我们理解, 同时针对这三种结构的不同特点, 再强调它们各自在逻辑结构 存储结构和基本操作上的个性化, 加深我们的理解 (5) 自顶向下的教学方法在数据结构的教学中, 很多学生反映其中的一些算法非常不容易理解, 在程序设计中有一种自顶向下的程序设计方法, 这种方法同样适用于我们对数据结构有关算法的教学 对一种算法, 首先我们要了解它的思想, 然后是分析它的概要, 接下来再考虑细节, 如果一开始就逐字逐句地读代码, 要花很长时间才能对算法彻底搞清楚 下面我们举例说明这种学习过程 例 4 求最短路径的迪杰斯特拉算法假设有 a,b,c,d,e 共 5 个顶点形成一个图, 现在我们要求顶点 a 到其它各顶点的最短路径 我们首先理解迪杰斯特拉算法的思想解迪杰斯特拉算法的思想是 : 求 a 到其它顶点的最短路径, 我们首先求出离它最近的顶点, 也就是与它有边相连并且边长度最短的顶点, 假设是 c, 这样我们就得到了 a 到 c 的最短路径 然后我们再求离 a 次近的顶点, 只能是 b,d,e 中的一个, 这些顶点到 a 有两种可能, 直接到 a 或通过 c 到 a, 因为 c 到 a 的最短路已求出, 因此很容易求出 b,d,e 通过 c 或不通过 c 到 a 的最短距离, 找出其中最短的一个, 假设是 b, 这样又求出了 a 到 b 的最短路径, 依次类推 理解了这个算法的思想后, 我们再逐次考虑算法 通过采用以上介绍的教学方法, 把枯燥的抽象问题变为实际问题, 使学生能够轻松地 很好地理解所学内容, 活跃了课堂气氛, 达到了很好的教学效果 4. 实践教学的设计思想实践教学是课程学习的重要环节, 我们的设计思想是 : 以个性化培养为基础, 以 51

52 创新能力培养为目标, 构建四级阶梯式实践教学体系, 来培养 研究型 个性化 精英式 人才 具体地 : (1) 理性实践 注意引导学生利用所学理论 技术和方法解决实际问题, 在这些理论 技术和方法指导下进行实践 ( 实验和课程设计 ), 即理性实践, 使学生在理论与实践的每次循环中体会感到欣喜和成就感 提高了学习兴趣, 增强了信心, 达到了巩固基础知识和知识综合运用能力不断提高的目的 (2) 培养面向问题求解能力的实践教学 面向问题求解能力是学生创新能力培养的基础 我们在实践课程中增加了设计型实验和课程设计, 锻炼了学生综合运用所学理论知识解决复杂问题的实际能力 主要实现方案是在第二课堂和课程设计中, 我们给学生这样的问题 : 要求学生把学过知识用上, 设计一个系统模拟食堂售饭系统, 统计每天中午学生在食堂停留的时间 这种没有具体要求, 只有问题的思想, 会充分调动学生的积极性, 积极思考, 把问题解决 (3) 实践教学与科研 专业相结合 课程设计指导教师大都来自科研一线, 学生课程设计题目选自指导教师研究方向与本课程有关的部分 使学生提前受到科学研究方法的熏陶, 训练提高了学生查阅资料和文献能力, 锻炼了科技论文撰写作能力 同时也为后一步进入实验室参与实际科研项目做好铺垫 (4) 加强个性化指导, 按不同的学生不同的难度, 能力强的学生题就多一些难一些, 能力差的同学就要求完成基本的内容, 进行针对性进行辅导 实验的成绩跟所选择题目的难易有关, 从而提高学生学习的主动性 要求各组学生认真选择课题, 在选题过程中要进行课题的调研工作, 这也是创新设计的一部分 我们会在课程设计选题开始前给所有学生详细讲解课程设计的全过程 具体要求 如何发现有价值的小课题 如何进行调研等问题 在软件验收的过程中, 老师和学生的关系就不是师生关系, 而是投资方和软件开发单位之间的关系, 通过课程设计组老师站在客户的角度跟学生沟通, 发现软件开发特别是设计阶段出现的问题, 并对软件和每个学生进行最后的课题全面评价, 让学生逐渐意识到如何站在用户的角度去进行软件设计, 以及在软件开发过程中如何与客户进行沟等问题, 通过创新的数据结构课程设计培养了学生的团队合作精神 在课程设计开始就跟学生说明, 作为一个团队, 如果项目验收没有通过, 则整个组的考核都不能通过, 不要有任何的抱怨, 只有现在和未来的加倍努力 对待这个课程设计的整个心态就像他们组内人就是他们未来创业期间开的小公司准备接的第一个项目, 也是他们将要挣的第一桶金, 必须全力以赴 通过该课程设计, 使学生对整个课程的知识体系有较深入的理解, 在运用本课程的知识解决实际问题方面得到锻炼, 对锻炼学生的实践能力以及运用本课程的知识 52

53 方法解决更为复杂的实际问题有较好的启发和指导作用 通过对各自软件的分析, 发现没有或者不能很好实现的功能, 引导他们对未来的数据库及数据库课程设计充满期待, 从而为后续课程的学习 毕业设计环节以及未来的软件开发实际工作打好坚实的基础 5. 实践教学的组织形式与教师指导方法实验环节和课程设计均是每人一台计算机各自独立地进行 其中课程设计可以按照课程设计题目分组进行 实验环节在学院实验室集中进行 要求学生事先做好预习准备, 实验过程中做好记录, 实验后做好总结, 提交实验报告 (1) 实验指导方式 : 实验采取指定辅导教师的方式进行辅导 (2) 课程设计指导方式 : 主抓课设选题 课设需求分析和课设验收, 至于具体编程实现环节则主要由学生自主控制 独立或协作完成 1 每组课程设计的验收至少有 2 3 名老师组成, 课程设计验收过程如下 : 组长首先对整个项目进行综合性讲解, 主要是项目研究的意义 主要功能模块和组员的分工 ; 小组成员分别讲解各自完成的任务, 并说明所用到的数据结构知识, 特别是要说明如何根据实际项目定义数据结构并解决实际问题的 ; 每个老师提出项目存在的优点和不足之处, 并根据组内学生的工作量和质量给出对每个学生的项目验收成绩, 该学生的平均成绩作为总成绩的一部分 如果项目验收不合格, 则整个小组都不合则, 以此培养学生的团队精神 2 课程设计报告的提交 要求学生在规定的时间内完成各自的课程设计报告, 虽然组内是同一个题目, 但是要求每个学生站在自己的角度认真撰写项目的背景 意义 完成的各自工作 难点 算法分析 源代码 项目开发中遇到的问题及处理方法 课程设计总结心得等 通过学生的课程设计报告, 特别是问题和心得总结, 可以比较全面的了解学生的课程设计过程 3 根据学生的选题和实际完成情况选出优秀的课程设计组, 并要求优秀课程设计组利用后续的课余时间, 根据老师提出的问题进行项目改进, 并在之后的 2 周内组织课程设计大赛, 优秀的课程设计组进行现场演示和答辩 并评定出奖项, 同时作为本届优秀课程设计, 在数据结构网站上公布, 供学生学习 4 课程设计时间安排 : 于课程设计开始前 2 周指导学生选题, 并对学生的选择的项目进行评定, 只有通过的项目方可开始课程设计 第 1 周初, 讨论项目题目 可实现性分析 设计软件实现功能和设计系统功能实 53

54 现的程序结构 ; 第 1 周末, 设计系统功能实现的程序结构 ; 第 2 周初, 进行中期检查, 检查程序算法的设计与实现的进度 ; 第 2 周末 软件调试 软件进一步调试和软件验收准备工作 ; 第 3 周软件验收和提交课程设计文档和课程设计报告 具体如下 : (1) 提出数据结构课程设计项目 数据结构课程设计 是一个综合性应用实验课程, 在题目的选择上要覆盖多个章节的知识点, 难度较大 学生可以通过调研, 提出项目的研究背景和意义, 并给出需求分析 在课程设计正式开课前, 要提前对学生说明课程设计的要求, 同时要求学生自行分组 ( 每组 2-4 人 ), 学生自行选题, 选题的思想是根据实际需要进行调研, 所有的项目要来自于日常生活, 以组为单位提交课程设计任务书, 主要是以实用性为主, 开发一个具有实际价值的项目 在两周内利用课余时间组内进行讨论, 完成课程设计任务书的提交工作, 包括课程设计的选题 项目的研究意义 项目的需求分析 组内分工 工作量的分配 项目的基本模块等内容 课程设计开始前每组必须提交任务书, 老师根据学生的任务书给每组的选题评定出选题级别, 作为整个课程设计成绩的一部分 对于选题是 C 以下的成绩最后的成绩不能是 A, 这要就要求各组学生认真选择课题, 注意课题的调研工作和需求分析 (2) 课程设计实验过程的组织与实施由于不同学校的培养方案不同, 我们学校的数据结构课程设计的时间是两周, 同时 VC 程序设计和 VC 课程设计是先修课 为此, 数据结构课程设计 要求学生在 VC 课程设计 的基础上进行 采用组长负责制, 小组人员自行对系统模块进行划分和任务安排, 每人都有独立需要完成的任务 教师在整个设计过程中, 对每人进行阶段检查 在设计过程中, 小组成员通力合作, 共同克服困难完成最后的整合工作, 培养了学生的团队精神 (3) 课程设计中期检查课程设计期间, 我们课程设计组的老师对每组的课程设计进行中期检查, 检查学生是否按照每组任务书的要求进行, 进度是否正常, 并对过程中出现的问题进行解决, 引导学生根据项目的实际情况自己去设计数据结构 算法思路和编写程序, 主动去思考, 主动去发现和尝试, 对于思考不完整 不深入的地方给出建议 每个老师都帮助学生分析各自的项目和项目中存在的问题, 提出进一步的要求, 并给出各组中期检查的成绩 (4) 课程设计项目验收和考核 54

55 课程设计完成时, 要求学生撰写项目结题报告, 同时有课程设计组的老师统一对学生开发的软件进行验收 评价并给出软件验收成绩, 对于选题成绩是 C 以下的学生其最终成绩不能是 A, 这也是创新设计的一部分, 要求学生在选题过程中要认真进行课题的调研工作, 我们会在课程设计选题开始前给所有学生详细讲一下课程设计的全过程 具体要求以及如何发现有价值的小课题 如何进行调研, 软件验收的过程中, 老师和学生的关系就不是师生关系, 而是投资方和软件开发单位之间的关系 (6) 课程设计大赛根据学生的选题的创新型和实际完成情况选出优秀的课程设计组, 并要求优秀课程设计组利用后续的课余时间, 根据老师提出的问题进行项目改进, 并在之后的 2 周内组织课程设计大赛, 优秀的课程设计组进行现场演示和答辩 并评定出奖项, 同时作为本届优秀课程设计, 在数据结构网站上公布, 供学生学习 6. 实践教学的考核内容与方法 1) 实验的考核内容与办法每次实验结束后, 均应上交实验报告 数据结构课程实验成绩占 数据结构 课程总成绩的 20% 实验报告应包括如下内容: (1) 需求分析 : 陈述程序设计的任务, 强调程序要做什么, 明确规定 : 输入的形式和输入值的范围 ; 输出的形式 ; 程序所能达到的功能 ; 测试数据 : 包括正确的输入输出结果和错误的输入及其输出结果 (2) 概要设计 : 说明用到的数据结构定义 主程序的流程及各程序模块之间的调用关系 (3) 详细设计 : 提交带注释的源程序或者用伪代码写出每个操作所涉及的算法 (4) 调试分析 : 调试过程中所遇到的问题及解决方法 ; 算法的时空分析 ; 对设计和编码的讨论和分析 (5) 用户使用说明 : 说明如何使用你的程序, 详细列出每一步操作步骤 (6) 测试结果 : 列出对于给定的输入所产生的输出结果 若可能, 测试随输入规模的增长所用算法的实际运行时间的变化 (7) 经验和体会 (8) 附源程序清单和运行结果 : 源程序要加注释 如果题目规定了测试数据, 则结果要包含这些测试数据和运行输出, 当然还可以含有其它测试数据和运行输出 ( 有时需要多组数据 ) 2) 课程设计的考核内容与方法通过对数据结构课程设计的考核, 可以了解学生对数据结构知识掌握的情况, 同 55

56 时考核了学生对项目需求的分析 实施具体项目和利用 VC 进行软件编程等多方面的能力 课程设计完成时, 要求学生撰写项目结题报告, 同时由课程设计组的老师统一对学生开发的软件进行验收 评价并给出软件验收的收成绩, 课程设计成绩分主要由课程设计的成绩包括选题成绩 中期检查成绩 软件验收成绩 报告成绩四部分组成, 其中选题 20%, 中期检查 10%, 软件验收 50%, 设计报告 20% 对于选题是 C 以下的成绩最后的总成绩不能是 A 评分的参考依据如下 : (1) 选题的意义和价值, 即软件的应用价值 ; (2) 题目与软件设计是否相符 ; (3) 每个人的工作量是否达到要求 (2 周的课程设计 ) ; (4) 用到哪些数据结构的知识 ; 主要逻辑结构和存储结构 ; (5) 每组成员的成绩分配 ; (6) 是否可以满足用户的要求 (7) 系统界面 功能及关键算法分析 ; (8) 软件系统开发方法和创新思维 ; (9) 课程设计报告的撰写质量 ; (10) 团队合作精神 3) 课程设计报告的主要内容 (1) 课程设计题目 ( 项目 ) 的选定 ; (2) 所选择的课程设计题目 ( 项目 ) 背景与意义 ; 这部分要求学生给出课程设计组所选项目设计题目背景 设计实现意义及所要解决的主要问题 ; (3) 需求分析 : 在该部分中每个成员要叙述各自开发模块的功能要求 ; (4) 概要设计 : 在此说明每个部分的算法设计说明 ( 可以是描述算法的流程图 ), 每个程序中使用的存储结构设计说明, 如果指定存储结构则需写出该存储结构的定义 (5) 详细设计 : 要给出项目中所有算法实现的源程序, 对每个题目要有相应的源程序 ( 可以是一组源程序, 每个功能模块采用不同的函数实现 ) 源程序要按照写程序的规则来编写 要结构清晰, 重点函数的重点变量, 重点功能部分要加上清晰的程序注释 (6) 调试分析 : 测试数据, 测试输出的结果及每个模块设计和调试时存在问题的思考等 ( 例如, 测试中出现了哪些问题? 出现的具体问题是如何解决的? 等 ), 算法的改进设想 (7) 问题及难点所在 : 说明所要解决的问题及难点之所在 (8) 算法设计的思想 : 重点给出所用到的数据结构以及如何解决具体的实际问题 56

57 (9) 算法的流程图 : 给出项目中所用到的主要算法的流程图 ; (10) 算法的设计与分析 : 本部分应包括所用数据结构体及关键函数的详细定义及说明 ; (11) 运行结果与分析 ( 测试 ): 要有多组测试数据及相应结果, 并对多组结果进行分析比较 (12) 总结 ( 收获与体会 ): 主要包括整个数据结构课程设计过程的收获 遇到问题 对解决所遇到的问题的思考 程序调试能力的思考 对数据结构这门课程的思考 在课程设计过程中对 数据结构 课程的认识等内容 要求每个学生都必须根据自己的实际情况, 对 2 周的课程设计进行总结, 只要是学生自己的想法都可以在该部分写出来, 要尽可能全面 教师通过对学生课程设计的总结和调试分析部分的撰写, 可以对学生有较全面的了解 说明 : 课程设计报告每人一份, 组内成员必须都从各自的角度撰写自己的报告 7. 课程设计的教学思路及目标在整个实践教学过程中, 课程设计是一项重要的 综合性的设计实践活动, 它在巩固 加强学生所学知识的基础上, 引导学生解决实际问题的思路 提高学生利用所学知识解决实际问题的能力, 同时为后续软件类课程的学习及软件设计能力的提高奠定良好的基础 在课程设计过程中要求在教师的指导下, 结合课程内容和相关知识 利用掌握的技术解决一些综合性的应用问题 数据结构课程设计采用以模拟实际项目为背景的创新模式, 在课程设计过程中, 通过课程设计组老师站在客户的角度跟学生沟通, 发现软件开发特别是设计阶段出现的问题, 并对软件和每个学生进行最后的课题全面评价, 让学生逐渐意识到在软件开发中如何与客户进行沟通, 也培养了学生的团队合作精神 在老师的引导下, 通过对各自软件的分析, 发现没有或者不能很好实现的功能, 引导他们对未来的数据库及数据库课程设计充满期待, 从而为后续课程的学习 毕业设计环节以及将来的实际工作打好坚实的基础 通过数据结构课程设计, 使学生对整个课程的知识体系有较深入的理解, 学生对各自选定问题的求解, 使学生对整个课程的知识体系有较深入的理解, 帮助学生充分理解 巩固所学的基本概念 原理和方法, 不仅可以并根据数据结构课程设计中存在的问题进行分析, 提出未来要解决的问题, 在运用本课程的知识解决实际问题方面得到锻炼, 对锻炼学生的实践能力以及运用本课程的知识 方法解决更为复杂的实际问题有较好的启发和指导作用 使学生在运用 数据结构 程序设计以及迄今为止所学课程中的各种基本技术和理论, 在建立问题模型 构造求解算法 设计数据结构 编程及上机调试等方面得到全面的锻炼, 同时在也加强了学生对 VC 程序设计的深入 57

58 理解, 从而能更深刻地理解 数据结构 的精髓 形成以 VC 课程设计 数据结构课程设计 数据库课程设计和软件工程课程设计和毕业设计为主线的计算机学科软件训练, 通过学生自拟题目的系列课程设计, 不但可以提高学生自主学习 协作学习和分析问题 解决问题的能力, 同时也培养可以系统培养学生的软件整体开发能力和学生的团队精神和开拓创新意识 8. 实践教学的效果 (1) 通过对学生的个性化培养, 学生的学习热情得到极大的激发, 其创新能力得到很好的培养 许多学生在二年级时就进入了各实验室和研究中心 (2) 通过实践环节的 项目选题 中期检查 软件验收和报告撰写 四个方面的考核, 使学生更好地理解课堂教学内容, 拓展知识面, 延伸和扩展了课堂教学 全面地培养了学生的素质, 提高了学生的抽象能力 思维能力 算法和数据结构的设计与分析能力 科学报告的撰写和表达能力 (3) 课程设计与指导教师的科研方向相结合, 不仅使学生能够较早地了解计算机科学的最新发展方向和课学研究的方法, 而且能够学会如何利用所学知识解决实际问题的能力 学生对教材没涉及的内容自己去查资料, 完成相应的数据结构设计, 锻炼了文献查阅能力和科研能力 (4) 通过 数据结构创新设计大赛 活动, 学生既锻炼了自己的开发能力, 也获得了相应的激励, 还增强了学习信心 58

59 4-4 课程教学方法与手段 : 遵循以学生为主体, 以教师为主导的教育理念, 针对理论教学和实践教学的不同特点, 合理进行教学设计, 推进教学方法和教学手段改革, 恰当运用现代教育技术, 有效调动学生的学习积极性, 激发学生的学习兴趣, 提高教学效果 为了推动教学方式 教学手段 学习方式的创新和改革, 我们把实践技能培训和创新能力培养作为课程建设的主要目的, 通过布置课后大作业 课程设计创新实验 综合设计性实验, 定期开展课程学习研讨会, 并通过落实和完善累加式考试制度等引导学生探索 探究性学习 自主性学习 合作性学习 实践性学习 等新型的学习方式, 提高学习效果 1. 探索式 教学模式 在本课程的教学过程中, 我们正在努力将传统的知识型 原理性 展示型授课方法转变为激励探索型和能力培养型教学模式 在激励学生的探索精神方面主要采用如下手段 : (1) 在课堂上和课堂外引入课程重点内容的思考题 学科的前沿问题 或一些科研问题供学生讨论, 并组织博士助教参与讨论或邀请科研专家对问题进行剖析 例如, 鼓励学生在课外收集新兴数据结构, 对其进行理论分析并给出演示算法, 然后组织讨论 (2) 在讲授具体课程内容时, 对某些方法 ( 尤其是有一定历史意义的算法 ), 除讲解其基本原理以外, 还对当时的分析过程 设计过程给与分析, 以激发学生对问题的探索精神 例如, 在讲解哈夫曼树时, 将哈夫曼提出哈夫曼树的历史过程给与重现, 鼓励学生提出问题的兴趣, 解决问题的能力培养 2. 能力型 教学模式 在培养学生能力方面, 我们主要采用如下手段 : (1) 加强实践能力的培养由于数据结构与算法课程作为计算机软件系列课程中的一门核心课程, 在本课程的教学过程中, 时刻注意加强对数据结构的实践能力和操作能力的培养, 在教学中辅以大量的习题 上机实验 综合设计等 同时, 我们也十分注重数据结构对其他软件系列课程的支撑作用, 即注重培养学生饮用数据结构知识解决计算机问题的能力 例如, 在课程设计中, 就安排有应用数据结构模拟操作系统 进行数字图像处理等方面的训练 (2) 加强解决问题能力的培养表现为分析问题能力的培养, 主要是通过在教学中加强数学建模意识的建立得以完成 ; 对问题求解能力的培养, 主要靠多做精炼 ; 对求解结果表达能力的培养, 主要 59