《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》教學(xué)設(shè)計方案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)設(shè)計方案1 課程的一般信息1.1 教學(xué)對象計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)2012級本科學(xué)生1.2 課程名稱數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1.3 課程教材及分析1.3.1 中文教材及分析數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(C語言版)，嚴(yán)蔚敏，北京：清華大學(xué)出版社(國家精品課程配套教材)，2011.11。該教材為國內(nèi)關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最知名的教材之一，受到國內(nèi)計算機(jī)教育界廣泛的認(rèn)可。1.3.2 教材選取的背景選取本教材的原因主要是受到本人對于該課程的教學(xué)改革驅(qū)動，在該課程教學(xué)中強(qiáng)調(diào)實踐性，注重理論聯(lián)系實際。1.4 課程類型專

2、業(yè)必修課（開設(shè)時間為計算機(jī)科學(xué)學(xué)院各專業(yè)本科生二年級第一學(xué)期）1.5 教師的基本信息肖冰，1981年生，博士，講師，計算機(jī)科學(xué)學(xué)院。主要研究方向為模式識別、機(jī)器學(xué)習(xí)、智能信息處理等。博士畢業(yè)后從事一線教學(xué)和科研工作，主講了計算機(jī)基礎(chǔ)、ACCESS數(shù)據(jù)庫應(yīng)用技術(shù)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫原理與設(shè)計及相關(guān)課程設(shè)計等課程。在Pattern Recognition（SCI二區(qū)）、Neurocomputing（SCI三區(qū)）、Signal Processing（SCI三區(qū)）、電子學(xué)報（中、英文版）等國際、國內(nèi)權(quán)威期刊和會議上發(fā)表論文15篇，其中SCI檢索6篇，EI檢索9篇，在重要期刊上發(fā)表教學(xué)論文一篇。主持國家博

3、士后科學(xué)基金、陜西省博士后科學(xué)基金、陜西師范大學(xué)中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)、西安電子科技大學(xué)優(yōu)秀博士學(xué)位論文資助基金、陜西師范大學(xué)青年基金各一項，以第三完成人參與國家自然科學(xué)基金、博士點基金等多項科研項目。授權(quán)專利三項，獲得陜西省科學(xué)技術(shù)獎一等獎（第三完成人）一項，陜西省自然科學(xué)優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文二等獎（第一完成人）一項。2 該單元的教學(xué)目標(biāo)2.1 單元內(nèi)容概要第9章 查找第3節(jié) 哈希表2.2 知識與技能目標(biāo)（1）深刻理解哈希查找與順序查找、折半查找的本質(zhì)區(qū)別（2）掌握哈希查找的原理；（3）掌握哈希表構(gòu)造過程；（4）理解哈希函數(shù)設(shè)計思想和沖突處理方法；（5）理解面對不同類型的查找對象，關(guān)鍵字類型不同，哈

4、希函數(shù)的設(shè)計方法不同；（6）培養(yǎng)學(xué)生活躍的思維能力，能靈活運(yùn)用哈希函數(shù)進(jìn)行信息查找。2.3 過程與方法目標(biāo)通過對大數(shù)據(jù)時代的介紹，分析順序查找、折半查找方法的缺陷以及哈希查找的優(yōu)勢，引入實例學(xué)習(xí)哈希表建立和基于哈希表進(jìn)行查詢的邏輯思路。通過對哈希表建立過程的分析，學(xué)習(xí)和掌握其存在的沖突和如何解決沖突的邏輯思路。2.4 情感態(tài)度與價值觀目標(biāo)體驗數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這門課程的內(nèi)涵及魅力，產(chǎn)生對程序設(shè)計的求知欲，形成積極主動地學(xué)習(xí)算法與程序設(shè)計的態(tài)度；2)從分析數(shù)據(jù)的特定關(guān)系和算法性能兩個方面，使學(xué)生逐步養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)的程序設(shè)計思想，并樹立實踐是檢驗真理之唯一標(biāo)準(zhǔn)的價值觀。3 學(xué)生特點分析3.1 教學(xué)對象的知識

5、基礎(chǔ)本課程的教學(xué)對象為計算機(jī)科學(xué)學(xué)院各專業(yè)二年級本科學(xué)生，該課程所需的前導(dǎo)課程：C/C+程序設(shè)計、離散數(shù)學(xué)等均已學(xué)習(xí)完畢。因此，教學(xué)對象已具備本課程所需的基礎(chǔ)知識。在本單元內(nèi)容學(xué)習(xí)之前，該班學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了有關(guān)數(shù)組、順序查找和折半查找的相關(guān)原理和知識，經(jīng)過課后作業(yè)以及實驗的驗證，說明同學(xué)們已經(jīng)初步掌握了相關(guān)知識節(jié)點，上一單元的教學(xué)目標(biāo)基本完成，為本單元的知識學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。3.2 教學(xué)對象的認(rèn)知特點根據(jù)培養(yǎng)計劃，本課程開設(shè)時間為第二學(xué)年的第一學(xué)期。2012級學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程以前，已經(jīng)學(xué)習(xí)了如C、C+等多門程序設(shè)計語言，但往往編寫的程序依然停留在課本的習(xí)題水平，而這些習(xí)題僅僅是對程序設(shè)計語言中某個

6、或者某幾個語法點的測試，要想利用程序設(shè)計語言設(shè)計和實現(xiàn)相應(yīng)的程序以解決實際問題，還需要掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及建立在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之上的算法，學(xué)生對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這門課程充滿興趣和期待。另一方面，大學(xué)生樂于接受新事物，不拘泥于舊事物和方法，能容納不同觀念，善于根據(jù)情況變化而改變認(rèn)知策略，在認(rèn)知過程中表現(xiàn)出比較好的靈活性。3.3 教學(xué)對象的學(xué)習(xí)風(fēng)格基于前期課程教學(xué)過程中的觀察和分析，根據(jù)學(xué)生先入為主的認(rèn)知特點，宜采用對比和實驗開發(fā)為主的學(xué)習(xí)風(fēng)格。在教學(xué)活動的設(shè)計中專門安排了類比實例的分析，通過學(xué)生具體操作的方式來理解掌握該單元教學(xué)內(nèi)容。4 教學(xué)重點、難點及處理措施由于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)容抽象而復(fù)雜，本課程采用了國內(nèi)知名大學(xué)

7、采用較多的教材，在講述各種數(shù)據(jù)機(jī)構(gòu)基本思想和基本知識的基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)實踐環(huán)節(jié)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中充滿興趣和挑戰(zhàn)，尤其是把課堂內(nèi)容與配套實驗相結(jié)合，使學(xué)生真正做到理論聯(lián)系實際，強(qiáng)化學(xué)生解決各種實際問題的能力。4.1 教學(xué)重點及處理措施本單元教學(xué)重點為：哈希查找過程，為講解并讓學(xué)生掌握該知識點，在教學(xué)過程中通過總體概述、重點指出、重復(fù)講解、加強(qiáng)記憶的方式幫助同學(xué)們掌握其概念和原理。并以實例說明整個哈希查找原理及理論。4.2 教學(xué)難點及處理措施第一，哈希函數(shù)設(shè)計和沖突處理是本單元教學(xué)內(nèi)容的難點。在課堂講解時，處理措施是通過實例與啟發(fā)相結(jié)合的方式，幫助同學(xué)們理解和記憶。第二，數(shù)據(jù)如何被哈希表合理地管理起

8、來，相應(yīng)的解決方法是通過多媒體課件動畫讓學(xué)生實時觀察數(shù)據(jù)的變化情況。5 教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)活動的描述5.1 教學(xué)組織形式本節(jié)課的教學(xué)組織形式主要包括課堂的理論教學(xué)、基于實例的類比分析，與學(xué)生的課堂互動，以及課后實驗指導(dǎo)和學(xué)生須在課后完成的思考題和作業(yè)。5.2 教師的活動教師的活動主要包括課堂上的知識講解、提問及互動，以及課后的實驗指導(dǎo)和作業(yè)批改。5.3 學(xué)生的活動學(xué)生的活動主要包括課堂上認(rèn)真聽講，回答教師提出的問題并進(jìn)行課堂互動，以及課后需要完成的思考題和作業(yè)。5.4 教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)活動的詳細(xì)安排表1 教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)活動教學(xué)過程教師活動學(xué)生活動導(dǎo)入（共10分鐘）復(fù)習(xí)查找的概念，順序查找和折半查找的

9、思想，通過對大數(shù)據(jù)時代的介紹和前兩種查找方式的缺點引入哈希查找。使學(xué)生明確本節(jié)的學(xué)習(xí)目的，激發(fā)學(xué)習(xí)動力和興趣。1. 用動態(tài)圖回顧上次課學(xué)習(xí)的順序查找和折半查找。（3分鐘）2. 提問學(xué)生相關(guān)要點；（1分鐘）3. 分析順序查找和折半查找的局限性，引出今天的課程內(nèi)容：Hash查找。（6分鐘）回顧前面內(nèi)容，回答教師提問新課（共35分鐘）1.明確今天的學(xué)習(xí)內(nèi)容；2.講授新課內(nèi)容；顯示教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容，并講解：1.內(nèi)容提綱：第9章:查找第3節(jié) 哈希表使用哈希查找的背景哈希查找過程哈希查找中的沖突問題1： 使用哈希查找的背景(5分鐘)大數(shù)據(jù)：互聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)量過百億；增加速度驚人；維數(shù)災(zāi)難：信息不局限于單個數(shù)

10、字，多樣化，蘊(yùn)含信息豐富；2：哈希查找過程（15分鐘）存儲過程：設(shè)計哈希函數(shù)，根據(jù)哈希函數(shù)建立哈希表，實現(xiàn)信息儲存；查找過程：根據(jù)哈希函數(shù)將待查找信息映射為其對應(yīng)的存儲單元，直接獲取信息。3：哈希查找中的沖突問題（10分鐘）不同查詢內(nèi)容可能會對應(yīng)相同哈希值，使得數(shù)據(jù)儲存單元發(fā)生沖突，解決方式兩類：重新查找空閑位置；重新組織沖突信息，啟發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)這兩類方法觀看圖片演示，聽講解根據(jù)老師的舉例和課件的動態(tài)演示，理解記憶哈希表的結(jié)構(gòu)和哈希查找的思想。通過提問使學(xué)生參與到?jīng)_突處理中，通過回答問題使學(xué)生積極思考解決方案。總結(jié)（共5分鐘）本節(jié)課通過具體實例，學(xué)習(xí)了哈希查找的思想。布置課后思考問題：啟發(fā)學(xué)生將

11、哈希查找應(yīng)用于電話簿查找（5分鐘），難點在于：電話簿的關(guān)鍵字是字符而不是數(shù)字，要編碼；首字符重復(fù)率高；1.學(xué)生回顧本堂課所學(xué)知識；2.針對本節(jié)內(nèi)容提出疑問，并由教師解答；3.課后完成思考問題，并預(yù)習(xí)下節(jié)課程的內(nèi)容。6 教學(xué)媒體的選擇和使用方法6.1 課堂教學(xué)課堂教學(xué)采用傳統(tǒng)板書和現(xiàn)代多媒體技術(shù)相結(jié)合的方法。具體選擇和實施如下：（1）在基礎(chǔ)知識講解時，利用多媒體軟件Microsoft Office PowerPoint制作的課件，在短時間內(nèi)有條理、有層次地呈現(xiàn)大信息量；（2）在過程講解中利用傳統(tǒng)板書和學(xué)生紙筆記錄的方式跟蹤協(xié)議的交互和變化過程；（3）借助激光筆或Microsoft Office

12、PowerPoint中提供的符號筆跟蹤講解焦點，幫助學(xué)生跟蹤老師講解過程；（4）在程序?qū)嵗v解和演示時，利用Microsoft Office PowerPoint中提供的動畫功能，形象地展現(xiàn)協(xié)議交互的實際變化過程。6.2 配套實驗數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗課在學(xué)院智能信息處理實驗室進(jìn)行，保證每個學(xué)生可以有一臺獨(dú)立操作的計算機(jī)，學(xué)生按照本單元配套的實驗進(jìn)行理論驗證和實踐練習(xí)。實驗中有疑問，教師予以講解指導(dǎo)。7 教學(xué)反思與自我評價該教學(xué)單元的突出特點：教學(xué)內(nèi)容體現(xiàn)在選取合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲數(shù)據(jù)，并基于此查找數(shù)據(jù)。因此，應(yīng)讓學(xué)生充分體會到不同查找方法的優(yōu)缺點，以及海量數(shù)據(jù)查找中哈希查找的優(yōu)勢，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計適用于不

13、同背景的哈希函數(shù)。以往教學(xué)的反思：大部分學(xué)生在學(xué)習(xí)完該課程后，雖然掌握了不少數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識，但是動手能力差，在面對實際問題時，不知如何將它們應(yīng)用到具體的程序設(shè)計中，以至于還是無法處理并解決實際問題。由于該課程的抽象性、復(fù)雜性，如何能在有限的課時內(nèi)，使學(xué)生掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的思想，并且靈活將其運(yùn)用到程序設(shè)計開發(fā)中，是這門課程教學(xué)實踐中的主要問題。改進(jìn)方法：1)課堂講授突出某種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點和工作原理而不是僅僅羅列出其概念和定義，重要或者難以理解的知識點選擇合適的案例輔助理解。2)重視實踐環(huán)節(jié)，做到課堂教學(xué)和實驗教學(xué)緊密結(jié)合。通過同步實驗，使學(xué)生深入領(lǐng)會數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的功能和作用，理解程序的設(shè)計、運(yùn)行機(jī)理，加深

14、對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識。通過實驗教學(xué)，幫助學(xué)生理解和消化課堂內(nèi)容，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)的能力，為今后在專業(yè)領(lǐng)域中用計算機(jī)解決問題打下扎實基礎(chǔ)。8 板書設(shè)計或課件8.1 本單元課件本單元課件詳見附件。8.3 輔助學(xué)生學(xué)習(xí)的課件或材料1) 國家精品課程數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)址為；2）教育部-微軟精品教育課程項目數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法，網(wǎng)址為：；3) 國家精品課程數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法，網(wǎng)址為。9 教學(xué)改革（1）傳統(tǒng)的教學(xué)模式：傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)采用課堂講授、布置作業(yè)及實驗，這種“教本位”的教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)教師是課堂的中心，注重教的原發(fā)性和主動性，忽視了學(xué)生的主體性，師生之間缺少互動，學(xué)生的主觀能動性沒有被激發(fā)出來。加之課堂時間限，只能傳

15、授基本知識點，學(xué)生一直是在考試體制的管制下學(xué)習(xí)的，因此學(xué)習(xí)不主動、教學(xué)效果不明顯，部分學(xué)生對實踐環(huán)節(jié)不夠重視，導(dǎo)致學(xué)生在上機(jī)時不會融會貫通，缺乏獨(dú)立解決問題的能力。與以往傳統(tǒng)教學(xué)相比，本節(jié)教學(xué)內(nèi)容和方法的新穎之處在于：第一，強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)的工作原理而不僅僅是其概念和定義。首先，分析問題，根據(jù)問題的特點，選取合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，再進(jìn)行實例的講解和演示；第二，在教學(xué)過程中采用啟發(fā)式教學(xué)，包括對新知識的引入和講授，注重學(xué)生的主動參與，引導(dǎo)學(xué)生得出正確的結(jié)論。（2）本課程的教學(xué)改革：1) 教學(xué)內(nèi)容，充分結(jié)合前導(dǎo)課程C語言，各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的邏輯模型的教授必須最終以程序代碼編制成為可以運(yùn)行的程序為最終目標(biāo)，使學(xué)生不僅在理論層次了解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而且能夠在程序的實際運(yùn)行中感受數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在程序設(shè)計和實現(xiàn)方面的作用。2) 教學(xué)方法，注重理論和實踐相結(jié)合，強(qiáng)調(diào)實踐環(huán)節(jié)。實驗課制定了驗證性實驗、設(shè)計性實驗