中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）04-0089-03
Discussions on the Bilingual Teaching of Data Structures Course for Mechanical and Electrical Engineering
CHENG Yi-yuan，HAI Tao，ZHENG Yang-bing，LI Gen-quan
（School of Mechanical and electrical Engineering， Nanyang Normal University，Nanyang 473061，China）
Abstract： Data Structures is one of compulsory courses for mechanical and electrical engineering specialty. This paper discusses the reform and innovation of bilingual teaching methods based on the characteristics of data structure courses and the necessity of bilingual teaching， which lays the foundation for cultivating international high-quality compound talents.
Key words： data structures； bilingual teaching； teaching method； education reform； mechanical and electrical engineering
1 引言
数据结构在计算机科学中是一门综合性的专业基础课，它不仅是一般程序设计的基础，而且是设计和实现编译程序、操作系统、数据库系统及其他系统程序的重要基础，具有较强的理论性、实践性和实用性。对于机电工程类专业的学生来说，由于需要对单片机、PLC（Programmable Logic Controller可编程控制器件）设备、机器人等进行大量的编程控制，所以数据结构这门课程也成为机电工程类专业的必修专业课。我们针对数据结构这门课程开展双语教学，有助于学生接触更多的计算机相关的专业英文词汇，增强英语实际应用能力，从而使我们的教育与国际前沿接轨，培育出更多的具有国际竞争力的高素质复合型机电工程类的专业人才。
2 数据结构课程特点
数据结构课程是一门结合数学和计算机之间的比较抽象的专业核心课程，它是算法分析与设计、操作系统、软件工程、数据库、编译技术、计算机程序设计等专业基础课和专业课程的先行课程[1]，在形成学生编程能力与技巧方面起着非常重要的作用。数据结构这门课程具有自身的以下特点。
2.1知识点多，抽象度高
数据结构课程的知识结构如图1所示。
图 1 数据结构知识结构图
从图中我们可以发现知识点相对比较分散，章节与章节内容之间的联系不大，但是却有相通之处。比如在线性结构（Linear Structure）中，线性表（List）是最常用且最简单的一种线性结构，往往我们介绍线性表的抽象数据类型定义（ADT），顺序存储和链式存储的实现，以及线性表的应用。而后面章节介绍有关栈（stack）、队列（queue）、数组（array）和串（string）的内容的时候，它们属于特殊的线性表，同样也是通过抽象数据类型定义、存储实现方式和应用来进行相应的学习，而这些都是基于线性表的相关知识。
另外，有关树（tree）和图（graphy）等非线性的数据结构时，抽象程度比较高，很多概念和定义都比较难以理解，因此需要往往需要借助一些实际的应用来进行教学。
2.2 计算机编程语言密切相关
大部分的数据结构教材中的大算法和描述都是基于计算机程序语言而编写，无论是C语言还是C++语言还是JAVA语言，都需要学生具有良好的编程基础，这样才能更容易更深刻的理解数据结构课程中的相关内容。如果学生前期的计算机编程语言掌握的不够熟练，基础薄弱，那么对于学习数据结构课程来说，就会觉得比较困难。可见，数据结构课程和计算机编语言是密切相关的。
2.3 理论和实践密切结合
数据结构课程教学的最终目的是培养学生的编程能力，为有效地设计、实现算法和解决工程技术问题提供理论基础。因此，教材中的理论知识需要大量的实践和实验来进行辅助。学生通过各种基础、验证和设计实验，才能更深刻的理解各种数据结构的特点和应用，以及各类算法的优劣快慢。所以，数据结构这门课程，理论和实践教学密不可分。
3 双语教学的必要性
《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020）》中第一次庄严提出要实施教育国际化的方针政策，而双语教学是实现教育国际化的一种有效途径。
在我校向应用型高校转型发展的前提下，培养高素质具有国际竞争力的复合型人才是我们的最终目标。随着信息技术的快速发展，需要大量既懂得机电类专业知识，又能够进行专业英语沟通的复合型人才[2]。因此，我们在机?工程类人才培养的过程中，应该适当加入一些双语教学课程来提高学生的专业英语的水平。 数据结构课程和计算机编程语言如C语言是密不可分的，而C语言是全球通用，大部分的关键字和框架都是采用的英文进行描述的，因此数据结构课程非常适合开展双语教学。此外，数据结构课程的相关内容大部分都源于国际上著名的计算机科学家的成果，通过双语教学，采用英文的逻辑思维来教授相关知识，可以促进学生更深入的学习和理解[3]。
数据结构课程的双语教学，可以加强学生学习专业英语的意识，同时提高了外语技能，从而提高学生的国际竞争力，也有利于深化素质教育的改革。
4 数据结构课程双语教学方法
4.1双语教材选取
本课程选用的教材的是作者为Mark Allen Weiss的英文原版教材《Data Structures and Algorithm Analysis in C， Second Edition》[4]的影印版，该教材曾被评为世纪顶尖的30部计算机著作之一，教材英文表达简洁易懂，内容知识点覆盖全面，风格严谨。同时，选取机械工业出版社冯舜玺所译的相对应的中文版《数据结构与算法分析――C语言描述》[5]以及清华大学出版社严蔚敏所著的《数据结构（C语言版）》[6]作为辅助教材和参考书，以此保证学生不会因为语言的障碍而影响对课程内容的学习和理解。
4.2课堂教学模式
传统教学过程中多采用多媒体和板书的形式，主要是老师课堂讲授的教学模式。随着现代教学模式的不断改革发展，我们针对数据结构双语课程的相关特点，拟采用以下几种教学模式。
4.2.1 中英结合
我们主要采用英文教材，中英文对照的教案和课件。在课堂讲授过程中，涉及重要的概念、术语，尽量使用英语，但在一些复杂抽象难理解的问题和算法中，可以采用中文解释，中英文相结合的方式。尽量采用简单语法的句子，少用复杂句，以确保学生对知识点的理解和掌握。同时，鼓励学生课堂采用英文进行提问，以及和老师进行沟通，在掌握巩固教学内容的基础上，进行英语口语的练习。
4.2.2 微课视频
因为数据结构课程的知识点比较分散，可以根据知识模块制作成比较容易被学生掌握的5-15分钟的微课视频[7]。当学生在课堂上对某些知识点掌握不够牢固的时候，就可以通过微课视频进行课下的学习和复习。另外，网络上的各个主流MOCK平台已经有很多斯坦福大学、清华大学、北京大学等名牌高校的有关数据结构的精品课程[8]，也可以引导学生通过这些网络平台来进行自学和补充。
4.2.3 翻转课堂
翻转课堂是颠覆了传统意义上的课堂教学模式的一种新型改革。我们考虑在一些章节采用翻转课堂的教学模式，把课堂的主动权交给学生，充分发挥学生的积极主动性，鼓励学生自己探索和掌握知识模块。在课前把任务提前布置给学生，督促并要求学生完成并上交，这样可以将学生的学习效果和重难点及时地反馈给老师，在课堂上就能作出比较有针对性的讲解和答疑[9]。另外，我们还可以在课堂上选择一些可作为参考的英文书籍或英文网站推荐给学生，让他们习惯在英文环境中寻求资源，还可以引导学生组成学习小组进行扩展知识的深入研究和思考。
除了上述三种教学模式的尝试之外，我们在课堂上将充分利用多媒体设备和网络资源，尤其是在讲授树、图等相关章节时，利用动画、视频等方式进行演示，以此帮助学生能够直观的理解和掌握。
4.3实践环节
数据结构这门课程关键在于实践，即需要把所学的数据结构和算法的相关内容进行应用，所以课后的实践环节必不可少。在实验课中，要求学生在电脑上运用英文版的编程环境来进行相关的编程和调试，及时地把课堂中所学的理论应用于实践中，将抽象化的知识转变为具体实际的程序运行，这样可以极大地提高学生的兴趣。例如，在栈的汉诺塔应用、二叉树中的HuffMan编码应用、图的最短路径应用等这些问题就可以进行编程模拟。同时，我们激励学生采用不同的算法来解决相同的问题，然后进行不同算法之间的比较。在实践环节中，我们可以由易到难，先进行教材中案例的一些验证性实验，然后再进行一些扩展应用案例的设计性实验，通过实践环节使学生对理论知识有更深刻的理解和掌握。
4.4课程考核
数据结构双语课程的考核主要分为理论和实践两个部分。理论部分的考核主要采取英文闭卷考试的方式，题目主要涉及数据结构的基础知识以及应用相关的内容，采用选择题、判断题、填空题以及综合题等题型来进行考核。实践部分的考核主要采取上机编程的方式，根据教学的主要内容，要求学生运用计算机语言进行相关算法的编程实现，可以通过个人或者小组的形式来综合考核。学生的最终成绩是理论和实践两部分按照一定的比例进行综合，通过这个成绩从而全面了解学生对于教学内容的掌握和应用情况。
5 总结
双语教学是高等教育发展的一个大趋势，本文主要针对数据结构课程的特点，对双语教学方法进行了相关的探讨。
我们机电工程学院在数据结构课程双语教学的探索和改革才刚刚开始，未来还有很多问题需要解决。我们需要不断提高自身的专业素养和英语水平，在教学过程中将科研经验和教学实践结合起来，不断摸索新的方法，进行各种有益的尝试。希望通过数据结构课程双语教学的开展，使学生既能获得信息科学类的专业知识，又能提高英语水平，从而成为社会需要的高水平复合型人才。
