問題驅(qū)動法在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”教學(xué)中的應(yīng)用探討

摘要：“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”是計算機(jī)專業(yè)學(xué)生的一門重要基礎(chǔ)課程，也是工作面試中的必要課程，因此它是一門十分重要的課程。但是由于該課程內(nèi)容抽象難懂，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生了難以理解、難以實(shí)踐的狀況。為了進(jìn)一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的自主能動性，達(dá)到更好的教學(xué)效果，探討了問題驅(qū)動法在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”教學(xué)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；教學(xué)方法；問題驅(qū)動法

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）23-0078-02

隨著互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)滲透到社會生活中的各行各業(yè)。當(dāng)人們用計算機(jī)來解決實(shí)際問題時，就要考慮數(shù)據(jù)的表示和數(shù)據(jù)的處理，而“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的主要研究對象就是數(shù)據(jù)表示和數(shù)據(jù)的處理。目前，“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”已經(jīng)成為高校計算機(jī)專業(yè)的重要基礎(chǔ)性課程。一方面學(xué)生通過學(xué)習(xí)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程擴(kuò)大和加深了從離散數(shù)學(xué)、編程語言獲得的方法與技術(shù)；另一方面扎實(shí)掌握“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程內(nèi)容也為“操作系統(tǒng)”“高級編程”“算法設(shè)計”以及“軟件工程”等課程的學(xué)習(xí)打下了堅實(shí)的基礎(chǔ)。

由于“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程具有較強(qiáng)的理論性，傳統(tǒng)的授課模式和方法不能達(dá)到教學(xué)目的。許多學(xué)生在學(xué)習(xí)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程時會認(rèn)為乏味無趣，無法領(lǐng)會該課程的學(xué)習(xí)目的，最終導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)效果不理想。針對上述問題，本文提出問題驅(qū)動法來彌補(bǔ)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”教學(xué)中的弊端。

一、研究學(xué)生心理，強(qiáng)調(diào)問題驅(qū)動式的教學(xué)

目前大部分高校都是使用C語言版的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》教材，這就要求學(xué)生應(yīng)具備良好的C語言基礎(chǔ)。很多高校的C語言教學(xué)還處于應(yīng)試教學(xué)模式，并不重視學(xué)生程序設(shè)計能力的培養(yǎng)，僅僅通過課堂上教師的講解，沒有學(xué)生實(shí)際的練習(xí)操作，他們對諸如數(shù)組、結(jié)構(gòu)體、指針等數(shù)據(jù)類型仍缺乏認(rèn)識，也無法理解函數(shù)、函數(shù)的參數(shù)、函數(shù)的返回值、函數(shù)調(diào)用等知識點(diǎn)，更無法明白遞歸及遞歸過程。但是這些知識點(diǎn)在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程中的使用頻率很高，[2]是該課程的重要基礎(chǔ)。而在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)中，盡管教師在課堂上不厭其煩的講解，但學(xué)生無法真正理解，導(dǎo)致教學(xué)質(zhì)量不高，學(xué)生對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)興趣也大大減弱。[3，4]

針對“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)中存在的上述問題，本文提出問題驅(qū)動式教學(xué)模式。問題驅(qū)動法不同于其他教學(xué)方式，是一種基于建設(shè)性教學(xué)理論的教學(xué)模式。這種建設(shè)性教育理論如下：學(xué)生的學(xué)習(xí)動力來源于有待解決的問題，教師的職責(zé)是幫助學(xué)生探索問題，引導(dǎo)他們找到問題的解決方法；然后學(xué)生通過教師的指導(dǎo)以及與同學(xué)間的討論解決問題。在實(shí)際應(yīng)用中，本文從程序設(shè)計師的視角對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行討論，以問題為驅(qū)動，以應(yīng)用為目的，對于每一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)發(fā)展邏輯、表示方式進(jìn)行解析，生動具體地演繹其中的內(nèi)涵和道理。在具體實(shí)施時，應(yīng)著重注意怎樣將想法轉(zhuǎn)換為設(shè)計，將設(shè)計轉(zhuǎn)換為具體程序，將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)用在實(shí)際程序設(shè)計中，從而幫助學(xué)生化抽象為具體，降低學(xué)習(xí)難度，提高學(xué)習(xí)興趣。以圖書館查閱系統(tǒng)為例，學(xué)生可以如何檢索所需書籍為引導(dǎo)，教師詢問學(xué)生實(shí)際程序設(shè)計解決檢索問題時用到哪些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，討論使用哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)更好。本著由簡單到縝密的思路，可以先不用任何數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，會發(fā)現(xiàn)無法構(gòu)建檢索模塊；之后采用常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，會發(fā)現(xiàn)雖然可以構(gòu)建檢索模塊，但是效率非常低；最后可以引導(dǎo)構(gòu)建更為精巧的矢量結(jié)構(gòu)、樹結(jié)構(gòu)、索引表、哈希表結(jié)構(gòu)等。這樣，圍繞一個問題來實(shí)現(xiàn)程序設(shè)計，涉及到一系列的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，從而讓學(xué)生感受到各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不是憑空出現(xiàn)的，而是由于問題驅(qū)動經(jīng)過邏輯上的逐步推理而得來的，從而幫助學(xué)生更加深入有趣地學(xué)習(xí)掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

問題驅(qū)動式教學(xué)模式不僅增加了學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的理解、記憶和推理等思維活動，還增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的指向性，學(xué)生通過查閱資料探索問題。這種教學(xué)模式體現(xiàn)了以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)理念。在整個教學(xué)過程中強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體性，意在激發(fā)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中主動性、積極性和創(chuàng)造性，教師起著組織、引導(dǎo)、促進(jìn)的作用。同時，學(xué)生是整個知識構(gòu)建過程的組織者，通過主動、有目的地獲取學(xué)習(xí)資料來實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)的目標(biāo)和任務(wù)。問題驅(qū)動法的關(guān)鍵是問題的設(shè)計，明確的問題有利于學(xué)生完成最終的學(xué)習(xí)任務(wù)，為此問題驅(qū)動法在實(shí)施過程中，要求教師必須根據(jù)課程內(nèi)容、學(xué)生的認(rèn)知能力和實(shí)際情況提出問題，以解決問題的方式引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)和思考；教師設(shè)計的問題既要包括課程的主要知識點(diǎn)，又要循序漸進(jìn)；同時教師要不斷鼓勵學(xué)生大膽嘗試，激發(fā)他們的發(fā)散性思維。

二、建立起自主探索與協(xié)作的實(shí)踐環(huán)節(jié)

問題驅(qū)動式學(xué)習(xí)旨在通過獨(dú)立分析和解決問題的過程來培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力以及解決具體問題時的協(xié)作學(xué)習(xí)的能力。所謂的自主學(xué)習(xí)，就是以學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主體，通過學(xué)生自己的努力，自覺、主動、積極地獲取知識。它要求學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中獨(dú)立地分析、探索、實(shí)踐，充分發(fā)揮自身主動性，根據(jù)自身行動的反饋信息來形成對客觀事物的認(rèn)識和解決實(shí)際問題的方法。協(xié)作學(xué)習(xí)是在自主學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，通過小組協(xié)商討論的形式，進(jìn)一步加深對知識的理解和認(rèn)識。學(xué)生通過協(xié)作學(xué)習(xí)，可以看到問題的不同側(cè)面和解決方案，拓寬了學(xué)生解決問題的思路，對知識點(diǎn)也會有新的認(rèn)識與理解。

在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)驗教學(xué)部分，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)與協(xié)作學(xué)習(xí)相結(jié)合的能力，具體實(shí)施時將實(shí)驗題目設(shè)計為必做題目和選做題目。教師制定必做題目，可以有目的的幫助學(xué)生夯實(shí)基礎(chǔ)知識。教師在制定實(shí)驗題目時應(yīng)注意以下幾個方面：一是選用難易適當(dāng)?shù)念}目，通過該題目，學(xué)生能夠較容易地理解和掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本理論與方法；二是題目要緊貼學(xué)生的日常生活和學(xué)習(xí)，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動他們的積極性；三是題目要充分應(yīng)用到理論知識點(diǎn)，理論與實(shí)踐相結(jié)合，真正達(dá)到學(xué)以致用，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力，激發(fā)他們潛在的學(xué)習(xí)興趣。這種問題驅(qū)動式的教學(xué)方式，不僅激發(fā)了學(xué)生自主求知的欲望，而且讓學(xué)生也體會到了實(shí)驗成功的喜悅。選做題目注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力以及創(chuàng)新思維。在此階段教師以“導(dǎo)師”的身份出現(xiàn)，學(xué)生充分發(fā)揮主體作用，變過去“被動”學(xué)習(xí)為“主動”學(xué)習(xí)，在教師的指導(dǎo)和幫助下，主動搜集和查閱一些參考書、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源，通過自主探索和協(xié)作學(xué)習(xí)找出解決問題的方法，提高自主學(xué)習(xí)能力。當(dāng)學(xué)生在解決問題時，可自由組合成組，2～3人適宜，明確分工，發(fā)揮各自長處，協(xié)作完成學(xué)習(xí)任務(wù)。教師對整個組的進(jìn)程進(jìn)行跟進(jìn)指導(dǎo)。小組可以定期開小組會議，大家圍繞一個主題展開討論，取長補(bǔ)短，充分發(fā)揮共同學(xué)習(xí)、協(xié)作的精神，共同完成任務(wù)。所有題目采取一組一題制，避免抄襲。由此一來，學(xué)生在問題驅(qū)動的環(huán)境下，將生硬的課程知識生動具體的應(yīng)用到實(shí)際項目中，進(jìn)而對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的重難點(diǎn)知識進(jìn)一步完善和重構(gòu)，有效提升了自身的實(shí)踐操作能力。

三、建立起公平的實(shí)驗評價環(huán)節(jié)

教師對學(xué)生的實(shí)驗結(jié)果給出正確的評價，同時在實(shí)驗結(jié)果的基礎(chǔ)上擴(kuò)展縱向或橫向思維，拓寬學(xué)生的思路，激發(fā)學(xué)生對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)興趣和競爭意識。在課程中，以小組為單位來完成實(shí)驗，然后大家交流心得，相互點(diǎn)評。評價的標(biāo)準(zhǔn)如下：一是在實(shí)驗中反映出學(xué)生對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識點(diǎn)的掌握應(yīng)用情況；二是小組內(nèi)部成員的合作溝通能力；三是學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力；四是學(xué)生的創(chuàng)新能力等。當(dāng)要求學(xué)生在大家面前展示自己的實(shí)驗結(jié)果時，他們往往會完成的更好，細(xì)枝末節(jié)的問題也會考慮到。與此同時，同學(xué)間的相互交流能夠集思廣益，取長補(bǔ)短。通過實(shí)踐證明，公平的實(shí)驗評價環(huán)節(jié)是有效的、很有必要的，能鞏固知識、完善結(jié)構(gòu)、開闊思路。

四、建立相配套的評分機(jī)制

隨著教學(xué)環(huán)境和社會環(huán)境的改變，考核體系也由傳統(tǒng)的卷面模式轉(zhuǎn)變?yōu)槔碚摵蛯?shí)踐相結(jié)合的模式，這樣才能全面、客觀、公平的考核學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的水平。從兩方面對“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程進(jìn)行考核：一是對該課程的理論知識點(diǎn)的考核。該考核主要針對理論知識的學(xué)習(xí)，采用卷面的方式。二是對學(xué)生實(shí)踐能力的考察。該考核既注重學(xué)習(xí)的結(jié)果，也注重學(xué)習(xí)的過程和態(tài)度。因此對于實(shí)踐能力的考核，沿著設(shè)計思路、代碼的編寫、實(shí)驗時遇到的問題以及如何解決等線路進(jìn)行，采取面對面交流的方式進(jìn)行考核。

理論是實(shí)踐的基礎(chǔ)，實(shí)踐檢驗并補(bǔ)充理論。采取上述評分機(jī)制促使學(xué)生理論實(shí)踐兩手都要抓，激勵學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)的知識。另外，該評分機(jī)制既可以考察出學(xué)生的真實(shí)水平和能力，又有效地杜絕了少數(shù)學(xué)生的抄襲行為，更有助于推進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。

五、結(jié)語

將問題驅(qū)動教學(xué)法應(yīng)用到“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”教學(xué)中，通過與算法的適度分離和與程序設(shè)計的更加靠近，將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的功能、程序設(shè)計實(shí)現(xiàn)和具體應(yīng)用植入到學(xué)生的頭腦中，以使學(xué)生能夠使用各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來編寫出真實(shí)有用的程序和軟件，從而提高學(xué)生的實(shí)戰(zhàn)能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]鹿旸.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程教學(xué)方法的思考[J].計算機(jī)教育，

2010，（5）：88-90.

[2]范莉麗，彭濤.基于C語言的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)技巧[J].計算機(jī)教育，2011，（18）：61-64.

[3]游琪.項目驅(qū)動在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].軟件導(dǎo)刊，2010，（9）：187-188.

[4]案例驅(qū)動法在《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》教學(xué)中的應(yīng)用[J].電腦知識與技術(shù)，

2010，（6）：7322-7323.

（責(zé)任編輯：孫晴）