研究性學(xué)習(xí)在《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程中的應(yīng)用與實(shí)踐

摘要：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)核心課程，為了提高課程教學(xué)效果，引入研究性學(xué)習(xí)的教學(xué)方式。本文分析了研究性學(xué)習(xí)教學(xué)方式的主要特點(diǎn)，設(shè)計(jì)適合研究性學(xué)習(xí)教學(xué)方式的教學(xué)模式，最后對(duì)研究性學(xué)習(xí)教學(xué)方法的關(guān)鍵影響因素和教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了分析，實(shí)踐證明教學(xué)效果有了較大提升。

關(guān)鍵詞：研究性學(xué)習(xí) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 教學(xué)方法 高等教育

0 引言

在高等教育教學(xué)改革的浪潮中，研究性學(xué)習(xí)的教學(xué)方法成為國(guó)內(nèi)和國(guó)外教育界關(guān)注的熱點(diǎn)。相對(duì)結(jié)果而言，研究性學(xué)習(xí)的教學(xué)方式更注重教學(xué)過程，其強(qiáng)調(diào)的不是向?qū)W生灌輸知識(shí)，而是讓學(xué)生帶著問題去探究，去尋找答案的過程中達(dá)到教學(xué)目的。研究性學(xué)習(xí)的教學(xué)模式是完全摒棄“灌輸式”教學(xué)的一種教學(xué)模式，更加突出學(xué)生教學(xué)中的主體地位和教師在教學(xué)中的主導(dǎo)地位。

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”不僅是計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的核心課程，也是操作系統(tǒng)、編譯原理、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等其他核心課程的先行課，在計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的課程中地位非常重要。同時(shí)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)又涉及較多的概念和算法，多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在該課程使用“灌輸式”的教學(xué)方法往往收不到好的教學(xué)效果，有必要嘗試新的教學(xué)方式。實(shí)踐中使用研究性學(xué)習(xí)的教學(xué)方法教授本科生數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程，取得了比傳統(tǒng)教學(xué)方法更為顯著的效果。

1 研究性學(xué)習(xí)

研究性學(xué)習(xí)是指學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，通過教師精心選擇的課題，以類似科學(xué)研究的方式，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中主動(dòng)進(jìn)行探究的一種教學(xué)方式。研究性學(xué)習(xí)的教學(xué)方式是在素質(zhì)教學(xué)和創(chuàng)新教育的思想觀念下催生出的一種全新的教育模式，該方式實(shí)現(xiàn)了學(xué)生獲取知識(shí)的主動(dòng)性、應(yīng)用知識(shí)的獨(dú)立性、解決問題的實(shí)踐性。研究性學(xué)習(xí)的教學(xué)方式使得學(xué)生在學(xué)習(xí)的整個(gè)過程中改變了傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式，拓展了學(xué)習(xí)的空間，也促使學(xué)生體驗(yàn)探索式學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)活動(dòng)。在研究性學(xué)習(xí)中，教師也改變了傳統(tǒng)角色，轉(zhuǎn)變?yōu)榻M織者、參與者和指導(dǎo)者[1]。

研究性學(xué)習(xí)的重要理論基礎(chǔ)是構(gòu)建主義理論。構(gòu)建主義理論認(rèn)為：“知識(shí)不是被動(dòng)接受的，而是認(rèn)知主體積極構(gòu)建的?！毖芯啃詫W(xué)習(xí)充分體現(xiàn)了建構(gòu)主義理論的學(xué)習(xí)觀，其主要有探究性、過程性、開放性、實(shí)踐性等特點(diǎn)[2]。

1.1 研究性學(xué)習(xí)的探究性。與傳統(tǒng)的講授法不同，研究性學(xué)習(xí)最重要的特點(diǎn)就是探究性，學(xué)生不簡(jiǎn)單是知識(shí)的接受者，該教學(xué)方式鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、研究問題、解決問題。

1.2 研究性學(xué)習(xí)的過程性。相比結(jié)果而言，研究性學(xué)習(xí)更重視過程，而結(jié)果顯得不是太重要，重要的是學(xué)生通過發(fā)現(xiàn)問題、研究問題、解決問題的過程，學(xué)生鍛煉了的實(shí)踐能力，并且也體驗(yàn)到科學(xué)研究的過程。

1.3 研究學(xué)習(xí)的開放性。研究性學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)形式和學(xué)習(xí)內(nèi)容都體現(xiàn)了開放性，教科書上和社會(huì)上的各種內(nèi)容都可以成為研究性學(xué)習(xí)的主題，選題十分寬泛。再者，研究性學(xué)習(xí)的選題也不強(qiáng)調(diào)學(xué)科分類，可以是任何學(xué)科，也可以是交叉學(xué)科。

1.4 研究性學(xué)習(xí)的實(shí)踐性。研究性學(xué)習(xí)尤為重視實(shí)踐，這不同于一般課堂上的理論學(xué)習(xí)。學(xué)生要自己動(dòng)手分析問題、解決問題，目的也不是獲得某些知識(shí)的記憶，而是學(xué)生在實(shí)踐中獲得的經(jīng)驗(yàn)和學(xué)習(xí)到的能力。

大學(xué)生思維也比較活躍，在高等教育中應(yīng)用“研究性學(xué)習(xí)”有利于拓展學(xué)生開放性思維，有利于增加學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力，有利于提高學(xué)生綜合素質(zhì)。研究性學(xué)習(xí)拓展了傳統(tǒng)課堂，不以知識(shí)的學(xué)習(xí)為目的，在開放性和實(shí)踐性的學(xué)習(xí)過程中初步體驗(yàn)科研，在高校教學(xué)中應(yīng)用和推廣研究性學(xué)習(xí)有重大意義。

國(guó)內(nèi)外一些大學(xué)已經(jīng)開始在教學(xué)中應(yīng)用研究性學(xué)習(xí)，我校也在積極探索研究性教學(xué)和研究性學(xué)習(xí)方法，在部分高年級(jí)專業(yè)課程教學(xué)實(shí)施中已經(jīng)取得良好的教學(xué)效果，下面具體敘述研究性學(xué)習(xí)的教學(xué)方法在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程上的應(yīng)用。

2 教學(xué)模式設(shè)計(jì)

2.1 教學(xué)目標(biāo)。本課程具體教學(xué)目標(biāo)是：在教師主導(dǎo)下，學(xué)生理解課程中基本知識(shí)，掌握分析問題和解決問題的思路和方法，具備獨(dú)立思考能力，加強(qiáng)學(xué)以致用的實(shí)踐能力。學(xué)生不僅能夠理解各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概念、內(nèi)容，還能使用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和基本算法解決特定的具體問題，初步體驗(yàn)科學(xué)研究的基本過程。

2.2 教學(xué)過程和方法的設(shè)計(jì)。為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)目標(biāo)需要設(shè)計(jì)具體的教學(xué)方法，研究性學(xué)習(xí)的教學(xué)方式比較復(fù)雜，需要多種基本教學(xué)方法的綜合使用。這里主要使用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、范例教學(xué)法、討論法、講授法。綜合使用這些教學(xué)方法，逐步引導(dǎo)學(xué)生理解、掌握知識(shí)點(diǎn)，更重要的是學(xué)會(huì)使用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)去解決實(shí)際問題思路和方法，下面詳細(xì)敘述幾種教學(xué)方法的應(yīng)用過程。

首先使用講授法，介紹本節(jié)需要掌握的課程具體知識(shí)。教師在使用講授法時(shí)，不能簡(jiǎn)單像敘述教科書式的“空談”，應(yīng)該使用圖文并茂的多媒體課件展示給學(xué)生，配以合適的動(dòng)畫演示，讓數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中許多抽象的概念以形象的方式展示給學(xué)生，以便于學(xué)生理解。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中許多抽象的概念可以找到很多生活中的例子，比如，棧的概念可以用洗碗的例子講解給學(xué)生，先洗好的碗是放置在最下面的，盛飯時(shí)最先使用的是最后洗好的那個(gè)碗。教師要以這些最貼近生活的例子講解給學(xué)生，往往學(xué)生最容易接受。學(xué)生只有充分理解課程中的基本知識(shí)，才可能使用這些知識(shí)來分析和解決接下來的問題。

然后使用范例教學(xué)法，教師對(duì)精選出基礎(chǔ)的范例進(jìn)行分析和講解。這個(gè)過程非常重要，因?yàn)樽詈髮W(xué)生要完成的任務(wù)要參照這個(gè)范例的題解過程進(jìn)行，所以范例講解一定要細(xì)致，以便學(xué)生能夠舉一反三。例如，在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中最小生成樹一節(jié)中，可以以俄羅斯向我國(guó)輸送天然氣為例，讓學(xué)生設(shè)計(jì)天然氣管道路線圖，逐步指導(dǎo)學(xué)生使用最小生成樹方法尋找最短路徑，以節(jié)省成本。這樣的事實(shí)例子更能吸引學(xué)生，學(xué)生對(duì)整個(gè)學(xué)習(xí)過程的印象也更深刻。這個(gè)步驟在整個(gè)教學(xué)過程設(shè)計(jì)中起著承上啟下過渡作用，既讓學(xué)生鞏固和復(fù)習(xí)了上一過程中的基本知識(shí)，又為接下來為學(xué)生解決問題提供了參考。

接下來使用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法，教師給學(xué)生布置一個(gè)具體的任務(wù)，要求學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)研究。教師根據(jù)實(shí)際情況，可以讓每個(gè)學(xué)生獨(dú)立完成，也可以將學(xué)生分成若干小組，各小組成員以協(xié)助的形式完成任務(wù)。這個(gè)環(huán)節(jié)是研究性學(xué)習(xí)的中心環(huán)節(jié)，學(xué)生在這個(gè)環(huán)節(jié)完成分析問題和解決問題的過程。由于本科生的研究性學(xué)習(xí)主要在課堂上完成，所以任務(wù)的難度一定要適度，學(xué)生完成任務(wù)的進(jìn)度要在教師的掌握中，以便及時(shí)給予指導(dǎo)。

如果布置的任務(wù)有一定難度，完成任務(wù)環(huán)節(jié)可以加入討論教學(xué)法，教師根據(jù)學(xué)生進(jìn)度，在適合時(shí)機(jī)給學(xué)生提供一些信息，啟發(fā)學(xué)生思路，引導(dǎo)學(xué)生充分利用信息去解決問題。討論教學(xué)方法也可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，為完成任務(wù)，學(xué)生會(huì)積極主動(dòng)地闡明自己思路和疑問，并參與到討論中去。教師也能及時(shí)了解到學(xué)生的進(jìn)展情況，有針對(duì)性地進(jìn)行引導(dǎo)，幫助學(xué)生完成任務(wù)。

3 研究性學(xué)習(xí)教學(xué)方法的關(guān)鍵因素

3.1 教師的主導(dǎo)作用。教師的角色的轉(zhuǎn)變，是研究性學(xué)習(xí)教學(xué)方式的一個(gè)關(guān)鍵因素，首先是教師觀念上的轉(zhuǎn)換。傳統(tǒng)課堂上，教師的角色是知識(shí)的“傳播者”，而在研究性學(xué)習(xí)方式中，教師不僅要傳播知識(shí)，還要成為“編劇”，教師要將教材上的知識(shí)敘述，轉(zhuǎn)換為適合研究性學(xué)習(xí)方式的內(nèi)容。教師還要成為“導(dǎo)演”，要精心設(shè)計(jì)并組織好課堂教學(xué)，賦予學(xué)生主體的角色，給學(xué)生發(fā)揮的空間，教師要掌控好教學(xué)設(shè)計(jì)在課堂上的進(jìn)展情況。

其次是教師在教學(xué)行為上的變化，在研究性學(xué)習(xí)教學(xué)方式中，教師要有相應(yīng)的指導(dǎo)方法，這些都是研究性學(xué)習(xí)教學(xué)方式實(shí)施的重要因素。第一，教師要把問題呈現(xiàn)給學(xué)生，要學(xué)生充分理解該問題；第二，指導(dǎo)學(xué)生利用已有知識(shí)思考問題，試探尋找解決問題的方法；第三，搜尋需要補(bǔ)充的知識(shí)，這里教師要讓學(xué)生掌握查尋資料的正確方法和渠道，直至解決問題。這個(gè)過程中還要鍛煉學(xué)生的思維能力，鍛煉學(xué)生獨(dú)立思考與組織分工能力，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。

3.2 學(xué)生的主體作用。研究性學(xué)習(xí)一定要強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體作用，學(xué)生能否對(duì)課程有興趣和是否積極參與課堂，是保證研究性學(xué)習(xí)課堂效果的關(guān)鍵。因而，在課堂引入問題時(shí)，一定要用多種形式化的內(nèi)容展示給學(xué)生， 盡量少的抽象枯燥教學(xué)內(nèi)容，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中的很多基本內(nèi)容都能在生活中找到活生生的例子，把這些內(nèi)容用動(dòng)畫、圖像、圖形等多媒體形式演示給學(xué)生，大大增加直觀性和信息量，學(xué)生最容易接受，進(jìn)而最大程度地提高學(xué)生的興趣和積極主動(dòng)性。還可以試探加入一些學(xué)科前沿的課題內(nèi)容，以增加教學(xué)內(nèi)容的實(shí)用性和先進(jìn)性，當(dāng)然這些前沿性的內(nèi)容也可以推薦能力強(qiáng)的學(xué)生作為研究性學(xué)習(xí)課堂外拓展的內(nèi)容，這些內(nèi)容能夠使學(xué)生的視野擴(kuò)寬，促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容和科研內(nèi)容相結(jié)合。

3.3 教學(xué)資源整合。課程建設(shè)方面，重新制定了適合研究性學(xué)習(xí)的教學(xué)大綱、教學(xué)計(jì)劃，在院系網(wǎng)上存放了課程的電子教案、教學(xué)錄像、多媒體課件等教學(xué)資源并共享給學(xué)生，為學(xué)生開通專題論壇，學(xué)生可以在論壇上提問和討論，教師可以在論壇上提出和回答問題，以滿足研究性學(xué)習(xí)教學(xué)方式需要的教學(xué)資源。研究性學(xué)習(xí)教學(xué)方式和傳統(tǒng)課堂相比，需要更加豐富的教學(xué)資源，以保障教學(xué)過程正常進(jìn)行[3]。

4 研究性學(xué)習(xí)在教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)

通過整個(gè)教學(xué)過程，發(fā)現(xiàn)研究性學(xué)習(xí)教學(xué)方式能夠較大提高學(xué)生綜合能力，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

4.1 有利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立自主學(xué)習(xí)能力。在課程學(xué)習(xí)過程中，不僅要求學(xué)生要掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本知識(shí)，還要使用這些知識(shí)去解決問題。在教學(xué)過程中，能夠鍛煉學(xué)生自學(xué)能力和動(dòng)手實(shí)踐能力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，而研究性學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)之一就是賦予學(xué)生更大的空間，讓學(xué)生學(xué)會(huì)自主學(xué)習(xí)[4]。

4.2 采用多種教學(xué)方法，使得教學(xué)過程更加靈活，講授法、范例教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法的結(jié)合使用，大大豐富了課堂教學(xué)，改變?cè)瓉磔^為單一的教學(xué)方式，教學(xué)內(nèi)容也不是那么單調(diào)枯燥，更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

4.3 初步體驗(yàn)科學(xué)研究過程。在學(xué)生掌握一定知識(shí)基礎(chǔ)后。讓學(xué)生由問題切入，要求使用這些知識(shí)來解決實(shí)際問題，使得教學(xué)不簡(jiǎn)單是知識(shí)傳授，還要鍛煉學(xué)生使用知識(shí)去解決問題的實(shí)踐能力。科學(xué)研究也是使用已有知識(shí)，針對(duì)未知領(lǐng)域進(jìn)行研究探索的過程，發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的過程，研究性學(xué)習(xí)的引入大大擴(kuò)展了課堂教學(xué)[5]。

4.4 更有利于建立新型師生關(guān)系。在教學(xué)過程中，學(xué)生的主體更突出，教師的主導(dǎo)作用更重要，教師與學(xué)生建立一種類似于研究生教育中的導(dǎo)師與學(xué)生的關(guān)系，在學(xué)習(xí)中交流比傳統(tǒng)教學(xué)中有更多的交流，更大限度發(fā)揮了教師的作用。

5 結(jié)束語

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的一門核心課，對(duì)后續(xù)課程重要影響，將研究性學(xué)習(xí)教學(xué)方式引入到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中，能夠鍛煉學(xué)生獨(dú)立思考的能力，培養(yǎng)學(xué)生提出問題、解決問題的實(shí)際能力，對(duì)高等教育高素質(zhì)人才培養(yǎng)有重要意義。

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基金項(xiàng)目：許昌學(xué)院校級(jí)教研項(xiàng)目“研究性學(xué)習(xí)在計(jì)算機(jī)專業(yè)中的應(yīng)用實(shí)踐——以《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》為例”（編號(hào)：02013020）。

作者簡(jiǎn)介：羅俊麗（1986-），女，碩士，助教，研究方向：信息檢索、網(wǎng)絡(luò)與信息安全。