BPL在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)大班課堂教學(xué)中的應(yīng)用研究

摘要：在學(xué)生相對(duì)缺乏自主學(xué)習(xí)興趣情況下，如何提高數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程大班教學(xué)的效果一直是許多高校研究的課題。本課題提出將BPL引入該課程的課堂教學(xué)，結(jié)合傳統(tǒng)的講授教學(xué)方式，重新設(shè)計(jì)了該課程的課堂教學(xué)形式和評(píng)價(jià)機(jī)制。該課堂教學(xué)方案的實(shí)施，將有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自主學(xué)習(xí)能力，同時(shí)也有利于提升該課程的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；課堂教學(xué)；PBL教學(xué)

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）25-5922-02

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是計(jì)算機(jī)學(xué)科的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，是學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)編程類課程的理論基礎(chǔ)之一，同時(shí)還是軟件項(xiàng)目開發(fā)的必備基礎(chǔ)，在該學(xué)科中具有舉足輕重的地位。然而，由于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)對(duì)抽象思維、組織歸納、計(jì)算機(jī)編程等能力要求較高，初學(xué)者往往覺得學(xué)習(xí)難度大，一部分同學(xué)在理論學(xué)習(xí)的過程中感到困難重重、在課程設(shè)計(jì)時(shí)無從下手；即使期末考了高分的同學(xué)，在從事項(xiàng)目開發(fā)的時(shí)候也很難靈活運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)去解決問題。因此，許多學(xué)校進(jìn)行了教學(xué)改革，引入了新的教學(xué)方法[1-2]，以期在該門課程的教學(xué)上有更好的效果、有新的突破，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。

1 我校數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)現(xiàn)狀分析與問題分析

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》作為我校計(jì)算機(jī)專業(yè)主干課程，一直是60至90人的大班教學(xué)。自2007年以來，在學(xué)校的資助下曾兩次進(jìn)行了教學(xué)改革的嘗試。經(jīng)過幾年建設(shè)，課程教學(xué)已經(jīng)積累了一定的基礎(chǔ)。

1） 構(gòu)建教學(xué)網(wǎng)站，開展了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。課件、復(fù)習(xí)提綱、習(xí)題、實(shí)驗(yàn)等教學(xué)檔案以及拓展閱讀材料等上網(wǎng)，并可進(jìn)行網(wǎng)上練習(xí)和測(cè)試[3] ，拓寬了學(xué)習(xí)渠道。

2） 理論、實(shí)驗(yàn)課程獨(dú)立學(xué)分，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)。通過修訂教學(xué)計(jì)劃，目前數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程是51學(xué)時(shí)、實(shí)驗(yàn)課34學(xué)時(shí)，通過實(shí)驗(yàn)課時(shí)的增加強(qiáng)化了學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐。

雖然課程建設(shè)已有些成績(jī)，但存在的問題還很突出，有待進(jìn)一步研究改進(jìn)。主要表現(xiàn)在：

1） 教學(xué)方法相對(duì)傳統(tǒng)，學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)

雖然，以前在27人的教學(xué)班部分章節(jié)嘗試了PBL的教學(xué)改革，并取得了一定的成果[4]；但是，由于受師資和教學(xué)場(chǎng)景的限制，目前的大部分的理論課主要還是采取傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式，教學(xué)過程體以教師為中心、強(qiáng)調(diào)知識(shí)傳授、把學(xué)生當(dāng)作知識(shí)接收對(duì)象的認(rèn)知過程。教師突出“教”，難以兼顧學(xué)生的“學(xué)”，影響教學(xué)效果。

2） 教學(xué)課時(shí)有限，內(nèi)容有待精選

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法知識(shí)結(jié)構(gòu)體系盤大，算法諸多，教師深感要在有限時(shí)間把數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法的抽象知識(shí)點(diǎn)講清楚，并能應(yīng)用于解決實(shí)際問題，殊非易事。教學(xué)過程要么“趕時(shí)間”，要么部分內(nèi)容來不及講解，導(dǎo)致學(xué)生“消化”不良。

3） 實(shí)驗(yàn)相對(duì)獨(dú)立，理論聯(lián)系不足

目前該課程的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目量多（每周一項(xiàng)）但簡(jiǎn)單（驗(yàn)證性為主），內(nèi)容零散，學(xué)生很難整體把握全局，將相關(guān)聯(lián)的知識(shí)點(diǎn)銜接貫通，導(dǎo)致學(xué)生實(shí)驗(yàn)都能很好完成，但面對(duì)實(shí)際問題時(shí)，不知從哪里下手，更不知怎么高效的去解決。

4） 學(xué)生專業(yè)思想不堅(jiān)定，學(xué)習(xí)興趣不濃厚

我院大部分生源是絕大部分是從其他專業(yè)調(diào)劑過來的，專業(yè)思想很難確立；此外，一部分學(xué)生因?yàn)楫?dāng)初專業(yè)意向、家長(zhǎng)的期望、愛好、性格等原因，產(chǎn)生了 “不喜歡”“學(xué)不了”的心理上暗示，對(duì)編程類課程的學(xué)習(xí)具有抵觸的心理。

基于以上原因，我們?cè)跀M在該課程上引入PBL教學(xué)，改進(jìn)大班課堂教學(xué)，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)一步提高教學(xué)效果。

2 PBL介紹

PBL教學(xué)法[5]-基于問題學(xué)習(xí)（Problem-Based Learning））是一種以學(xué)生為主體的典型教學(xué)方法，最早起源于20世紀(jì)50年代的醫(yī)學(xué)教育中，1969 年由美國(guó)的神經(jīng)病學(xué)教授 Barrows 在加拿大的麥克馬斯特大學(xué)首次提出，目前已成為國(guó)際上較流行的一種教學(xué)方法。

PBL 的基本特點(diǎn)如下：

1） 以問題為學(xué)習(xí)的起點(diǎn)，以問題為主軸所架構(gòu)學(xué)習(xí)內(nèi)容，同時(shí)強(qiáng)調(diào)以學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)為主，學(xué)習(xí)者要全身心投入于問題中；

2） 教師作為指導(dǎo)認(rèn)知學(xué)習(xí)技巧的教練，要為學(xué)生設(shè)計(jì)具有真實(shí)性的任務(wù)和問題，PBL中的問題應(yīng)該是非結(jié)構(gòu)化的、能夠自由探索，且在現(xiàn)實(shí)世界中有一定價(jià)值；

3） 偏重小組合作學(xué)習(xí)，鼓勵(lì)自主探究，在自主學(xué)習(xí)中學(xué)生所學(xué)到的知識(shí)必須能夠用來分析和解決問題；

4） 激發(fā)和支持學(xué)習(xí)者的高水平思維，鼓勵(lì)爭(zhēng)論以及讓學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容和過程進(jìn)行反思等。與“做中學(xué)”及發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)相比，PBL強(qiáng)調(diào)以問題解決為中心，認(rèn)為學(xué)習(xí)應(yīng)該是廣泛學(xué)科或主題的整合，強(qiáng)調(diào)社會(huì)性交流合作的作用，強(qiáng)調(diào)支持與引導(dǎo)等；

5） 在每一個(gè)問題完成或每個(gè)課程單元結(jié)束時(shí)要進(jìn)行自我評(píng)價(jià)和小組評(píng)價(jià)；

PBL教學(xué)是跨學(xué)科的學(xué)習(xí)方式，學(xué)生為解決問題需要查閱大量的課外資料，歸納、整理所學(xué)的知識(shí)與技能，有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)精神；PBL教學(xué)改變了傳統(tǒng)的“我講你聽，我做你看”的教學(xué)模式，讓呆板孤立的知識(shí)片化作整體知識(shí)鏈，有利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握。

3 BPL在《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》大班教學(xué)中的設(shè)計(jì)

不可否認(rèn)，純粹的PBL教學(xué)缺乏基礎(chǔ)知識(shí)的系統(tǒng)性，在大班教學(xué)中實(shí)踐操作難度也較大。在我院師資相對(duì)短缺、相當(dāng)一部分學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性缺乏的情況下，很難實(shí)施單一的PBL的小組討論式學(xué)習(xí)方式、全面開展PBL教學(xué)。因此，需要根據(jù)本門課程的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)，分析各知識(shí)點(diǎn)需要掌握的程度，按照了解、理解、分析、綜合運(yùn)用等不同要求，結(jié)合PBL和LBL教學(xué)方式的特點(diǎn)，研究各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的課堂呈現(xiàn)形式。

1） 改進(jìn)理論課堂教學(xué)

首先，對(duì)于該課程所涉及的知識(shí)點(diǎn)，采用傳統(tǒng)的“傳遞──接受式”教學(xué)模式全面、快速的給學(xué)生講一遍，讓學(xué)生有一個(gè)大致的印象。

該模式以傳授系統(tǒng)知識(shí)、培養(yǎng)基本技能為目標(biāo)。其著眼點(diǎn)在于充分挖掘人的記憶力、推理能力與間接經(jīng)驗(yàn)，在掌握知識(shí)方面的作用，使學(xué)生比較快速有效地掌握更多的信息量。其基本教學(xué)流程是：復(fù)習(xí)舊課—激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)—講授新課—鞏固練習(xí)—檢查評(píng)價(jià)—間隔性復(fù)習(xí)。

其次，在講完新的知識(shí)點(diǎn)環(huán)節(jié)后，馬上并行開展PBL教學(xué)。

與傳統(tǒng)的以教師講授為主的教學(xué)方法有所不同，PBL 強(qiáng)調(diào)以學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)為主，它將學(xué)習(xí)與知識(shí)涉及面較廣的任務(wù)或問題掛鉤，讓學(xué)習(xí)者投身于問題的解決過程中；因此，我們模擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)具有一定真實(shí)性的任務(wù)，把前面講過的知識(shí)點(diǎn)設(shè)置到復(fù)雜的、有意義的問題情景中，通過小組同學(xué)的自主探究和合作，運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)或去學(xué)習(xí)新知識(shí)來解決問題，從而進(jìn)一步理解掌握隱含在問題背后的知識(shí)點(diǎn)，形成解決問題的技能和自主學(xué)習(xí)的能力。

因此，結(jié)合傳統(tǒng)教學(xué)和BPL的特點(diǎn)，我們采用以下教學(xué)程序：新知識(shí)的講解—提出問題—分析問題—解決問題—結(jié)果評(píng)價(jià)。在該流程中，新知識(shí)的講解和問題提出主要由教師完成；后面兩個(gè)階段主要由學(xué)生主導(dǎo)完成，教師參與組織協(xié)調(diào)、適時(shí)提供參考意見，輔助學(xué)生解決問題；結(jié)果評(píng)價(jià)由教師主導(dǎo)，學(xué)生共同參與完成。通過問題解決過程，學(xué)生將對(duì)前面講解的知識(shí)有更深入全面地掌握、更靈活的運(yùn)用。考慮到師資相對(duì)短缺的實(shí)際情況，我們的辦法是，首先，在高年級(jí)學(xué)生中，選取1到2個(gè)成績(jī)優(yōu)秀的同學(xué)參與輔導(dǎo)；其次，在分組時(shí)，每組8-10個(gè)人，同時(shí)盡可能保證每組中有1-2個(gè)優(yōu)秀的同學(xué)，讓他們?cè)趨⑴c解決問題的同時(shí)，發(fā)揮部分教輔的作用。

2） 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)置

很明顯，在51個(gè)課時(shí)的理論課里很難完成上述教學(xué)任務(wù)。因此，在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中，我們保留了原有實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱中的部分知識(shí)點(diǎn)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、結(jié)合PBL教學(xué)分別在線性部分、樹、圖和查找排序各設(shè)置1個(gè)、共計(jì)4個(gè)綜合性問題；知識(shí)講授、問題提出和討論以及結(jié)果評(píng)價(jià)主要在理論課內(nèi)完成，解決問題主要放在實(shí)驗(yàn)課內(nèi)完成。通過這種方式我們很好的解決了理論課時(shí)不足的問題，同時(shí)優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)置。學(xué)生在解決問題時(shí)共同探討、相互協(xié)作，在優(yōu)秀學(xué)生的無形帶動(dòng)下，小組整體逐步提升分析問題、解決問題、自主學(xué)習(xí)的能力，從而，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生解決實(shí)際問題的綜合能力。

3） 優(yōu)化課程考核評(píng)價(jià)體系，增強(qiáng)形成性評(píng)價(jià)的比重。

通過記錄學(xué)生在收集資料、小組討論、編程、調(diào)試等各個(gè)環(huán)節(jié)的表現(xiàn)，在教師和學(xué)生共同參與下，給出該學(xué)生的平時(shí)成績(jī)，然后按照平時(shí)60%+期末考試成績(jī)40%，最終給出這門課程的成績(jī)。每次同學(xué)在問題的解決過程中的表現(xiàn)占其總成績(jī)的15%，該評(píng)價(jià)主要由小組內(nèi)部的個(gè)人評(píng)價(jià)和成果展示的小組整體評(píng)價(jià)構(gòu)成。通過這種方式，促使學(xué)生注重平時(shí)的學(xué)習(xí)和精力投入，改變?cè)瓉淼摹捌綍r(shí)懶散、期末突擊”的不良學(xué)習(xí)習(xí)慣，形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和解決問題的積極態(tài)度。

通過上述改革，課堂由原來的“教師講、學(xué)生聽，教師作、學(xué)生看”的單一形式變成了“教師講、學(xué)生聽；學(xué)生討論、教師引導(dǎo)；學(xué)生自主解決問題，教師協(xié)助；小組作品演示，師生共同學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)”等多種形式，豐富了課堂教學(xué)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的意識(shí)和能力，從而達(dá)到課堂教學(xué)改革的目的。

4 結(jié)束語(yǔ)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)乃至計(jì)算機(jī)學(xué)科的主要理論技術(shù)基礎(chǔ)之一，因此對(duì)于該課程的教學(xué)，我們不僅要從理論上進(jìn)行探討，還要從課堂呈現(xiàn)方式進(jìn)行深入研究。我們通過將PBL引入課堂教學(xué)，并在60人的大班教學(xué)中進(jìn)行了初步嘗試。結(jié)果表明，該方法能更有效地實(shí)現(xiàn)教師將自身對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識(shí)的理解、把握向?qū)W生身上轉(zhuǎn)移，能提高學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)學(xué)習(xí)的意愿，從而，提高了該課程的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張巧生，鄧廷勇.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 課程教學(xué)方法探討[J].山西科技，2009（1）：36-37.

[2] 劉紅梅.啟發(fā)式教學(xué)法在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)中的應(yīng)用[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2009（3）：661-662.

[3] 湯瓊，葉建武.基于Visual Studio 2005的網(wǎng)上考試平臺(tái)的研發(fā)[J].中國(guó)教育科學(xué)學(xué)報(bào)，2009.4：29-31.

[4] 湯瓊，李志敏，葉含笑，等.基于PBL和LBL的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)研究與實(shí)踐[J].浙江中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，35（12）：936-938.

[5] ABC of learning and teaching in medicine Problembased learning[J].Diana FWood.BMJ 2003，326：328-330.