數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程研究型教學模式的探索與實踐

布耀

摘要：針對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學改革所面臨的一系列問題，使用研究型教學模式從教學目標、教學過程、教學方法與教學手段等多個方面，對《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程的變革進行了探索與實踐?；谘芯啃徒虒W模式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學以學生為主體、使用講授法、范例法、啟發(fā)式教學和任務(wù)驅(qū)動等多種教學手段相融合，強調(diào)小組協(xié)作學習和自主探究式學習。實踐證明，研究型教學模式可以激發(fā)學生的學習興趣和成就動機，培養(yǎng)學生的數(shù)據(jù)抽象能力和知識遷移能力，提高學生的自主學習能力和問題研究水平。

關(guān)鍵詞：研究性學習；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；教學模式；自主學習；探究

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，Mooc、翻轉(zhuǎn)課堂、協(xié)作教學、項目導向教學等各種依托信息技術(shù)的教育教學改革方法不斷涌現(xiàn)，反觀這些新的教學改革方法，目的和導向完全一致，都是以提高學生的問題研究水平和創(chuàng)新能力為目標，開展素質(zhì)教育，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。課堂的主體由“教師”轉(zhuǎn)換成“學生”，教育的形式也由傳統(tǒng)的“單一課堂教學”、“填鴨式知識教育”轉(zhuǎn)換為“研究型教學模式”、“跳躍式平臺授課”。

1研究型教學模式

研究型教學模式是一種融合教學與研究的新型教學方法，這種方法將“填鴨式的單純講授”轉(zhuǎn)換為“課前自學、主題講授、課題研究、課堂討論、實踐訓練”相結(jié)合的教學模式，研究型教學以學生為探究式學習的主體，教師激勵、引導和幫助學生主動發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題，使用啟發(fā)式教學，激發(fā)學生的學習興趣和成就動機，調(diào)動學生學習的積極性、主動性和創(chuàng)造性，讓學生學會思考、學會自主學習，成為一個真正的學習者、思考者和發(fā)現(xiàn)者。

2數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中研究型教學模式的探索與實踐

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計算機學科中的核心課程之首，也是一門綜合性很強的專業(yè)基礎(chǔ)課，課程概念多、算法靈活、抽象性強，學生在學習時出現(xiàn)的最多問題就是理論與實踐脫節(jié)，具體表現(xiàn)為：上課時聽老師講算法聽得懂，課下完成作業(yè)或解決實際問題時不知從何下手。因此，如何把數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中抽象的問題形象化，如何讓學生把數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中學到的理論知識與生活中的實際問題建立聯(lián)系，是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學改革所面臨的重要問題。針對這個問題，我們應該從教學目標、教學過程、教學方法、教學手段等多個方面進行改革，建立理論與實踐相結(jié)合的“教、學、研、做”為一體的新型教學模式，目標在于使學生學會思考、自主學習、學會研究課題、學會相互協(xié)作。研究型教學模式正好迎合了這一目標，下面從教學目標、教學過程、教學方法和手段等幾個方面，對《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程研究型教學模式的變革進行探索與實踐。

2.1教學目標

學習數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程不僅要訓練學生研究和設(shè)計算法以及編寫復雜程序，還要培養(yǎng)學生的數(shù)據(jù)抽象能力，提高學生的研究水平和創(chuàng)新能力。所以，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的教學目標重新確定為：在教師輔助下，學生進行自主探究式學習，教師引導、激勵和幫助學生去發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題，使學生逐步掌握分析問題和解決問題的思路和方法，鍛煉其獨立思考能力，加強學以致用的實踐能力。學生在掌握各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特別是存儲結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，能將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和生活實際結(jié)合起來，運用算法的設(shè)計思想，吸取其精髓，提高理論聯(lián)系實際的能力，初步體驗科學研究的基本過程。

2.2教學過程

研究性學習教學方式實施的過程主要考慮以下幾個因素。首先，教師要給學生提供進行自主探究式學習的學習資源；第二，教師要把問題呈現(xiàn)給學生，在學生充分理解該問題的基礎(chǔ)上，指導學生利用已有知識思考問題，探尋解決問題的方法，通過小組協(xié)作，解決問題；第三，為了保證學習效果，教師必須提供有效的測評機制，激勵學生并保證每個學生的學習效果。根據(jù)這幾個要素，我們把具體的教學過程分為三個階段來實施。

2.2.1課程資源開發(fā)階段

為了保證學生課外自主學習的有效開展，教師要給學生提供進行自主探究式學習的學習資源，資源主要包括微視頻的制作和網(wǎng)絡(luò)學習支持平臺的開發(fā)。還需搭建支持個性化和協(xié)作化學習的網(wǎng)絡(luò)平臺，以便視頻的上傳和學習任務(wù)的布置。學生可隨時通過網(wǎng)絡(luò)進行學習、提問和交流。

2.2.2研究型教學模式的實施階段

研究型學習的第一個階段是學生自主進行課前學習。為引導學生最大化地開展課外的自主學習，教師首先需要利用網(wǎng)絡(luò)學習平臺發(fā)布新一講課程的學習任務(wù)和要求，為學習者準備微視頻、PPT、參考書等學習素材，提供設(shè)計練習作業(yè)用于“知識的理解與深化”，提供綜合應用性項目用于“知識的遷移”。學生在課下按個性自行觀看微視頻和PPT，查看習題和項目應用題，針對學習過程中的疑問，在課外自主探究，解決問題，并提出自己的觀點和疑問。

第二個階段式知識理解階段。這一階段主要針對課程的基礎(chǔ)知識進行實施，用來訓練學生對基礎(chǔ)知識的理解和掌握能力。首先由學生提出在課前學習中存在的疑問，然后學生之間進行交流討論，給出解決方案。針對不能解決的共性問題，教師則分類在課堂上集中引導學生解答；對于個別同學存在的問題，教師則一對一進行個性化指導。

第三個階段是知識提升階段。這一階段主要針對課程的應用型知識進行實施，用來訓練學生的知識遷移能力。首先教師根據(jù)課程內(nèi)容和學生在基礎(chǔ)知識學習中存在的問題，設(shè)計一些與生活實際相關(guān)的應用項目，學生根據(jù)自己的能力與興趣進行選題，然后根據(jù)學生所選題目對其進行分組，選擇同一項目的組成一個小組，小組規(guī)模一般控制在3-5人；根據(jù)問題的規(guī)模和難度，課下共同探究討論，確定方案，組內(nèi)進行協(xié)作分工。在規(guī)定時間內(nèi)完成后在課堂上進行展示，展示時一方面展示項目的界面和功能，另一方面要求把詳細講解問題的解決方案和實現(xiàn)方法，并接受師生的質(zhì)疑，以促進學生更好的實現(xiàn)知識的內(nèi)化；此過程老師應進行跟蹤指導，及時了解學生學習進度，有效保證教學過程的順利進行。

2.2.3教學效果評測階段

有效的測評機制一方面能評價學生的學習效果，另一方面還要能引導學生的學習方向、激勵學生的學習興趣。研究型教學模式的實施更側(cè)重于學生的自主學習，所以學生的學習效果評價也要摒棄過去“一張卷子”的方法，應從學習過程、學習效果、團隊合作能力、創(chuàng)新能力等多方面進行考核。

學習過程的考核主要考慮兩種策略：一是在學生完成課前學習任務(wù)時，由學習支持系統(tǒng)自動記錄學生的學習進度和所花的時間，然后系統(tǒng)通過對學生之間的相互對比自動給出各個學生的評價等級；二是根據(jù)貢獻度來確定，貢獻度主要是學生對問題或項目提交的解決方案的數(shù)量、或在論壇中解答問題的有效值、在團隊項目中的貢獻和參與程度等來確定。

學習效果評價也從兩個方面進行：傳統(tǒng)的試卷成績和實驗項目成績。傳統(tǒng)的考試模式有其不可替代的客觀性，最終的試卷成績能夠客觀反映學生對基本知識的掌握程度。另一方面，團隊完成的項目，最終要在課堂進行展示，接受質(zhì)疑。根據(jù)匯報人展示的系統(tǒng)、問題解決方案的合理性和實現(xiàn)方法等幾個方面由教師和其他團隊進行評分。這種方法既能考核學生的基本素質(zhì)，還能考核學生的創(chuàng)新能力和團隊協(xié)作能力。

2.3教學方式和手段

研究型教學模式比較復雜，需要結(jié)合多種教學方式和手段，來保證最終的教學效果。

首先使用講授法與范例法相結(jié)合，介紹本節(jié)需要掌握的課程具體知識。這里的講授是在學生課前學習的基礎(chǔ)上進行的，所以不能簡單地像教科書式的通篇羅列，而應該先對本次課的內(nèi)容結(jié)構(gòu)給學生做系統(tǒng)介紹，對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中抽象的難以理解的概念算法，使用多媒體、動畫等方式形象的地展示給學生，以便于學生理解。在講授數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的許多抽象概念時，還要使用范例式教學法，結(jié)合生活中形象的例子，比如在講解棧和隊列這一章時，棧的概念可以形象地比喻為洗碗，先洗的碗放在最下面，最先使用的是最后洗好的那個碗。隊列的概念就像生活中的排隊，先來的人排在最前面，最先買票，后來的人只能站在隊尾。另一方面，應該結(jié)合學生在課前學習提出的主要問題有針對性的講授，對個別同學的個別問題單獨輔導。

在掌握了基本知識后，開始利用這些知識分析和解決問題，這時候使用啟發(fā)式教學和范例式教學法，對精選出典型的案例進行分析和講解。這個過程一定要按照規(guī)范步驟進行，后期學生完成任務(wù)要參照這種解題步驟。例如，在講圖中單源最短路徑的兩種求解算法Dijkstra算法和Floyd算法時，可以以學生放假回家為情景，啟發(fā)學生設(shè)計從學校到家的不同路線圖，把書上的抽象符號具體化，然后把自己的不同需求作為權(quán)值，逐步引導學生求得最短路徑。這樣的事實例子與學生生活息息相關(guān)，更能吸引學生，加深學生的印象。

下一步使用任務(wù)驅(qū)動法，教師根據(jù)本次課程的內(nèi)容，聯(lián)系實際，給學生布置若干具體的項目，要求學生根據(jù)興趣和難度進行選擇，選擇后教師將選擇相同題目的學生分成一組，各小組成員協(xié)作完成任務(wù)。這個環(huán)節(jié)是研究型學習的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，任務(wù)的難度一定要適度，教師要時刻關(guān)注學生的進度，在適當時機給學生提供一些幫助，啟發(fā)學生思路，引導學生利用有效方法解決問題。在任務(wù)完成過程中還需要使用討論式教學法，學生闡述在解決問題過程中的思路和疑問，小組成員共同討論，教師也可以根據(jù)學生情況，有針對性地進行引導，討論式教學方法可以充分調(diào)動學生的積極性和主動性，激發(fā)學生的創(chuàng)新意識。

3結(jié)束語

研究型教學模式不僅對學生授之以“魚”，更授之以“漁”。通過這種教學方法可以使學生形象的理解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的抽象概念，有效地掌握課程內(nèi)容，并能把抽象的理論應用的生活實踐中去?；谘芯啃徒虒W模式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學以學生為主體、使用講授法、范例法、啟發(fā)式教學和任務(wù)驅(qū)動多種教學手段相融合，強調(diào)小組協(xié)作學習和自主探究式學習，采用多種學習效果測評手段。研究型教學方法不僅能提高學生學習的效果，引導學生的學習方向，更能激發(fā)學生的學習興趣。培養(yǎng)學生的數(shù)據(jù)抽象能力和知識遷移能力，提高學生的研究水平和創(chuàng)新能力。