同伴教學(xué)法在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)中的應(yīng)用研究

閆秋玲

摘 要：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程在理論方面包含很多概念，且有些概念抽象難懂，同時在算法學(xué)習(xí)和實踐方面也具有一定的挑戰(zhàn)性。本研究初步探索了同伴教學(xué)法在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)其能夠有效幫助學(xué)生理解概念，深入學(xué)習(xí)算法思想，提高實踐能力。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；同伴教學(xué)法；研究

作為計算機類專業(yè)的核心課程，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)旨在讓學(xué)生掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的基本概念和技術(shù)，從而能夠針對給定的問題，選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并設(shè)計相應(yīng)的算法操作；掌握數(shù)組、線性表、棧和隊列、串、廣義表、樹和二叉樹、圖等典型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及相關(guān)算法，以及內(nèi)排序、查找等重要技術(shù)；培養(yǎng)學(xué)生良好的程序設(shè)計技能，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。但在教學(xué)過程中，筆者發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)存在不少問題，亟待改進。

一、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)面臨的問題

大班教學(xué)下學(xué)生學(xué)習(xí)能力參差不齊。在筆者教學(xué)經(jīng)歷中，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的課堂教學(xué)，學(xué)生人數(shù)一般不少于90人。在這種大班教學(xué)情況下，教師很難了解每一個學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，也很難因人而異地實施教學(xué)。學(xué)生學(xué)習(xí)能力和水平參差不齊，若僅考慮多數(shù)學(xué)生的接受程度，那么就可能無法照顧學(xué)習(xí)優(yōu)秀和學(xué)習(xí)較差的學(xué)生。

重理論，輕實踐。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中的知識點比較多，教師在教學(xué)過程中不可避免地會進行知識點的講授，在培養(yǎng)學(xué)生實踐能力方面，投入的時間相對不足。這與以能力為導(dǎo)向的教學(xué)目標(biāo)是不太相符的。

教師缺少對學(xué)生學(xué)習(xí)認(rèn)知特點的了解。學(xué)生的學(xué)習(xí)水平不僅與智力因素相關(guān)，還與非智力因素相關(guān)，如自身對學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)策略的把握和適時調(diào)整的能力，即元認(rèn)知能力。大學(xué)生以自我提升內(nèi)驅(qū)力為主的外部動機對元認(rèn)知的影響占主要地位，而以認(rèn)知內(nèi)驅(qū)力為代表的內(nèi)部動機卻處于次要地位。這表明大學(xué)生學(xué)習(xí)動機的功利性突出。目前，一部分學(xué)生的學(xué)習(xí)動機是為了通過考試順利畢業(yè)，由于缺乏較強的內(nèi)部動機，在學(xué)習(xí)中遇到困難時，他們便會退縮，而不去尋求解決辦法。有的學(xué)生雖然有很強的學(xué)習(xí)動機，但在學(xué)習(xí)過程中害怕失敗，只敢解決有把握的問題，對沒把握的問題不去深究，缺少解決問題的耐心和勇氣。在教學(xué)過程中，教師如果對學(xué)生的學(xué)習(xí)認(rèn)知特點不夠全面了解，就不容易抓住學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)策略無法做出相應(yīng)調(diào)整，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)效果大打折扣。

針對以上問題，需要依據(jù)教育學(xué)、心理學(xué)的理論知識，選擇合適的教學(xué)方法，突出學(xué)生主體地位，提高學(xué)生的元認(rèn)知能力，激發(fā)其在學(xué)習(xí)方面的主人翁意識。

二、同伴教學(xué)法模式分析

為了解決數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)面臨的問題，在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)中可以采用同伴教學(xué)法。同伴教學(xué)法最先由美國哈佛大學(xué)物理系教授埃里克·馬祖爾應(yīng)用于物理教學(xué)。同伴教學(xué)法的動機是由于“知識詛咒”的原因，教師會錯估學(xué)生對知識的理解能力和接受能力，而學(xué)生之間的交流則能夠讓他們更快取長補短，加深對知識的理解和掌握。同伴教學(xué)法的過程如下：課前，教師先布置學(xué)習(xí)任務(wù)并分發(fā)學(xué)習(xí)資料，讓學(xué)生自學(xué)完成。同時，教師利用測試題對預(yù)習(xí)效果進行檢驗，以便安排課堂教學(xué)內(nèi)容。課中，教師將本節(jié)課內(nèi)容分為幾個小單元，針對每一單元，教師先結(jié)合預(yù)習(xí)測驗結(jié)果進行精講，然后再進行測試，了解學(xué)生對知識的掌握情況。如果測試正確率小于30%，說明大多數(shù)學(xué)生沒有理解相關(guān)知識，需要重新講授。如果測試正確率在30%～70%之間，說明部分學(xué)生掌握了相關(guān)知識，這種情況下讓學(xué)生之間進行相互討論，互教互學(xué)。如果正確率超過70%，說明大部分學(xué)生掌握了相關(guān)知識，就可以進行下一知識點的學(xué)習(xí)。

同伴教學(xué)法中學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，學(xué)生之間更能抓住彼此的疑惑點，彼此之間能更快地解疑釋惑。同伴教學(xué)法不僅有助于提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果，而且也符合建構(gòu)主義理論，有助于提升學(xué)生內(nèi)驅(qū)力，從而有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機。同時，同伴間的交流也有利于學(xué)生審視自身學(xué)習(xí)思路和方法，從而提升元認(rèn)知水平。

三、同伴教學(xué)法在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)中的應(yīng)用

根據(jù)嚴(yán)蔚敏版數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教材，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程包含如下教學(xué)內(nèi)容。

緒論部分，內(nèi)容包括基本概念和術(shù)語、抽象數(shù)據(jù)類型的表現(xiàn)與實現(xiàn)、算法和算法分析；線性表部分，內(nèi)容包括線性表的定義和特點、線性表的類型定義、線性表的順序表示和實現(xiàn)、線性表的鏈?zhǔn)奖硎竞蛯崿F(xiàn)、順序表和鏈表的比較、線性表的應(yīng)用；棧和隊列部分，內(nèi)容包括棧的表示和操作、棧與遞歸、隊列的表示和操作的實現(xiàn)；串、數(shù)組和廣義表部分，內(nèi)容包括串的定義、串的類型定義、存儲結(jié)構(gòu)及其運算、數(shù)組、廣義表；樹與二叉樹部分，內(nèi)容包括樹、二叉樹的定義、抽象數(shù)據(jù)類型定義、二叉樹的性質(zhì)和存儲結(jié)構(gòu)、遍歷二叉樹和線索二叉樹、樹和森林、哈夫曼樹及其應(yīng)用；圖部分，內(nèi)容包括圖的定義、圖的存儲結(jié)構(gòu)、圖的遍歷、圖的應(yīng)用；查找部分，內(nèi)容包括查找表的概念、線性表的查找、樹表的查找、散列表的查找；排序部分，內(nèi)容包括排序基本概念、插入排序、交換排序、選擇排序、歸并排序、基數(shù)排序和外部排序。

針對大學(xué)生在學(xué)習(xí)中具有一定的功利心，以自我提升為目標(biāo)的外驅(qū)力高于以認(rèn)知為目標(biāo)的內(nèi)驅(qū)力，學(xué)習(xí)中一遇到困難，容易退縮和回避的學(xué)習(xí)動機。測試題目需要依據(jù)知識點的難易度分層次、由易到難遞進。最初的測試題目難度小一些，讓大多數(shù)學(xué)生都能夠做出來，以此幫助學(xué)生建立一定的信心。進而測試較難的知識點，并根據(jù)測試結(jié)果采用同伴教學(xué)法。

由于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這門課程理論和實踐并重，測試題目可以由概念測試題擴展到算法。這對測試題的設(shè)計提出了更高的要求，既要能保證教師在短時間內(nèi)得到回答正確率數(shù)據(jù)，又能契合教學(xué)內(nèi)容。

以線性表這部分內(nèi)容為例，線性表的定義、抽象數(shù)據(jù)類型描述、線性表的順序表示和實現(xiàn)、線性表的鏈?zhǔn)奖硎竞蛯崿F(xiàn)在難度上是逐漸增加的。針對線性表的定義，測試題目可以設(shè)置為單選題：線性表中的元素具備什么特點？選項可設(shè)置為：A.都有一個前驅(qū)和一個后繼節(jié)點。B.屬于同一數(shù)據(jù)對象。C.所有整數(shù)按照次序構(gòu)成一個線性表。這三個選項把線性表的主要特點都考查了。針對線性表的順序表示和實現(xiàn)，以插入為例，由于重點是算法思路及其編程實現(xiàn)，可以讓學(xué)生進行算法填空。插入位置的合法性判斷、存儲空間是否已滿、元素的移動、新元素的插入等都可以作為考查點。針對線性表的鏈?zhǔn)酱鎯?，為了考查學(xué)生是否掌握鏈?zhǔn)酱鎯μ攸c，可以設(shè)置如下測試題目：

線性表L在（? ）情況下適用于使用鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)實現(xiàn)。

A.需經(jīng)常修改L中的結(jié)點值

B.需不斷對L進行刪除插入

C.L中含有大量的結(jié)點

D.L中結(jié)點結(jié)構(gòu)復(fù)雜

在考查二叉樹的概念時，可以通過實際例子設(shè)置考查題目，如：

由3個結(jié)點可以構(gòu)造出多少種不同的二叉樹？

A.2? ?B.3? ?C.4? ?D.5

而下面這道題目，既考查了二叉樹本身的特點，又考查了對二叉樹進行遍歷的三個基本算法。

對二叉樹的結(jié)點從1開始進行連續(xù)編號，要求每個結(jié)點的編號大于其左右孩子的編號，同一結(jié)點的左右孩子中，其左孩子的編號小于右孩子的編號，可采用（? ）遍歷實現(xiàn)編號。

A.先序 B.中序

C.后序 D.從根開始按層次遍歷

在考查算法時，測試題的形式可以靈活一點，可以是以客觀題形式出現(xiàn)的算法填空題，也可以是對算法思路的考查。如果是對算法思路的考查，需要采用主觀題形式，答題結(jié)果需要教師逐一查看。因此，教師需要精心安排測試時間，僅利用課堂時間是不夠的。需要在課前先測試，結(jié)合學(xué)生學(xué)習(xí)情況，找出共性問題，以便在課堂上重點講解。講解后在課堂上進行第二次測試，在這一階段，由于時間原因，不能考查主觀題，要將算法思路體現(xiàn)在客觀題上。比如給定一個具體的輸入，讓學(xué)生對輸出結(jié)果進行選擇。

例如，下面這道填空題考查了哈夫曼樹的構(gòu)造算法。

應(yīng)用于通信的電文僅由8個字母組成，字母在電文中出現(xiàn)的頻率分別為7、19、2、6、32、3、21、10，根據(jù)這些頻率作為權(quán)值構(gòu)造哈夫曼樹，則這棵哈夫曼樹的高度為（? ）。

要想寫出答案，學(xué)生需要真正理解何為哈夫曼樹（概念部分），以及如何構(gòu)造哈夫曼樹（算法部分）。

在進行具體同伴教學(xué)法時，教師需要實時觀察各小組討論情況，適當(dāng)參與小組討論。針對個別不積極參與討論的學(xué)生，需要具體了解學(xué)生情況、學(xué)習(xí)水平、學(xué)習(xí)能力，有針對性地引導(dǎo)，以充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。

同伴教學(xué)法有助于教師克服“知識詛咒”，體現(xiàn)了以學(xué)生為中心的教學(xué)思想。筆者在本學(xué)期初使用同伴教學(xué)法，發(fā)現(xiàn)這種方法能夠幫助學(xué)生理解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這門課的概念和算法思路，能夠很好地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。與之前相比，學(xué)生間的學(xué)習(xí)互動多了起來，并由課堂延伸到課外。今后，筆者會針對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這門課的特點，繼續(xù)思考同伴教學(xué)法的組織形式和有效實施辦法，以充分發(fā)揮同伴教學(xué)法對教學(xué)效果的促進作用。

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責(zé)編：應(yīng) 圖