高職“數據結構”課程教學設計研究

一、問題的提出

計算機專業課程設置中的“數據結構”自1968年前后形成一門獨立的課程后，歷來都被視為計算機專業的核心課程之一。高等職業教育中的計算機網絡專業、計算機應用專業、軟件技術專業都把它列為主干課程。對這門課的了解、理解、掌握和拓展，將對每一個高等職業教育計算機專業的學生的編程能力有著極深的影響。然而在教學過程中，我們依然發現了很多教學問題，具體表現為：

1．學生在初學這門課時，不知道學習的方法，不了解學習的原因和目的。

2．在學習過程中，一旦遇到了難以解決的問題，部分學生就會產生畏難和厭學情緒，學習興趣下降，大部分學生常常覺得教科書中的內容與具體的算法設計題相距甚遠，無從下手。

3．學生對所學過的知識把握不準，動手編程能力較弱。在課程學習結束以后，不知道自己到底學了些什么。

4．課程中部分知識點和算法難于理解，沒有考慮知識點之間、算法之間的聯系。

5．在大學擴招以后，學生的基礎參次不齊，尤其對于高等職業類學生，他們屬于高招錄取第三、四批的學生，基礎較差，水平參次不齊，有的為對口生，有的為文科生，有的為理科生。在目前的教學中不能體現個性教學，不能真正按照每個學習者實際情況進行教學。

從已有的與“數據結構”課程有關的研究論文可以看出，不少任課教師在教學方法、教學媒體、學習方法上進行了積極的探索，對“數據結構”教學質量的提高起到了很大的推動作用。但是，我們也看到，大多數論文是教師感性的教學經驗，是從微觀上對“數據結構”教學經驗的總結和教學建議，缺乏從整體上、從理性思維上對“數據結構”課進行設計。要想真正實現課堂教學的高質量、高效率和最優化，僅靠單方面的、局部的改革是不可能實現的。

針對這種情況，我們認為，有必要按照一種教學設計理論對“數據結構”課程做一次系統化、完整的教學設計，并力爭做到以下幾點：

1．學習者能夠積極參與到學習活動中，在活動中鍛煉他們的各種思維能力，而不是機械地記憶“數據結構”課程里的一些抽象概念、復雜算法。

2．構建一些真實的問題情境，學習者在問題情境中學習興趣得到激發，學習動機得到了維持；結合已有的知識和生活經驗，經過細致觀察分析，能夠找到解答問題的有效辦法，從而能夠主動地建構自己的學習經驗。

3．尊重學習者的個體差異。在“數據結構”課程學習中，充分考慮學習者的個體差異，每個學生都能夠根據自己的實際情況去選擇適合自己的目標、活動、資源、工具，能夠做到學有所需，學有所長。

4．通過“數據結構”的學習，能夠影響學習者的學習態度、情感和意志，促進學習者性格的養成，能夠培養學習者協作能力、實際動手的能力和解決實際問題的能力。

二、高職“數據結構”教學設計理論與實踐研究

依照楊開城博士提出的“以學習活動為中心的教學設計”理論，我們對高等職業教育中的“數據結構”進行了理論實踐研究。

1. 教學問題分析

為了確定“數據結構”科目中的教學問題，而不是感性的、模糊的認識，在具體的課題研究過程中，我們對河南省鶴壁職業技術學院計算機專業2002級學生在“數據結構”科目教與學的過程中所存在的教學問題進行調查、訪談，并進行總結、分析，最終確定真實存在的教學問題。

根據“以學習活動為中心”的教學設計理論中的問題歸因理論，我們對“數據結構”課程教學中所出現的問題歸納如下：

●生理因素方面

部分學生時間安排不好，在“數據結構”課堂上感到困倦、疲乏。

●學習準備方面

“數據結構”課程的先決課程Ｃ語言知識掌握不牢，大部分學生對指針類知識點不熟練，學習復雜算法時有困難。

●學習活動方面

（1）較多的學生只看書，學習方法單一。

（2）教學只采用了講授、演示法，教學形式單一，學習活動單一。

（3）學習目標不明確，學習活動有時過難，有時過易，對同學缺少吸引力。

（4）教師指導不力，學生之間沒有有效的互助行為。

（5）針對某種目標的學習活動的量不足。

●學習環境方面

（1）學習資源匱乏，不能滿足需求。

（2）學習工具對學習活動的支持不足。

（3）教學媒體單一，學習內容設計不良。

●學習動力方面

（1）學習動機水平低下。

（2）部分學生意志力薄弱。

（3）興趣低落。

（4）缺乏群體動力。

●學習時間不足

理論課與實踐課時安排不合理，實踐課太少。

2．學習者特征分析

高職大學生文化知識基礎較差，文化素質、文明修養也相對較差；學習動力不足，理想、信念不高，自信心不強；自我管理，自我約束力較差；但他們思想比較活躍，動手能力、專業技能、適應性較強。高職生雖然在學習成績方面不如普通高校的大學生，但他們活躍的思維和愛動、愛表現自己“才華”的天性在大學里“暴露無疑”。由于社會、家庭等各個方面壓力較小，在選擇職業時，他們更加務實，找個工作先干著，不行以后自己當老板。所以，高職生與同等學歷的大學生相比，他們更容易被社會接納，發展前景也較好。

3．學習目標分析

在對“數據結構”課程進行學習目標分析的時候，采用的是一套知識技能領域學習目標分類體系進行分析，如表1是《數據結構》第六章的目標分析，表2為知識點與教學目標相關性分析。

其他章節也嚴格按照以上的方式進行嚴格的目標分析。

表1 學習目標描述

表2 知識點與教學目標相關性分析

4．學習內容分析

本課題對“數據結構”課程學習內容所采用的分析方法是“繪制知識網絡圖”的分析方法，又稱為知識建模分析法。這種方法主要是繪制知識點之間的關系，不僅能用于學習內容的鑒別和序列化，而且有助于學習活動設計。

依照知識網絡圖的繪制方法，對“數據結構”課程的每一章節進行了分析。

5．學習活動的設計

學習活動是旨在完成特定學習目標而進行的師生操作的總和。學習活動的設計中，最為關鍵的就是活動任務的設計，在設計每章的活動任務時，我們采用“知識網絡圖——知識組塊——活動任務”的流程來設計，其中知識組塊是一組關系緊密的知識點群。根據“數據結構”課程的知識網絡圖，我們對該課程各章節劃分的各個知識組塊，最后得出每個章節的學習活動。

6．教學方案的實施

根據以上形成的教學設計方案，我們進行了實際的運作。

●實施對象、時間、目的：

實施對象：正是由于操作對象的不可重復性，這次方案的實施對象為河南省鶴壁職業技術學院計算機專業2004級的學生

實施目的：了解在教學方案實施過程中，教學問題是否再次出現，借此來判斷教學方案是否有效

實施時間：2005年3月至2005年7月。

7．教學方案的評價

●對學習結果的分析

教學方案實施結束以后，我們對參于“數據結構”課程學習的鶴壁職業技術學院計算機專業的2002級、2003級的學生進行了學習成績分析，具體分析如下：

條件：

(1) 2002級學生45名，2003級學生60名。

(2) 2002、2003級“數據結構”授課教師、實驗輔導教師沒有改變。

(3) 2002、2003級學生學習“數據結構”前的基本水平基本一致。

(4) 2002、2003級“數據結構”課程考試方案和形式都沒有改變，實驗成績占30%，筆試成績占70%。

(5) 2002級學生上課時沒有采用學習方案，2003級學生上課時采用新的教學方案。

結果如圖1所示。

2002級學生“數據結構”成績比例2003級學生“數據結構”成績比例

圖1 2002、2003級學生學習結果分析圖

依據圖1我們可以得到，在90-100分的比例上，2003級學生比2002級學生高2%，在80-90分的比例上，2003級學生比2002級學生高6%，在70-80分的比例上，2003級學生比2002級學生高4%，從這些比較數據整體看來，2003級學生整體學習成績比2002級學生要好一些。

●課堂觀察和實驗室觀察總結

一學期的課堂觀察和實驗室觀察結束了。在課前，大部分學生都能自覺地進行預習，很少有人遲到。在進行“數據結構”課程學習時，絕大多數學生能積極投入到課堂的具體學習活動中去，大家非常喜歡小組合作學習，有什么問題自己先解決，解決不了的，小組在一塊兒商量，小組解決不了的，再請教老師。每次上課時，學習目標明確，條理清晰，每節課可以看到學生提問、小組協作、氣氛活躍。在實驗室里，從整個學期的實驗課來看，大多數同學每次實驗都在認真的編寫、調試程序，看不到以前經常發生的在上實驗課期間打游戲、上網的現象。

同學們的學習積級性得到了很大的提高，編程能力進一步增強，自信心也得到了增強。

●授課教師的反思總結

在2003級計算機專業“數據結構”課程的學習過程中，相對02級學生，上課期間的睡覺現象少多了，很多同學都能積級參與到教學中來，在學習中，他們感覺自己成為學習的主體。在進行課程內容的時候比較順利，以前困擾學生的基礎差的問題，他們通過小組合作學習解決了。

在學習環境上，給學生提供了較為充分的學習材料——網絡學習材料、學習活動手冊、FTP服務器等，學生對這門課感到滿意。

三、存在的問題及展望

高等職業教育計算機專業中“數據結構”課程的教學設計經過四學期的研究、實踐，終于結束了，在課題結束之際，回過頭來看具體的設計、實踐過程仍存在以下一些問題：

1．在具體的知識網絡圖的繪制中，各種知識點的歸類對于普通教師來說，稍顯復雜。繪制知識網絡圖也是如此。

2．由于“數據結構”科目本身的特點，在構建具體實例時有一定難度。

3．如何把情感態度的培養更好地納入到日常的教學中去。

直面困難，并不是為了逃避和解脫。相反，在認清現實和困難之后，在高職教育大力發展的今天，在高職教育從三年制到兩年制的轉變的時機，在高職課程改革進行的如火如荼的時候，我們更應該把好的教學設計理論引入到具體的科目當中。