ＮＴｅＱ模式在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中的應用

摘要： 信息技術與學科課程整合是實現(xiàn)教育信息化的重要途徑，近幾年已成為教育研究領域的一個熱點問題。NTeQ教學模式是一種將信息技術與課程整合的教學模式，它指導教師制定基于問題的整合課堂教學計劃。本文通過對此模式的介紹和此模式在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中的應用，引導教師如何制定教學計劃，以及在教學過程中如何進行有效的整合教學。

關鍵詞： NTeQ模式 教學設計整合教學研究

1.引言

NTeQ的含義是“整合技術促進探究”（iNtegrating Technology for inQuiry），是由美國孟菲斯大學的Gary R.Morrison教授和Deborah L.Lowther教授首先提出的。該模式是信息技術與課堂教學整合的實用模式，它真正實現(xiàn)將信息技術作為教師教的工具和學生學的工具。NTeQ模式以學生和課程目標作為出發(fā)點，從學習理論、學習目標、課程內(nèi)容及學習方式等方面入手，選擇適當?shù)挠嬎銠C技術，將信息技術與課程整合的規(guī)劃過程詳細地體現(xiàn)出來，從而能夠幫助教師在做教學設計時有一個清晰的設計思路。

2.NTeQ模式的操作步驟

按照NTeQ模式的思路，創(chuàng)建一個將計算機技術整合到課堂教學的單元計劃需要10個步驟，如圖1所示。

2.1制定目標

教師的每一個課程計劃的列出都是從學習目標開始的。一般根據(jù)課程大綱要求，結(jié)合學生的認知結(jié)構(gòu)及內(nèi)容特點，制定出學生在不同階段應達到的目標。

2.2計算機功能

教師在課前應充分考慮需要用到的計算機功能，并選擇合適的功能來輔助完成教學目標。例如學生需要使用互聯(lián)網(wǎng)或者教學光盤搜索相關資料，因此連通的網(wǎng)絡和光驅(qū)是必需的；學生在數(shù)據(jù)分析時可能用到電子表格、數(shù)據(jù)庫和圖表等，還可能會創(chuàng)建文檔，編輯圖片、繪圖等，這就需要安裝相應的Office組件和其他應用軟件。

2.3確定問題

問題是在教學目標的基礎上提出來的，教師在向?qū)W生陳述問題時要講究藝術性［１］，從學生的角度考慮，問題要來自現(xiàn)實世界，具有真實性，也可以圍繞教學目標引導學生自己提出問題，教師指導學生制定行動計劃，讓學生通過自主、探究的學習活動來解決。

2.4處理數(shù)據(jù)

在處理數(shù)據(jù)階段，教師要明確學生將如何解決問題，也就是教學目標將如何成功的實現(xiàn)過程。

2.5顯示結(jié)果

學生的學習結(jié)果展示有多種方式，有打印稿、口頭陳述、Web頁、幻燈片演示、海報等，教師可以根據(jù)教學目的和教學時間的不同選擇不同的展示方式。

2.6評估

NTeQ教學模式中替代性評估彌補了傳統(tǒng)評估的不足，不僅能讓教師掌握學生的學習情況，還能做到因材施教。選擇評估內(nèi)容，如測驗、演示報告等，采用任務列表或量規(guī)等評價工具，根據(jù)教學目標設計評價量規(guī)，為行為標準分配分數(shù)級別［２］。

2.7支持性活動

計算機是用來輔助教學的，在教學過程中有時僅靠計算機不能完成整個教學活動，有的教學活動本身不適合使用計算機，需要在教學過程中借助支持性活動，如相關閱讀、小組討論等。

2.8準備活動

考慮學生在使用計算機時將開展哪些活動，以什么方式開展活動，是自主學習還是合作學習。教師的活動設計必須緊緊圍繞教學目標和中心問題展開。

2.9結(jié)束活動

教師對結(jié)束活動也需要精心準備，準備好響應的問題以引導學生進行活動反思，從而加深他們的學習過程。

2.10技術整合活動

考慮學生在使用計算機時將開展哪些活動，以什么方式開展活動（是自主學習還是合作學習）。教師的活動設計必須緊緊圍繞教學目標和中心問題展開。

3.教案示例

NTeQ教學模式應用方便，教師按照NTeQ教學模式的步驟進行教學設計即可。下面是對計算機本科專業(yè)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程排序章節(jié)采用NTeQ教學模式進行教學設計的教案。

3.1基本內(nèi)容

本章主要討論比較各種內(nèi)部排序方法——插入排序、交換排序、選擇排序、歸并排序和基數(shù)排序的基本思想、算法特點、排序過程，以及它們的時間復雜度分析。在每類排序方法中，從簡單方法入手，重點討論性能先進的高效方法（如插入排序中的希爾排序、交換排序中的快速排序、選擇排序中的堆排序等）。

3.2學習目標

學習目標A：掌握每一種排序方法的機理；

學習目標B：深刻理解排序的定義和各種排序方法的特點，并能加以靈活應用；

學習目標C：掌握各種排序方法的算法描述及時間復雜度的分析；

學習目標D：理解排序方法“穩(wěn)定”或“不穩(wěn)定”的含義，清楚在什么情況下要求應用的排序方法必須是穩(wěn)定的。

3.3資源列表

3.3.1網(wǎng)絡資源列表。

A.吉林大學“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”精品課程

http：//202.198.16.51/wangluo/xueyuan/wangluoxuexi/01.dkch/selected.jsp

B.西北大學“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”精品課程

http：//jpkc.nwu.udu.cn/datastr/

C.西安石油大學“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”精品課程

http：//jpkc.dept.xsyu.edu.cn/shujujiegou/index.htm

D.浙江師范大學“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”精品課程

http：//teacher.zjnu.cn/quyt/

3.3.2文章列表。

A.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中典型排序算法性能分析（PDF文件）

B.一個比快速算法更快的算法（PDF文件）

C.搖動排序算法性能的研究（PDF文件）

D.奇偶交換排序算法性能的研究（PDF文件）

3.4技術與工具

A.Microsoft PowerPoint

B.Microsoft Word

C.IE瀏覽器或其他瀏覽器

D.Macromedia Flash MX

E.Microsoft Visual C++6.0

3.5多維活動

3.5.1活動1：內(nèi)容的講解。

在這個活動里，教師講解排序方法的基本分類及分類所依據(jù)的原則。插入排序、交換排序、選擇排序和歸并排序的基本思想和各類排序方法中的簡單排序法的排序過程通過Flash動畫演示。插入排序類中的直接插入排序、選擇排序類中的簡單選擇排序和堆排序、交換排序類中的快速排序等排序方法的實現(xiàn)、算法即算法分析是本章教學中的難點和重點。

在講授各種排序方法的同時，提醒學生注意排序方法的穩(wěn)定性問題。即對于具有同一排序碼的多個記錄來說，若采用的排序方法使排序后記錄的相對次序不變（即前面的仍在前面，后面的仍在后面，當然由遠鄰變相鄰），則稱此排序方法是穩(wěn)定的，否則稱為不穩(wěn)定的。

3.5.2活動2：內(nèi)部排序方法的比較。

此活動通過上機操作深化學生對各種排序方法的理解和掌握。

上機內(nèi)容為對6種常用的內(nèi)部排序算法進行比較：直接插入排序、簡單選擇排序、堆排序、希爾排序、冒泡排序、快速排序。已知待排序的表長不小于100，其中的數(shù)據(jù)要用偽隨機數(shù)產(chǎn)生程序產(chǎn)生，至少要用5組不同的輸入數(shù)據(jù)作比較，比較的指標為有關鍵字參加的比較次數(shù)和關鍵字的移動次數(shù)。最后要求對結(jié)果做出簡單分析，包括對各組數(shù)據(jù)得出結(jié)果波動大小的解釋。

本活動的主要工作是設法在已知算法中的適當位置插入對關鍵碼的比較次數(shù)和移動次數(shù)的計數(shù)操作。程序還可以考慮幾組數(shù)據(jù)的典型性，如，正序、逆序和不同程度的亂序。調(diào)試的時候可以采用分塊調(diào)試的方法。

3.6評價

對于學生的評價主要包括以下幾個方面：

3.6.1完成上機實驗要求，程序調(diào)試成功，運行結(jié)果正確。

3.6.2能對結(jié)果進行合理分析。

3.6.3提出創(chuàng)新思路或?qū)ΜF(xiàn)有程序有所改進。

3.6.4成果展示（作業(yè)、實驗報告等）內(nèi)容完整，材料齊全。

4.教學過程中幾點需注意的問題

教師在教學過程中要充分發(fā)揮NTeQ教學模式的作用，必須注意以下幾個問題：

4.1明確教師的主導和引導角色

傳統(tǒng)的教學，只要教師帶著已經(jīng)精通的教學內(nèi)容走進教室，再拿起粉筆和張開嘴就能開始課堂的進行。而現(xiàn)在要求教師作為學習促進者的角色設計教學計劃，要求將技術整合到教學活動中，引導學生不僅要掌握教學內(nèi)容，還能通過其他的手段在加強掌握知識的同時熟練使用計算機的應用軟件和開發(fā)軟件。

4.2教學環(huán)境的準備

教師在教學設計時，應根據(jù)不同的教學內(nèi)容準備好教學環(huán)境。例如在講授棧的應用時，可以通過演示小運用程序漢諾塔來闡釋棧在遞歸調(diào)用中的使用，如圖2所示。

4.3正確使用信息技術

NTeQ教學模式強調(diào)以學為主、以計算機為輔來解決問題，并且在解決問題的過程中不斷學習。但是應注意到信息技術只是加強教學效果的手段，而更為重要的是教師如何引導學生學會怎樣思考，即通過信息技術的使用解決問題而不是單純地操作計算機。

5.結(jié)語

從上面的教學設計中可以看出，采用NTeQ教學模式進行教學，不僅可以提高學生掌握課程基本內(nèi)容，還可以讓學生在掌握學科知識的同時學會思考，提升學習的主動性。

教學有法但無定法。當使用一種新模式時，我們只能在摸索中前進。NTeQ模式是國外教育專家首創(chuàng)的，由于國外教育方式與我國有著很大的區(qū)別，因此在運用該模式的時候，要從我國的教學環(huán)境出發(fā)，根據(jù)所在院校的條件，制定出符合教學對象的教學模式。

在信息技術與《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程的整合教學研究中，作為教學研究方案的設計者和實施者，筆者在教學實踐過程中不僅開拓了視野，而且激發(fā)了探索各種教學模式的熱情，更認識到教學研究的開展和深入是自身不斷發(fā)展和完善的過程。

參考文獻：

［1］張建偉.基于問題解決的知識建構(gòu)［J］.教育研究，2000，（10）.

［2］莫里森，勞德著.顧小清等譯.計算機技術與課堂教學的整合［M］.北京：中國輕工業(yè)出版社，2005.