問題驅(qū)動法在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”教學中的應用探討

摘要：“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”是計算機專業(yè)學生的一門重要基礎(chǔ)課程，也是工作面試中的必要課程，因此它是一門十分重要的課程。但是由于該課程內(nèi)容抽象難懂，學生在學習過程中產(chǎn)生了難以理解、難以實踐的狀況。為了進一步提高學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的自主能動性，達到更好的教學效果，探討了問題驅(qū)動法在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”教學中的應用。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；教學方法；問題驅(qū)動法

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）23-0078-02

隨著互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，計算機應用技術(shù)已經(jīng)滲透到社會生活中的各行各業(yè)。當人們用計算機來解決實際問題時，就要考慮數(shù)據(jù)的表示和數(shù)據(jù)的處理，而“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的主要研究對象就是數(shù)據(jù)表示和數(shù)據(jù)的處理。目前，“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”已經(jīng)成為高校計算機專業(yè)的重要基礎(chǔ)性課程。一方面學生通過學習“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程擴大和加深了從離散數(shù)學、編程語言獲得的方法與技術(shù)；另一方面扎實掌握“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程內(nèi)容也為“操作系統(tǒng)”“高級編程”“算法設(shè)計”以及“軟件工程”等課程的學習打下了堅實的基礎(chǔ)。

由于“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程具有較強的理論性，傳統(tǒng)的授課模式和方法不能達到教學目的。許多學生在學習“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程時會認為乏味無趣，無法領(lǐng)會該課程的學習目的，最終導致學生的學習效果不理想。針對上述問題，本文提出問題驅(qū)動法來彌補“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”教學中的弊端。

一、研究學生心理，強調(diào)問題驅(qū)動式的教學

目前大部分高校都是使用C語言版的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》教材，這就要求學生應具備良好的C語言基礎(chǔ)。很多高校的C語言教學還處于應試教學模式，并不重視學生程序設(shè)計能力的培養(yǎng)，僅僅通過課堂上教師的講解，沒有學生實際的練習操作，他們對諸如數(shù)組、結(jié)構(gòu)體、指針等數(shù)據(jù)類型仍缺乏認識，也無法理解函數(shù)、函數(shù)的參數(shù)、函數(shù)的返回值、函數(shù)調(diào)用等知識點，更無法明白遞歸及遞歸過程。但是這些知識點在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程中的使用頻率很高，[2]是該課程的重要基礎(chǔ)。而在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學中，盡管教師在課堂上不厭其煩的講解，但學生無法真正理解，導致教學質(zhì)量不高，學生對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的學習興趣也大大減弱。[3，4]

針對“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學中存在的上述問題，本文提出問題驅(qū)動式教學模式。問題驅(qū)動法不同于其他教學方式，是一種基于建設(shè)性教學理論的教學模式。這種建設(shè)性教育理論如下：學生的學習動力來源于有待解決的問題，教師的職責是幫助學生探索問題，引導他們找到問題的解決方法；然后學生通過教師的指導以及與同學間的討論解決問題。在實際應用中，本文從程序設(shè)計師的視角對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行討論，以問題為驅(qū)動，以應用為目的，對于每一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)發(fā)展邏輯、表示方式進行解析，生動具體地演繹其中的內(nèi)涵和道理。在具體實施時，應著重注意怎樣將想法轉(zhuǎn)換為設(shè)計，將設(shè)計轉(zhuǎn)換為具體程序，將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應用在實際程序設(shè)計中，從而幫助學生化抽象為具體，降低學習難度，提高學習興趣。以圖書館查閱系統(tǒng)為例，學生可以如何檢索所需書籍為引導，教師詢問學生實際程序設(shè)計解決檢索問題時用到哪些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，討論使用哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)更好。本著由簡單到縝密的思路，可以先不用任何數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，會發(fā)現(xiàn)無法構(gòu)建檢索模塊；之后采用常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，會發(fā)現(xiàn)雖然可以構(gòu)建檢索模塊，但是效率非常低；最后可以引導構(gòu)建更為精巧的矢量結(jié)構(gòu)、樹結(jié)構(gòu)、索引表、哈希表結(jié)構(gòu)等。這樣，圍繞一個問題來實現(xiàn)程序設(shè)計，涉及到一系列的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，從而讓學生感受到各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不是憑空出現(xiàn)的，而是由于問題驅(qū)動經(jīng)過邏輯上的逐步推理而得來的，從而幫助學生更加深入有趣地學習掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

問題驅(qū)動式教學模式不僅增加了學生在學習過程中的理解、記憶和推理等思維活動，還增強了學習的指向性，學生通過查閱資料探索問題。這種教學模式體現(xiàn)了以學生為主體、教師為主導的教學理念。在整個教學過程中強調(diào)學生的主體性，意在激發(fā)學生在學習過程中主動性、積極性和創(chuàng)造性，教師起著組織、引導、促進的作用。同時，學生是整個知識構(gòu)建過程的組織者，通過主動、有目的地獲取學習資料來實現(xiàn)學習的目標和任務(wù)。問題驅(qū)動法的關(guān)鍵是問題的設(shè)計，明確的問題有利于學生完成最終的學習任務(wù)，為此問題驅(qū)動法在實施過程中，要求教師必須根據(jù)課程內(nèi)容、學生的認知能力和實際情況提出問題，以解決問題的方式引導學生主動學習和思考；教師設(shè)計的問題既要包括課程的主要知識點，又要循序漸進；同時教師要不斷鼓勵學生大膽嘗試，激發(fā)他們的發(fā)散性思維。

二、建立起自主探索與協(xié)作的實踐環(huán)節(jié)

問題驅(qū)動式學習旨在通過獨立分析和解決問題的過程來培養(yǎng)學生自主學習能力以及解決具體問題時的協(xié)作學習的能力。所謂的自主學習，就是以學生作為學習的主體，通過學生自己的努力，自覺、主動、積極地獲取知識。它要求學生在學習過程中獨立地分析、探索、實踐，充分發(fā)揮自身主動性，根據(jù)自身行動的反饋信息來形成對客觀事物的認識和解決實際問題的方法。協(xié)作學習是在自主學習的基礎(chǔ)上，通過小組協(xié)商討論的形式，進一步加深對知識的理解和認識。學生通過協(xié)作學習，可以看到問題的不同側(cè)面和解決方案，拓寬了學生解決問題的思路，對知識點也會有新的認識與理解。

在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實驗教學部分，重點培養(yǎng)學生自主學習與協(xié)作學習相結(jié)合的能力，具體實施時將實驗題目設(shè)計為必做題目和選做題目。教師制定必做題目，可以有目的的幫助學生夯實基礎(chǔ)知識。教師在制定實驗題目時應注意以下幾個方面：一是選用難易適當?shù)念}目，通過該題目，學生能夠較容易地理解和掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本理論與方法；二是題目要緊貼學生的日常生活和學習，有助于激發(fā)學生的學習興趣，調(diào)動他們的積極性；三是題目要充分應用到理論知識點，理論與實踐相結(jié)合，真正達到學以致用，增強學生的實踐能力，激發(fā)他們潛在的學習興趣。這種問題驅(qū)動式的教學方式，不僅激發(fā)了學生自主求知的欲望，而且讓學生也體會到了實驗成功的喜悅。選做題目注重培養(yǎng)學生的實踐操作能力以及創(chuàng)新思維。在此階段教師以“導師”的身份出現(xiàn)，學生充分發(fā)揮主體作用，變過去“被動”學習為“主動”學習，在教師的指導和幫助下，主動搜集和查閱一些參考書、網(wǎng)絡(luò)學習資源，通過自主探索和協(xié)作學習找出解決問題的方法，提高自主學習能力。當學生在解決問題時，可自由組合成組，2～3人適宜，明確分工，發(fā)揮各自長處，協(xié)作完成學習任務(wù)。教師對整個組的進程進行跟進指導。小組可以定期開小組會議，大家圍繞一個主題展開討論，取長補短，充分發(fā)揮共同學習、協(xié)作的精神，共同完成任務(wù)。所有題目采取一組一題制，避免抄襲。由此一來，學生在問題驅(qū)動的環(huán)境下，將生硬的課程知識生動具體的應用到實際項目中，進而對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的重難點知識進一步完善和重構(gòu)，有效提升了自身的實踐操作能力。

三、建立起公平的實驗評價環(huán)節(jié)

教師對學生的實驗結(jié)果給出正確的評價，同時在實驗結(jié)果的基礎(chǔ)上擴展縱向或橫向思維，拓寬學生的思路，激發(fā)學生對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的學習興趣和競爭意識。在課程中，以小組為單位來完成實驗，然后大家交流心得，相互點評。評價的標準如下：一是在實驗中反映出學生對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識點的掌握應用情況；二是小組內(nèi)部成員的合作溝通能力；三是學生自主學習能力；四是學生的創(chuàng)新能力等。當要求學生在大家面前展示自己的實驗結(jié)果時，他們往往會完成的更好，細枝末節(jié)的問題也會考慮到。與此同時，同學間的相互交流能夠集思廣益，取長補短。通過實踐證明，公平的實驗評價環(huán)節(jié)是有效的、很有必要的，能鞏固知識、完善結(jié)構(gòu)、開闊思路。

四、建立相配套的評分機制

隨著教學環(huán)境和社會環(huán)境的改變，考核體系也由傳統(tǒng)的卷面模式轉(zhuǎn)變?yōu)槔碚摵蛯嵺`相結(jié)合的模式，這樣才能全面、客觀、公平的考核學生學習該課程的水平。從兩方面對“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程進行考核：一是對該課程的理論知識點的考核。該考核主要針對理論知識的學習，采用卷面的方式。二是對學生實踐能力的考察。該考核既注重學習的結(jié)果，也注重學習的過程和態(tài)度。因此對于實踐能力的考核，沿著設(shè)計思路、代碼的編寫、實驗時遇到的問題以及如何解決等線路進行，采取面對面交流的方式進行考核。

理論是實踐的基礎(chǔ)，實踐檢驗并補充理論。采取上述評分機制促使學生理論實踐兩手都要抓，激勵學生靈活運用所學的知識。另外，該評分機制既可以考察出學生的真實水平和能力，又有效地杜絕了少數(shù)學生的抄襲行為，更有助于推進教學質(zhì)量的提高，激發(fā)了學生學習的積極性和主動性。

五、結(jié)語

將問題驅(qū)動教學法應用到“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”教學中，通過與算法的適度分離和與程序設(shè)計的更加靠近，將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的功能、程序設(shè)計實現(xiàn)和具體應用植入到學生的頭腦中，以使學生能夠使用各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來編寫出真實有用的程序和軟件，從而提高學生的實戰(zhàn)能力。

參考文獻：

[1]鹿旸.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程教學方法的思考[J].計算機教育，

2010，（5）：88-90.

[2]范莉麗，彭濤.基于C語言的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學技巧[J].計算機教育，2011，（18）：61-64.

[3]游琪.項目驅(qū)動在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實踐教學中的應用研究[J].軟件導刊，2010，（9）：187-188.

[4]案例驅(qū)動法在《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》教學中的應用[J].電腦知識與技術(shù)，

2010，（6）：7322-7323.

（責任編輯：孫晴）