數據結構實驗的分層次教學

賈銀江　賀莉莉　鄭萍

摘要：針對數據結構實驗教學過程中學生積極性不高、實踐動手能力不強的教學實際，分析傳統實驗教學存在的主要問題，提出分層次教學的基本思想，從目標分層、分層評價和分層次教學應注意的問題等方面闡述分層次教學的實施方案。

關鍵詞：分層次教學；數據結構；實驗教學

0 引言

數據結構是計算機程序設計的重要理論技術基礎，它不僅是計算機、軟件工程等專業的核心課程，也是信息類相關專業的熱門選修課程。從課程性質上講，它是一門重要的專業基礎課，是操作系統原理、數據庫系統、編譯原理等課程的選修課程。從課程組織上來說，又分為理論課與實驗課，理論課主要講述各種數據的邏輯結構、物理結構及基本操作的實現算法，算法多為C語言描述，雖然容易理解，但卻不能直接編譯執行；實驗課與理論課具有同等重要的地位，并不從屬于理論課，是單獨的課程，主要是各種數據結構和典型算法在計算機中的具體實現，是數據結構教學中不可缺少的重要環節。

在數據結構實驗教學過程中筆者注意到，同一班級學生的實踐動手能力差別很大，在傳統的教學模式下，動手能力強的學生“吃不飽”和動手能力弱的學生“吃不消”的現象普遍存在。近年來，隨著高校招生規模的不斷擴大，學生質量參差不齊，基礎差距明顯，如何提升學生的實踐動手能力、提高實驗教學質量，已成為廣大教育工作者研究的重要課題。

我國在20世紀80年代由國外引入分層次教學的概念，分層次實驗教學模式以培養學生能力為目標，根據學生實際情況，因地制宜地制定實驗計劃。分層次教學的最大優點就是尊重個性差異、發展個性特長，在考慮學生整體發展的同時兼顧學生個性特長發展，從而提高學生綜合素質。筆者從事數據結構理論和實驗教學多年，在教學過程中嘗試分層次教學，并在計算機科學與技術專業微機12級學生中進行了探索與實踐。

1 分層次教學的概念與理論基礎

分層次教學的思想源于孔子提出的因材施教，是指教師根據學生的知識基礎、智力水平、學習能力、興趣特點等因素，有區別地設計教學目標、制定教學內容、確定教學方式，有針對性地對不同類型學生進行學習指導，使每個學生都能得到最優化發展的教學方法。

（1）分層次教學的心理學基礎。心理學認為動機、情緒、興趣等因素對學習質量有重要影響，分層次教學模式能夠充分調動學生的學習積極性，變“要我學”為“我要學”，使每個學生的潛能得到最大程度的發揮。

（2）分層次教學的教育理論基礎。每個學生的知識基礎、智力水平、綜合素質、接受能力不盡相同，分層次教學模式尊重個性差異、發展個性特長，在規劃學生整體發展的同時兼顧學生個性特長發展，從而提高學生綜合素質。

（3）分層次教學的學習理論基礎。強調要以人為本，即以學生為中心，教師要充分調動學生的主體性和主觀能動性，充分挖掘學生的潛能；同時強調學生的自主學習，尊重學生的個性特長，實現學生自由發展。

2 分層次教學的實施

2.1 學生分層

1）分層方法。

實施分層次教學的第一步就是將學生進行分層，分層方法是否合理直接決定著分層次教學的效果，教師在實際執行過程中根據學生的基礎情況、智力情況和學生接受知識能力等情況將學生分為3個層次。A層：基礎扎實，接受能力強，學習具有很強的自覺性；B層：基礎一般，接受能力尚可，學習較為自覺；C層：基礎知識不夠扎實，接受能力一般，學習自覺性差、積極性不高。

學生分層主要考慮兩方面因素。一是c語言的基礎，C語言是數據結構的先修課程，數據結構算法多是采用類C語言進行描述，C語言掌握情況直接影響著數據結構實驗的效果，對于學生c語言基礎的考查，除要參考上學期高級語言程序設計理論課與實驗課程的成績外，最好在學生進行數據結構實驗課程前進行一次C語言上機測試，題目不易過難，重點考查學生對c語言基礎知識掌握情況和實踐操作能力，同時，可以作為c語言成績檢驗的一種手段，從而使等級定級更加客觀；二是學生的意愿，興趣是學習最好的老師，在考慮學生成績的同時也要兼顧他們的學習意愿，但建議要由高向低選擇，即A層可降至B層或C層，反之則不可以。

2）分層的動態管理。

學生分層之后對各層的管理要靈活，不能一成不變，將學生分成不同層次的教學班后，應根據學生實驗項目完成質量情況動態管理，比如對于24學時的數據結構實驗，設定在學生開始6學時實驗后，可提出轉班申請，此時學生對每個層次班級的實驗內容、難度、進度等都會有全面了解，對自己能否勝任該層次教學做到心中有數；當課程進行12學時實驗后，對那些在實驗中確實存在困難的，不轉班已不能完成正常實驗任務的同學，重點是高層次班級學生向低層次班級轉班的學生，當然，對那些低層班級中實踐動手能力非常強的同學，同樣可提出轉班申請，這樣會使他們具有很強的成就感，從而形成一種你追我趕的學習氛圍，促進其共同進步。為保障正常的教學秩序，轉班一定要控制轉班學生的數量，建議轉班申請不要超過2次。

2.2 教學目標分層

教學目標的分層就是根據專業培養目標和課程教學大綱的基本要求和各層次學生的實際學習可能性，把不同層次的教學目標確定在不同層次學生的最佳發展區內。我們的目標是使每個學生的學習潛能都能夠得到發揮，使其盡可能地取得最大收獲和進步。對于基礎扎實的A層次同學，他們在完成教學大綱基本要求基礎上，可適當增加一些拔高的實驗項目和教師科研課題相關的實驗內容，以培養他們的創新能力、科研能力和解決實際問題的能力；對于基礎一般的B層次同學，在完成共同課程目標的基礎上，對指定的實驗項目附加一些思考題要求他們完成，鍛煉他們的實踐動手能力，對于基礎不夠扎實的C層次同學，僅要求完成本層的基本教學目標即可，重點是基礎知識的掌握，對于大綱之外的內容，教師可根據學生完成情況靈活增加。

2.3 實驗內容分層endprint

對于不同層次的學生完成的實驗項目是不同的，實驗項目依據課程結構進行設置，東北農業大學計算機科學與技術專業數據結構理論課程學時為48，實驗學時為24，實驗內容涵蓋線性表、棧和隊列、串、樹和二叉樹、圖、查找等章節，詳見表1。對于不同實驗項目依據難度分為驗證性實驗、設計性實驗和綜合性實驗。驗證性實驗主要用來驗證典型數據結構的邏輯定義，順序與鏈式物理存儲及基于不同存儲結構的插入、刪除、查找、賦值等基本運算；設計性實驗是在完成一個章節驗證性實驗基礎上，給定一個具體問題由學生去設計，比如在學習棧的相關知識后，可以讓學生設計一個數制轉換的程序，在學習隊列的相關知識后，完成約瑟夫環問題等；綜合性實驗覆蓋多個章節的知識點，重在考查學生運用所學知識解決實際問題的能力，由于學時限制，綜合性實驗相對較少，但我們在學期的期末開設數據結構與算法課程設計，要求學生完成一個完整的項目實訓，從而提高學生的實踐動手能力和解決實際問題的能力。

給定的實驗項目中，項目難度和適于的學生層次是不同的，例如線性表應用的項目要求A層和B層學生必須完成，C層學生在實際實驗過程中，有能力的學生可以選做，對于那些正確完成選做題目的學生給予表揚和加分獎勵，以提高他們實驗的積極性，從而提升其實踐動手能力，提高實驗教學質量。

2.4 分層評價

數據結構實驗在教學過程中采取分層分班的教學模式，不同層次學生的實驗項目與實驗難度是不同的，評價時也應取不同的評價標準，評價標準應科學、公正，這直接影響學生對課程的態度，也決定著分層次這種教學模式是否先進，是否值得進一步開展的衡量標準。

在分層教學具體實施過程中，教師應充分考慮各層次學生實驗項目的強度與難度，建議各層學生考核時采取不同的權重，難度越大權重越高。例如，A層、B層、C層學生的權重分別為1、0.9、0.8，即A層學生正確完成給定實驗項目，分數為該實驗項目分乘1；B層學生正確完成給定實驗項目，分數為該實驗項目分乘0.9，以此類推。各實驗項目若完成不完整，在乘以相應權重基礎上再根據情況酌情扣分，匯總各實驗項目得分、平時分及實驗報告分等，最終得到該學生的實驗成績得分。該評價方法兼顧學生層次與實驗難度，評價結果更具客觀性，同時也不會影響學生實驗的積極性。

3 分層次教學應注意的問題

1）層次的劃分方法。

層次的劃分是實施分層次教學的關鍵，分層是為了使各個層次的學生的潛能都能夠得到發揮，取得快速進步，每個學生必須了解每個層次的劃分原則，對自己的情況作充分評估，從而對號入座。我們教育工作者一定要對分層教學有清醒的認識，分層不是分級，不是給學生貼上等級標簽，不要讓學生的自尊心受到傷害，實現全體同學的共同進步是我們的目標。

2）教師的要求。

不同層次學生的教學目標、教學內容、進度安排都是不一樣的，這就對教師提出了更高的要求。首先對教師的要求就是對教學大綱、教材十分熟悉，此外，教師還要把握每個層次學生的特點，探索適合每個層次學生的教學方法，需經過多輪的教學反饋和總結，才能制定更加有效的教學方案。

3）考核與評價。

不同層次學生的教學目標不同，考核與評價標準也不一樣，考核與評價應科學、合理，要讓每個層次的學生感受到對自己成績的肯定，能夠讓他們信服，這樣才能調動學生實驗的積極性，促進全體學生的共同進步。

4 結語

采用分層次教學的模式，授課時不再以傳統的自然班為單位進行授課，而是考慮到學生的個性特點、專業基礎、接受能力等方面的差異，將學生分成不同的層次開展教學，實質是因人而異、因材施教，極大地調動了學生的學習積極性，增強了自信心，使學生在不斷溝通與交流過程中，相互促進，共同進步。從學生分層次教學實施效果來看，相比于傳統教學模式，學生的學習熱情更高，實驗效果更佳，教學質量更好。計算機專業實驗分層次教學還處于摸索階段，還有很多需進一步完善與改進的地方，層次劃分是否科學、教學目標制定是否合理等還需時間進行檢驗，還需不斷進行探索實踐，今后將繼續推進此項研究工作，切實提高計算機專業實驗教學的質量。

參考文獻：

[1]于希山.分層次教學模式的研究與實踐[D].大連：遼寧師范大學，2005.

[2]劉組淺談分層次教學[J].遼寧行政學院學報，2008（5）：125-127.

[3]呂秀霞.中等職業學校實施分層教學理論與實踐的探討[D].石家莊：河北師范大學，2008.

[4]楊慧.數據結構實驗教學改革探討[J].赤峰學院學報，2009（3）：189-190.

[5]常曉娟，王秀珍.數據結構課程的分層次教學模式[J].計算機教育，2012（20）：50-52.

[6]裴希山.分層次教學現狀調查研究[J].山西財經大學學報，2008（2）：59-62.

（編輯：趙廓）endprint