摘要：本文針對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程概念多、內(nèi)容廣、基本原理和算法較抽象，教學(xué)和學(xué)習(xí)的難度大，學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力差的特點(diǎn)，提出了采用 “問題—探究”的教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；“問題—探究”教學(xué)模式；知識(shí)主題

中圖分類號(hào)：TP311.12文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672-5913（2007）08-0041-04

Abstract： There are lots of concepts and contents in the course of data structure. Its basic principles and algorithms are abstract. In addition， some students do not have enough creativity and the ability of practice. So the course is difficult to teach or to study. With these problems in mind， this text puts forward the teaching model of problem-inquiry.

KeyWords：data structure；problem-inquiry teaching model； knowledge topic

1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的特點(diǎn)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是高等學(xué)校計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門必修的核心課程，不僅是程序設(shè)計(jì)的重要理論技術(shù)基礎(chǔ)，而且是設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)編譯程序、數(shù)據(jù)庫程序、操作系統(tǒng)等系統(tǒng)程序和大型應(yīng)用程序的重要基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的目的和任務(wù)是使學(xué)生能夠根據(jù)實(shí)際問題的需要選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，提高編寫軟件和提高運(yùn)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解決實(shí)際問題的能力，并為后續(xù)軟件課程提供必要的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容廣、概念多、難度大、算法編寫復(fù)雜、具有很強(qiáng)的抽象性、靈活性和技巧性，因此造成了課程的教學(xué)難度大，學(xué)生的學(xué)習(xí)難度也大。

2 傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的弊端

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)方法注重以“知識(shí)點(diǎn)”構(gòu)建知識(shí)體系，重視循序漸進(jìn)的教學(xué)模式。采用 “傳遞—接受”的教學(xué)模式，即五段教學(xué)法（復(fù)習(xí)舊課、導(dǎo)入新課、講解新知、聯(lián)系鞏固、布置作業(yè)），采用替代式教學(xué)策略，即教師講，學(xué)生聽，教師牽著學(xué)生的鼻子走，學(xué)生極其被動(dòng)的學(xué)習(xí)，投入的智力活動(dòng)和實(shí)踐活動(dòng)少。教學(xué)過程中，缺少令學(xué)生自主、探索性學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。不利于學(xué)生積極性、主動(dòng)性的發(fā)揮和創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力的培養(yǎng)。這種教學(xué)方法存在的缺點(diǎn)如下：

（1）以教師為中心，學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)，忽視了學(xué)生的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造性；

（2）按照固有的邏輯順序，各知識(shí)點(diǎn)零散的講解，教學(xué)內(nèi)容抽象而凌亂，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣，無法將知識(shí)融會(huì)貫通，不知道綜合運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題；

（3）傳統(tǒng)的“填鴨式”教學(xué)，學(xué)生不能很好地參與教學(xué)活動(dòng)，忽視激發(fā)學(xué)生思維，忽視學(xué)生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)；

在傳統(tǒng)的教學(xué)模式上，許多學(xué)生感覺書上內(nèi)容很難聽懂，即使聽懂了，一旦自己動(dòng)手編寫算法，便覺無從下手，寫出的算法結(jié)構(gòu)不清晰，效率低。高分低能的現(xiàn)象普遍存在，學(xué)生缺乏實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)造能力。為改變這種現(xiàn)象，改革傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)模式勢在必行。

3“問題—探究”教學(xué)模式的提出

3.1 “問題—探究”教學(xué)模式的概述

“問題—探究”教學(xué)模式是在“問題解決”教學(xué)模式發(fā)展的基礎(chǔ)上，吸收當(dāng)今構(gòu)建主義的教育思想，借鑒探究性學(xué)習(xí)的方法建立起來的一種富有活力的教學(xué)模式。該模式“以問題為紐帶，以探究為核心”，使學(xué)生在提出問題、分析問題、解決問題的探究過程中，通過高水平的思維來學(xué)習(xí)，基于問題的解決來建構(gòu)知識(shí)、發(fā)展智力、提高能力。它的教學(xué)思路強(qiáng)調(diào)為學(xué)生提供一個(gè)完整、真實(shí)的問題背景，以此為支撐物啟動(dòng)教學(xué)，使學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)的需要。

“問題—探究”教學(xué)模式打破了傳統(tǒng)教學(xué)中的基本五段式教學(xué)，提出了新的教學(xué)操作程序，設(shè)置問題情境、提出問題——學(xué)生探究、尋求問題答案——提出解決問題的方法——教師給出解決問題的方法——實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證解決方法——交流和評(píng)價(jià)，使學(xué)生從狹窄、單一、被動(dòng)的學(xué)習(xí)方式走向廣闊、豐富、具體、主動(dòng)的學(xué)習(xí)空間，成為學(xué)習(xí)的主人，學(xué)生的思維能力、創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力得到有力的培養(yǎng)。

3.2 “問題—探究”教學(xué)模式的優(yōu)勢

“問題—探究”教學(xué)模式的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：

（1）激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生的學(xué)習(xí)變“被動(dòng)”為“主動(dòng)”；

（2）優(yōu)化了課堂教學(xué)、提高了教學(xué)效率，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性；

（3）教師是幫助者、促進(jìn)者，而不是知識(shí)的灌輸者，從而激發(fā)了學(xué)生的內(nèi)部學(xué)習(xí)動(dòng)力，學(xué)生積極主動(dòng)地參加整個(gè)教學(xué)過程，增強(qiáng)了他們的成功感和自信心，提高了教學(xué)質(zhì)量；

（4）有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力；

（5）有利于培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。

4 “問題—探究”教學(xué)模式在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中的運(yùn)用

4.1 “問題—探究”教學(xué)模式的操作流程

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”大部分是經(jīng)典算法的學(xué)習(xí)，采用“問題—探究”的教學(xué)模式旨在將抽象、枯燥的算法置于有趣的問題情境中，增加學(xué)習(xí)的趣味性，加強(qiáng)算法設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)過程和實(shí)際應(yīng)用能力的培養(yǎng)過程，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力?！皢栴}—探究”教學(xué)模式主要有六個(gè)環(huán)節(jié)：設(shè)置問題情境、提出問題，學(xué)生思考、討論，提出解決問題的方法，教師給出解決問題的方法，驗(yàn)證解決問題的方法，交流、評(píng)價(jià)。在六個(gè)環(huán)節(jié)中，設(shè)置問題情境、提出問題是非常重要的，教師必須分析各教學(xué)單元的教學(xué)目標(biāo)，確定必須學(xué)習(xí)和掌握的知識(shí)“主題”，確定為達(dá)到規(guī)定的教學(xué)目標(biāo)所需的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)順序。通過教學(xué)目標(biāo)的分析，選出當(dāng)前所學(xué)知識(shí)中的基本概念、基本原理和基本過程作為知識(shí)主題，然后將這些知識(shí)主題隱含在一個(gè)個(gè)的問題中。設(shè)計(jì)的問題考慮大多數(shù)學(xué)生所具有的知識(shí)水平和解決問題的能力，每次課的問題不宜太大、難易適中，具有可操作性、合理性。一個(gè)“好”的問題具有較強(qiáng)的思維啟發(fā)性和調(diào)動(dòng)探究的意識(shí)。學(xué)生對(duì)教師提供的問題進(jìn)行思考、探究，收集資料，并產(chǎn)生一些初步的想法，然后通過與教師和同學(xué)的交流、討論，利用自己已掌握的信息來推導(dǎo)該問題的解。以90分鐘作為一教學(xué)時(shí)間單元，如何在90分鐘課堂內(nèi)實(shí)現(xiàn)“問題—探究”教學(xué)模式，具體操作流程見圖4.1所示。

當(dāng)然，為了提高教學(xué)的課堂效率，充分利用課堂90分鐘的時(shí)間，教師應(yīng)該首先把下一堂課所涉及的學(xué)習(xí)內(nèi)容提前告知學(xué)生，（可以利用課堂10分鐘時(shí)間或通過網(wǎng)上交流進(jìn)行布置），讓學(xué)生有充足的時(shí)間收集相關(guān)的信息，（到圖書館查閱資料，或通過因特網(wǎng)收集信息）。

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)內(nèi)容主要由“線性表、棧和隊(duì)列、串、數(shù)組和廣義表、二叉樹、圖、查找、排序”八部分組成，各部分的知識(shí)結(jié)構(gòu)見表4.1所示。

4.2 案例分析

教學(xué)目標(biāo)：棧、隊(duì)列的綜合應(yīng)用。理解棧和隊(duì)列的定義、特征，掌握在兩種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)上棧和隊(duì)列所施加的基本運(yùn)算的實(shí)現(xiàn)。

時(shí)間安排：90分鐘

問題設(shè)置：停車場管理。設(shè)停車場內(nèi)只有一個(gè)可停放幾輛汽車的狹長通道，且只有一個(gè)大門可供汽車進(jìn)出。汽車在停車場內(nèi)按車輛到達(dá)時(shí)的先后順序，依次由北向南排列（大門在最南端，最先到達(dá)的第一輛車停放在車場的最北端），若車場內(nèi)已停滿幾輛汽車，則后來的汽車只能在門外的便道上等候，一旦停車場內(nèi)有車開走，則排在便道上的第一輛車即可開入；當(dāng)停車場內(nèi)某輛車要離開時(shí)，由于停車場是狹長的通道，在它之后開入車場的車輛必須先退出車場為它讓路，待該輛車開出大門外后，為它讓路的車輛再按原來次序進(jìn)入車場。在這里假設(shè)汽車不能從便道上開走。見圖4.2所示。試設(shè)計(jì)一個(gè)停車場管理程序。

問題探討：學(xué)生課后通過到圖書館查閱資料，或通過互聯(lián)網(wǎng)搜索相關(guān)信息，尋求解題的方法。

教師略講：棧、隊(duì)列的特點(diǎn)，棧、隊(duì)列的存儲(chǔ)方式，及在存儲(chǔ)方式上插入和刪除算法的實(shí)現(xiàn)。

學(xué)生討論：將學(xué)生分組，根據(jù)課外查詢到的資料，討論解決問題的方法，然后提出本組的想法。

教師精講：

（1）分析各分小組提出的方法的可行性和合理性；

（2）分析該問題，給出一種解題的方法；

分析：汽車在停車場內(nèi)進(jìn)出是按照棧的運(yùn)算方式來實(shí)現(xiàn)的，棧的特點(diǎn)先進(jìn)后出，先到的先進(jìn)停車場，停車場內(nèi)為某輛汽車讓路，也是按棧的方式進(jìn)行，汽車在便道上等候是按隊(duì)列的方式進(jìn)行的。因此，將停車場設(shè)計(jì)成一個(gè)棧，便道設(shè)計(jì)成一個(gè)隊(duì)列。棧采用順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，隊(duì)列用鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)。另外，為便于停車場里汽車為要出大門的汽車讓道，設(shè)計(jì)一個(gè)臨時(shí)棧，也采用順序結(jié)構(gòu)。

（3）存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)定義：

#definestacksize20/*順序棧定義*/

typedef struct

{ int *base;

int *top;

int stacksize;

}park_stack;

typedefstruct qnode/*鏈隊(duì)定義*/

{ int data;

struct qnode *next;

}qnode，*queueptr;

typedef struct

{ queueptr front;

queueptr rear;

}linkqueue;

（4）管理算法的描述

① 接受命令和車號(hào)，若是汽車要進(jìn)入停車場，先判斷停車場棧是否滿，若不滿則汽車進(jìn)入，入棧，否則汽車進(jìn)入便道等待；

② 若是汽車要離開停車場，將停車場棧上前若干輛車進(jìn)入臨時(shí)棧，為該汽車讓道，車出停車場棧后，臨時(shí)棧的車入停車場棧，再看便道上是否有車等待，隊(duì)列是否為空，若不為空，有車等待，從對(duì)頭取出汽車號(hào)，讓該車進(jìn)入停車場棧；

③ 重復(fù)①、②，直到接受退出命令。

（5）管理程序（略）

（6）布置下一次課的問題。

課后要求：（1）驗(yàn)證管理程序；

（2）經(jīng)驗(yàn)交流；

（3）收集資料，探究下一次課的問題的解決方法。

5 結(jié)論

如何調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、理解能力、實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，是教師教學(xué)的主要任務(wù)?！皢栴}—探究”教學(xué)模式為此提供了有力的手段。根據(jù)筆者多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，采用“問題—探究”教學(xué)模式的教學(xué)班級(jí)比采用傳統(tǒng)教學(xué)模式教學(xué)的班級(jí)的學(xué)生具有更活躍的思維、更強(qiáng)的解決問題和實(shí)踐動(dòng)手能力。同時(shí)，采用“問題—探究”教學(xué)模式教學(xué)，對(duì)教師也是一個(gè)挑戰(zhàn)，教師的角色發(fā)生了改變，它對(duì)教師提出了更高的要求。

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作者簡介：鄧會(huì)敏(1976-)，女，碩士，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，數(shù)據(jù)庫技術(shù)，軟件工程，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

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