摘要：結(jié)合自主探究式課程教學(xué)的基本理念，對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程實(shí)驗(yàn)自主探究教學(xué)具體的實(shí)施過程進(jìn)行設(shè)計(jì)與探討。實(shí)踐證明，自主探究式的教學(xué)方法，不僅能為學(xué)生提供創(chuàng)新活動的條件和機(jī)會，也能有效引導(dǎo)學(xué)生掌握學(xué)習(xí)方法，對于培養(yǎng)學(xué)生的智力和能力，具有較明顯的作用。
　　關(guān)鍵詞：自主探究；教學(xué)方法；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
　　
　　在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的教學(xué)過程中，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生普遍存在“一聽就懂、一看就會、一做就怵”的現(xiàn)象。學(xué)生認(rèn)為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的內(nèi)容雖然抽象，但不難理解，然而，一旦他們接觸到實(shí)際問題，并需要設(shè)計(jì)算法時(shí)就會無從下手，上機(jī)調(diào)試程序?qū)W(xué)生來說就更困難。筆者認(rèn)為，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因有3個(gè)：1)學(xué)生應(yīng)進(jìn)一步建立程序設(shè)計(jì)的思想，通過實(shí)際訓(xùn)練，建立用計(jì)算機(jī)算法解決實(shí)際問題的思維模式。2)學(xué)生對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中的概念理解不夠。由于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程涉及大量概念及算法，理論性較強(qiáng)且高度抽象，如果學(xué)生似懂非懂，那么，很可能是沒有理解所學(xué)內(nèi)容。3)學(xué)生編寫算法解決實(shí)際問題的實(shí)踐不夠，沒有足夠編寫算法的感性認(rèn)識和體會。
　　數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)理論課程中所介紹的理論知識最終要轉(zhuǎn)化為提高學(xué)生編寫算法和上機(jī)調(diào)式程序的能力。毫無疑問，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程實(shí)驗(yàn)是學(xué)生加深理論知識理解、積累算法編寫經(jīng)驗(yàn)和提高動手能力的重要環(huán)節(jié)。課程實(shí)驗(yàn)采取學(xué)生自主探究式的教學(xué)模式，注重發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用，以學(xué)生主動探究解決實(shí)際問題為策略，使其理解并嘗試研究通過編寫算法解決實(shí)際問題所經(jīng)歷的探究過程，并在其原有的知識基礎(chǔ)和水平上一層層地建構(gòu)、累積新的知識和能力，掌握算法編寫的方法。
　　數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程具有實(shí)踐性和操作性強(qiáng)的特點(diǎn)，它為構(gòu)建以學(xué)生為主體的教學(xué)模式提供了便利條件。筆者正是在此基礎(chǔ)上，對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行改革，并開展學(xué)生自主探究式教學(xué)的實(shí)踐活動，實(shí)踐證明，教學(xué)效果良好，符合應(yīng)用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)要求。
　　
　　2數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程實(shí)驗(yàn)自主探究教學(xué)模式的構(gòu)建
　　
　　自主探究式教學(xué)的基本理念立足于建構(gòu)主義及主體教育的理論[1]，它以促進(jìn)學(xué)生個(gè)性發(fā)展為宗旨，以改變學(xué)生單純地、被動地接受知識為著眼點(diǎn)，構(gòu)建一種開放的學(xué)習(xí)環(huán)境，為學(xué)生提供一個(gè)多渠道獲取知識，并將學(xué)到的知識綜合應(yīng)用于實(shí)踐的機(jī)會。它在幫助學(xué)生進(jìn)行接受式間接學(xué)習(xí)的同時(shí)[2]，形成一種對知識的主動直接探索，以提高其解決實(shí)際問題的能力。
　　自主探究式教學(xué)模式具有一定的靈活性[3]，不同教學(xué)環(huán)節(jié)有所不同。筆者根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程實(shí)驗(yàn)自主探究教學(xué)模式，即將每個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程實(shí)驗(yàn)分成如下五個(gè)階段。第一階段為創(chuàng)設(shè)情境，確立目標(biāo)，激發(fā)動機(jī)；第二階段為組建團(tuán)隊(duì)，自主探究，制定方案；第三階段為編寫算法，上機(jī)調(diào)試，實(shí)踐體驗(yàn)；第四階段為反饋交流，啟發(fā)導(dǎo)學(xué)，解疑釋難；第五階段為歸納總結(jié)，鞏固提高，遷移應(yīng)用。
　　2.1創(chuàng)設(shè)情境，確立目標(biāo)，激發(fā)動機(jī)
　　根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程實(shí)驗(yàn)預(yù)先設(shè)定的自主探究課題如表1所示。結(jié)合理論課教學(xué)的內(nèi)容和時(shí)間，我們在不同的教學(xué)階段提出需要解決的問題，描述相應(yīng)問題在操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等實(shí)際場所的應(yīng)用，將往屆學(xué)生的優(yōu)秀軟件作品加以演示，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)及探究的動機(jī)。在此階段，教師對自主探究的課題的目的、背景資料、理論依據(jù)、技術(shù)方法、計(jì)劃和目標(biāo)等做主導(dǎo)性講解。比如，在學(xué)習(xí)完棧的內(nèi)容之后，在學(xué)習(xí)表達(dá)式求值課題之前，教師將Windows附件中的計(jì)算器加以演示，描述其功能，強(qiáng)調(diào)表達(dá)式求值問題是計(jì)算器中的核心問題，然后將往屆學(xué)生做的計(jì)算器軟件作品加以演示，引導(dǎo)學(xué)生在現(xiàn)有的知識體系中簡化計(jì)算器功能，明確需要完成的課題任務(wù)，利用棧實(shí)現(xiàn)表達(dá)式求值。
　　2.2組建團(tuán)隊(duì)，自主探究，制定方案
　　學(xué)生以3～4人為一個(gè)研究課題小組，自由組合并選出課題組長，各組學(xué)生有具體分工，在指定的時(shí)間內(nèi)完成課題的任務(wù)，這有利于學(xué)生在軟件這一行業(yè)中培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神。學(xué)生分組利用課余時(shí)間自主開展探究，通過圖書和網(wǎng)絡(luò)等途徑查找相關(guān)資料，寫出實(shí)施計(jì)劃，以小組為單位討論解決問題的可能方案。在這個(gè)階段，教師要鼓勵(lì)學(xué)生多思考，根據(jù)問題的難易程度給學(xué)生規(guī)定時(shí)限。在學(xué)生提出足夠多的方案后，教師可以讓各小組的代表匯報(bào)他們所提出的方案。之后，教師收集、匯總學(xué)生的方案，并給學(xué)生展示全部方案，讓學(xué)生用邏輯推理的方法淘汰不可能的方案，篩選出可能解決問題的方案。
　　2.3編寫算法，上機(jī)調(diào)試，實(shí)踐體驗(yàn)
　　根據(jù)確定的方案，學(xué)生編寫并擴(kuò)展相關(guān)算法，在此基礎(chǔ)上，將算法用計(jì)算機(jī)語言加以編程實(shí)現(xiàn)，并上機(jī)調(diào)試，同時(shí)，教師可精心組織一批數(shù)據(jù)進(jìn)行測試，不斷自主完善編寫的程序，直至它們能夠很好的解決問題。在這個(gè)階段，學(xué)生需要記錄編程調(diào)試過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)和出錯(cuò)信息，教師在這個(gè)階段需要有重點(diǎn)地抽查2～3個(gè)小組，并將其作為本次實(shí)驗(yàn)教學(xué)的指導(dǎo)對象，同時(shí)，對學(xué)生提出的疑問加以引導(dǎo)，鼓勵(lì)部分學(xué)生克服調(diào)試程序的畏難情緒，讓學(xué)生自主解決探究和解決在上機(jī)調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題，不斷積累編寫算法和調(diào)試程序的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。
　　2.4反饋交流，啟發(fā)導(dǎo)學(xué)，解疑釋難
　　針對上一階段學(xué)生自主探究所取得的成績、體會和問題，教師可選取有代表性的小組進(jìn)行反饋和交流，并通過交流進(jìn)一步啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生掌握理論知識、加強(qiáng)實(shí)踐能力，引導(dǎo)學(xué)生解決疑難問題。
　　2.5歸納總結(jié)，鞏固提高，遷移應(yīng)用
　　在實(shí)驗(yàn)完畢并得出結(jié)果后，學(xué)生需整理資料并撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。教師對各組的實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行初審，提出具體修改意見。各組學(xué)生修改和補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并使報(bào)告格式化、標(biāo)準(zhǔn)化，之后，正式提交，教師再次審查。教師根據(jù)情況評定成績，作為學(xué)生期末成績總評的依據(jù)，此外，教師要在課堂上組織學(xué)生交流實(shí)驗(yàn)感受及取得的成果，并將成果遷移應(yīng)用到一些類似的問題當(dāng)中去，達(dá)到舉一反三的效果。
　　
　　3數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程實(shí)驗(yàn)自主探究在人才培養(yǎng)過程中的作用
　　
　　3.1有利于學(xué)生的智力開發(fā)和能力培養(yǎng)
　　教學(xué)目的是要學(xué)生獲得知識，而更重要的是讓學(xué)生的智力得到發(fā)展。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程實(shí)驗(yàn)自主探究教學(xué)，從給定的算法到算法擴(kuò)展、從選題到實(shí)驗(yàn)報(bào)告及其交流的全過程，幾乎都是以學(xué)生為主體開展活動，教師僅僅在教學(xué)中負(fù)責(zé)組織、引導(dǎo)。研究方法和資料的查找、課程實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫等方面的訓(xùn)練，可以提高學(xué)生自學(xué)研究能力，并為其今后的學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)，因此，自主探究式的教學(xué)利于全面培養(yǎng)學(xué)生的智力和能力。
　　3.2可激發(fā)學(xué)生的求知欲和創(chuàng)造力
　　在教學(xué)中，教師應(yīng)采取相應(yīng)的改革措施，創(chuàng)設(shè)智力發(fā)展的環(huán)境與條件，用生動的實(shí)踐活動鞏固和強(qiáng)化學(xué)生的求知欲，激發(fā)學(xué)生的好奇心、興趣、想象力和創(chuàng)造力。因?yàn)榕d趣是學(xué)生求知的內(nèi)在動力，是創(chuàng)造的先導(dǎo)，同樣，想象在人的智力活動中也占有重要地位。學(xué)生對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程實(shí)驗(yàn)自主探究教學(xué)有興趣，正是因?yàn)樗芙鉀Q現(xiàn)實(shí)問題。許多學(xué)生原本就對軟件開發(fā)充滿好奇與想象，在學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程后，他們有了一定的算法理論基礎(chǔ)，可以根據(jù)自己的興趣，充分發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力，由此，他們可以對軟件開發(fā)進(jìn)行更深入的嘗試。
　　3.3有利于培養(yǎng)學(xué)生動手動腦、理論聯(lián)系實(shí)際的能力
　　數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程實(shí)驗(yàn)自主探究教學(xué)要求學(xué)生動手動腦，手腦并用，在學(xué)習(xí)中，學(xué)生既能應(yīng)用已掌握的知識，也能促進(jìn)其思維力、理解力和創(chuàng)造力的發(fā)展。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動中，學(xué)生動手編制相關(guān)應(yīng)用程序，掌握了使用相關(guān)編程工具的方法，反復(fù)實(shí)踐使他們理解了從不同角度實(shí)現(xiàn)同一算法的深刻內(nèi)涵。
　　3.4能培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神和協(xié)作意識。
　　學(xué)生積極參加數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程實(shí)驗(yàn)自主探究教學(xué)活動，培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)精神和協(xié)作意識。整個(gè)教學(xué)活動以小組為單位進(jìn)行，無論是在算法設(shè)計(jì)、上機(jī)編程，還是在查閱資料、撰寫和修改實(shí)驗(yàn)報(bào)告過程中，小組中的每個(gè)成員都要認(rèn)真參與，并配合組長的工作，體現(xiàn)團(tuán)隊(duì)精神和協(xié)作意識。當(dāng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告順利完成并通過教師驗(yàn)收時(shí)，學(xué)生內(nèi)心會充滿集體的成就感和榮譽(yù)感。
　　
　　
　　4對比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析
　　
　　針對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程實(shí)驗(yàn)自主探究式教學(xué)方法，筆者在校計(jì)算機(jī)與信息工程系進(jìn)行了分年級和分專業(yè)班級的比較實(shí)驗(yàn)，從中得到了期末理論課考試和上機(jī)測試兩方面實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。按照專業(yè)培養(yǎng)方案要求，每個(gè)年級和每個(gè)專業(yè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)總學(xué)時(shí)均為64學(xué)時(shí)，不同的是，我們在實(shí)驗(yàn)班采取了傳統(tǒng)理論課教學(xué)和實(shí)踐環(huán)節(jié)的自主探究相結(jié)合的方法，而對照班僅僅采取了傳統(tǒng)的教學(xué)方法。
　　4.1理論考試成績數(shù)據(jù)
　　數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)理論課考試采取閉卷考試方式，滿分100分，內(nèi)容包括選擇題、填空題、簡答題、計(jì)算題和算法設(shè)計(jì)題，每種題型各占總分的20%。期末理論考試擬在考察學(xué)生數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基本概念和基本方法的掌握情況。表2所列出的是2008年-2009年實(shí)驗(yàn)班和對照班理論考試成績的平均分、標(biāo)準(zhǔn)差、及格率和優(yōu)秀率。
　　從表2中可以看出每學(xué)期理論考試成績實(shí)驗(yàn)班比對照班平均成績高出5分左右，及格率高出5～8個(gè)百分點(diǎn)，優(yōu)秀率高出3個(gè)百分點(diǎn)左右，標(biāo)準(zhǔn)差低出2分左右。
　　4.2實(shí)踐能力測試數(shù)據(jù)
　　在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)踐能力測試中，我們準(zhǔn)備了50個(gè)小的算法設(shè)計(jì)問題，覆蓋了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表、樹、圖和集合的全部內(nèi)容，學(xué)生隨機(jī)抽取選題，要求利用1個(gè)小時(shí)的時(shí)間完成算法設(shè)計(jì)和上機(jī)調(diào)試任務(wù)。表3所列出的是2008—2009年中實(shí)驗(yàn)班和對照班實(shí)踐能力測試成績的平均分、標(biāo)準(zhǔn)差和及格率。
　　從表3中可以看出，在實(shí)踐能力測試成績中實(shí)驗(yàn)班比對照班平均成績高出10分左右，及格率高出2～14個(gè)百分點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)差低出9～15分左右，而且對照班標(biāo)準(zhǔn)差波動較大，實(shí)驗(yàn)班標(biāo)準(zhǔn)差相對平穩(wěn)。
　　由表2和表3的數(shù)據(jù)分析，我們可以得出結(jié)論：基于自主探究式學(xué)習(xí)對提高大部分學(xué)生學(xué)習(xí)成績，培養(yǎng)實(shí)踐動手能力有明顯促進(jìn)作用，隨著學(xué)生學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)的增多，學(xué)習(xí)效果愈加明顯。
　　
　　5結(jié)語
　　
　　在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程自主探究的教學(xué)實(shí)踐過程中，學(xué)生學(xué)會了將設(shè)計(jì)優(yōu)良算法與編程技巧結(jié)合起來，同時(shí)，也提高了綜合運(yùn)用所學(xué)知識獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力。課程教學(xué)的改革與實(shí)踐結(jié)果證明，貫穿于教學(xué)環(huán)節(jié)的自主探究式教學(xué)，能使理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)有機(jī)整合，它有利于學(xué)生的智力開發(fā)和能力培養(yǎng)，可激發(fā)學(xué)生的求知欲和創(chuàng)造力，有利于培養(yǎng)學(xué)生動手動腦、理論聯(lián)系實(shí)際的能力，能培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神和協(xié)作意識，從而提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
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