楊關+許進忠+吳志剛

摘 要 針對數據結構課程在教與學過程中存在的突出問題，本文提出了瀑布式教學理念。理念以提高學生的學習興趣為前提和基礎，以培養(yǎng)學生的自主學習能力、實踐能力和創(chuàng)新思維為教學目標。經過多年的實踐，在數據結構等多門課程教學中對大面積提高教學水平與教學質量等方面效果顯著。

關鍵詞 教學理念 瀑布模型 認知結構 教學質量

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

Exploration and Practice of Waterfall Teaching

Philosophy in the Data Structure

YANG Guan， XU Jinzhong， WU Zhigang

（School of Computer Science， Zhongyuan University of Technology， Zhengzhou， He'nan 450007）

Abstract For outstanding issues existing in the process of "Data Structures" course teaching and learning， this paper presents a waterfall teaching philosophy. The ideas are to improve students' interest as the premise and foundation， to foster students' self-learning ability， practical ability and creative thinking teaching goals. After years of practice， teaching courses in multiple data structures in a large area to improve the standard of teaching and the quality of teaching and other aspects of the effect is significant.

Key words teaching philosophy； waterfall model； cognitive structure； teaching quality

1 問題的提出

數據結構是計算機科學與技術專業(yè)的一門核心專業(yè)基礎課，既具有較強的理論性和抽象性，又有很強的實踐性，對培養(yǎng)、鍛煉學生抽象思維、創(chuàng)新思維和實踐能力起著十分重要的作用。也正是由于這些內在特征，使得數據結構在實際教學中存在一些亟待解決的問題，“難教難學”是廣大師生的共識，比如，任課教師常常抱怨“付出巨大心血，卻依然得不到學生的認可”，學生常常反映“雖然努力聽課、做題，卻收效甚微”。因此，任課教師必須認真思考如何改革教學方法和教學手段，使抽象的理論具體化、復雜的內容簡單化，便于學生理解、掌握，促進他們能夠學以致用，才能使其學習的積極性和主動性持之以恒。

基于上述想法，筆者所在課程組通過查閱大量的文獻資料，探索出了基于瀑布模型的教學理念，它以現代教育心理學、認知心理學為基礎，從分析學生所關心的（知識考核-“應試”）與所感興趣的（知識應用）內容入手，針對課程知識點類型和特點，利用現代教育技術，靈活采用多種教學方法，實施有效的教學。經過多年的教學實踐，在數據結構等多門課程教學中對大面積提高教學水平與教學質量、培養(yǎng)學生的自主學習能力、實踐能力和創(chuàng)新思維等方面取得顯著效果。

2 “以學生為本”構建瀑布式教學理念

由于數據結構本身的抽象性和實踐性，若只講理論知識，一方面學生會感覺講授內容空洞、枯燥、乏味；另一方面，由于缺少必要動作技能的培養(yǎng)和鍛煉，學生課堂上能理解知識內容，但在課下卻不會做題、在實際問題中不會靈活地運用，因而，逐漸失去學習的興趣。

鑒于上述問題，課題組通過長期的調研與分析發(fā)現：一般而言，學生學習一門課的直接心理效應表現在兩方面：一是如何輕松通過考試；二是學習這門課程今后有何用，又如何應用，即在什么環(huán)境下如何運用所學的知識去解決實際問題。前者是學生所關心的，后者是學生的興趣所在，抓住學生的學習心理需求，上述問題就比較容易解決。

圖1 “兩應”教學理念的瀑布模型（體系結構）

據此，在整個教學過程中，我們始終堅持“以學生為本”的教育理念，尊重學生的個人興趣和愛好，想學生所想，構建了符合學生學習心理和認知規(guī)律的瀑布式教學理念。理念針對計算機專業(yè)大部分課程的教學內容以及學生學習過程具有明顯的有序遞進性和反復性，將學生的認知心理、認知規(guī)律與計算機學科領域中軟件工程的原理和方法有機結合，借助現代教育技術，靈活采用多種教學方法和手段進行教學。在實施過程中，始終以興趣為向導，積極引導學生主動參與、勤于思考、積極探究， 其體系結構圖1所示。

（1）知識的探討與理解：理念以現代教育心理學和認知心理學為理論基礎，針對課程知識點類型和特點，靈活采用多種教學模式，講解、探討新知識，不僅讓學生知其然，而且要知其所以然，建立新舊知識的關聯性，促進學生認知結構的形成與發(fā)展；同時，通過具體的教學內容，向學生展示、講解、示范認知策略，進行認知策略的初步學習和訓練。知識意義的習得是學生各種技能的形成、智力發(fā)展和各方面素質提高的前提和基礎。本階段知識的有效獲取是后續(xù)階段“應試”環(huán)節(jié)和“應用”環(huán)節(jié)得以成功實施的關鍵。

（2）“應試”環(huán)節(jié)：適量的習題對幫助學生及時鞏固、加深理解所學知識是十分必要的，也是教學的一個重要環(huán)節(jié)。本階段以經典試題為媒介，從不同的角度、以不同的方式分析、講解知識點及其應用，使學生進一步理解、鞏固所學知識，進一步擴充、深化認知結構，增強知識的保持效果；同時，通過具體的教學內容，向學生解釋、示范認知策略，讓學生學習領會解題思路和解題技巧，提高學習興趣和積極性。課前精心準備適量的經典試題是實現這一環(huán)節(jié)的前提，引導學生積極思考是其關鍵。endprint

（3）“應用”環(huán)節(jié)：學以致用是大學生感興趣的話題，普通大學的學生在知識、能力與素質等方面不同于重點院校學生，需要在引導與示范才能更好地理解、應用知識。通過對典型應用問題的分析、探究與解答，促進學生加深理解所學知識，能靈活運用所學知識，學會分析問題、解決問題。其間鼓勵學生敏于觀察、勤于思考、敢于質疑，勇于創(chuàng)新等思維活動貫穿其中，培養(yǎng)學生類比、歸納和概括能力，使其所學知識和技能得以應用和遷移。

這一環(huán)節(jié)需要在上課前將事先準備好的典型教學實例或案例，并以課外作業(yè)或實習題的方式布置給學生。這樣做的目的，一是讓學生帶著問題去學習（任務驅動）；二是節(jié)省課堂時間）。在具體教學中，可以采用“問題-探究”式、類比歸納法、啟發(fā)式等多種教學模式相結合，效果更好。

多年的實踐證明，學生非常喜歡這種教學方式，這既能突出學生在教學活動中的主體地位，又能充分調動學生學習的主動性、積極性，有利于加強學生的自主學習能力、分析解決問題的實踐能力；也有利于學生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)以及學生個性的全面發(fā)展。借用現代教育家邰爽秋的話說，這符合以學生為中心，重視學生的興趣和個性的全面發(fā)展的學生本位教育思想。

3 瀑布式教學理念的主要教學模式

瀑布式教學理念成功實施的關鍵在于教學實踐中靈活采用多種教學方法和手段，它要求以吸引學生的注意力、提高其興趣為前提，鼓勵學生積極參與，敏于觀察，勤于思考，敢于質疑，勇于創(chuàng)新，教師重在及時引導、釋疑和評價，師生必須互動起來。教學理念中各個環(huán)節(jié)都要避免灌輸式教學。

“應試”環(huán)節(jié)不是傳授給學生應試的方法，更不是代以講解試題，而是以試題為媒介，通過分析知識的考核目的和考查方式，讓學生從不同的角度，以不同的方式領會知識的本質特征及其內涵，最終達到靈活掌握知識的目的?！皯谩杯h(huán)節(jié)不是將知識的應用簡單地呈現給學生，而是以學生靈活掌握知識為前提和基礎，通過典型的應用實例的剖析，引導學生利用自身的知識結構和技能去積極主動地分析問題、解決問題，進而能夠運用所學知識去解決同類或類似問題，做到舉一反三。另外，由于數據結構具有理論的抽象性，算法的復雜性等顯著特征，即需要把抽象的理論具體化、復雜的問題簡單化，也需要由理論向實踐轉化的中間環(huán)節(jié)。很顯然，傳統(tǒng)的灌輸式教學方式無法滿足這些需求，因此，應盡量靈活采用多種教學方式和教學手段。在實際教學中，我們采用以“問題-探究”式和類比歸納式為主，啟發(fā)式等多種方式為輔的集成教學模式。這種模式能將抽象、復雜甚至枯燥的理論、算法融于有趣的問題情境中，增加學生學習的趣味性，有助于培養(yǎng)學生的算法設計能力，分析問題、解決問題的實踐能力和創(chuàng)新精神。

在這種輕松、愉快、民主的氛圍中，學生有心理安全感，沒有外界壓力，其智力能得到有效的發(fā)揮，其個性心理特征也能得到充分的展示：積極思考、敢于大膽質疑，產生創(chuàng)新的情感和行動，進而養(yǎng)成一種敏于觀察、深于思考、勇于質疑的行為習慣，強化一種廣于聯想、精于比較的創(chuàng)新思維方式。

4 瀑布式教學理念在數據結構課堂教學中的應用

課程組以我校計算機學院、信息商務學院計算機系等院系的學生為研究對象，研究分析瀑布式教學理念對數據結構課堂教學的影響作用。教學班分為實驗班和普通班，在實驗班教學實踐中引入瀑布式教學理念，并與普通班進行對比、分析。多年的教學實踐證明，瀑布式教學理念在數據結構課程教學中取得明顯效果，主要表現在三方面：一是實驗班學生的學習興趣、積極性得到很大的提高，學生的學習成績也得到明顯的提高；二是實驗班學生的分析問題、解決問題的能力以及創(chuàng)新思維能力普遍得到不同程度的提高；三是教師的教學水平及教學效果得到學生和專家的廣泛認可。

5 結語

瀑布式教學理念以滿足學生的學習心理需求為前提，以培養(yǎng)學生學會獲取知識和應用知識去分析問題、解決問題的實踐能力為目的，在數據結構、算法設計與分析等理論與實踐緊密結合的課程中教學效果顯著，推廣到數據庫、操作系統(tǒng)等多門課程中也取得明顯效果。這說明瀑布式教學理念在大面積提高教學水平、教學質量以及培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的實踐能力等方面具有重要的使用價值，值得進一步研究。

項目來源：2012年河南省信息技術教育重點研究項目（ITE12020）

參考文獻

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