数据结构课程实验自主探究教学模式的探索与实践.docx

          “数据结构”课程实验自主探究教学模式的探索与实践                    丰洪才，夏祥胜，左翠华(武汉工业学院计算机与信息工程系，湖北武汉430023)摘要：结合自主探究式课程教学的基本理念，对数据结构课程实验自主探究教学具体的实施过程进行设计与探讨实践证明，自主探究式的教学方法，不仅能为学生提供创新活动的条件和机会，也能有效引导学生掌握学习方法，对于培养学生的智力和能力，具有较明显的作用关键词：自主探究；教学方法；数据结构在数据结构的教学过程中，我们发现学生普遍存在“一听就懂、一看就会、一做就怵”的现象学生认为数据结构课程的内容虽然抽象，但不难理解，然而，一旦他们接触到实际问题，并需要设计算法时就会无从下手，上机调试程序对学生来说就更困难笔者认为，产生这一现象的原因有3个：1）学生应进一步建立程序设计的思想，通过实际训练，建立用计算机算法解[来自wwW.lw5u.cOm]决实际问题的思维模式2）学生对数据结构课程中的概念理解不够由于数据结构课程涉及大量概念及算法，理论性较强且高度抽象，如果学生似懂非懂，那么，很可能是没有理解所学内容3）学生编写算法解决实际问题的实践不够，没有足够编写算法的感性认识和体会。

数据结构理论课程中所介绍的理论知识最终要转化为提高学生编写算法和上机调式程序的能力毫无疑问，数据结构课程实验是学生加深理论知识理解、积累算法编写经验和提高动手能力的重要环节课程实验采取学生自主探究式的教学模式，注重发挥教师的主导作用和学生的主体作用，以学生主动探究解决实际问题为策略，使其理解并尝试研究通过编写算法解决实际问题所经历的探究过程，并在其原有的知识基础和水平上一层层地建构、累积新的知识和能力，掌握算法编写的方法数据结构课程具有实践性和操作性强的特点，它为构建以学生为主体的教学模式提供了便利条件笔者正是在此基础上，对数据结构课程实践教学进行改革，并开展学生自主探究式教学的实践活动，实践证明，教学效果良好，符合应用型创新人才的培养要求2数据结构课程实验自主探究教学模式的构建自主探究式教学的基本理念立足于建构主义及主体教育的理论，它以促进学生个性发展为宗旨，以改变学生单纯地、被动地接受知识为着眼点，构建一种开放的学习环境，为学生提供一个多渠道获取知识，并将学到的知识综合应用于实践的机会它在帮助学生进行接受式间接学习的同时，形成一种对知识的主动直接探索，以提高其解决实际问题的能力自主探究式教学模式具有一定的灵活性[3]，不同教学环节有所不同。

笔者根据数据结构课程实验的特点，设计了数据结构课程实验自主探究教学模式，即将每个数据结构课程实验分成如下五个阶段第一阶段为创设情境，确立目标，激发动机；第二阶段为组建团队，自主探究，制定方案；第三阶段为编写算法，上机调试，实践体验；第四阶段为反馈交流，启发导学，解疑释难；第五阶段为归纳总结，巩固提高，迁移应用2.1 创设情境，确立目标，激发动机根据数据结构课程实验预先设定的自主探究课题如表1所示结合理论课教学的内容和时间，我们在不同的教学阶段提出需要解决的问题，描述相应问题在操作系统、数据库、计算机网络等实际场所的应用，将往届学生的优秀软件作品加以演示，激发学生学习及探究的动机在此阶段，教师对自主探究的课题的目的、背景资料、理论依据、技术方法、计划和目标等做主导性讲解比如，在学习完栈的内容之后，在学习表达式求值课题之前，教师将Windows附件中的计算器加以演示，描述其功能，强调表达式求值问题是计算器中的核心问题，然后将往届学生做的计算器软件作品加以演示，引导学生在现有的知识体系中简化计算器功能，明确需要完成的课题任务，利用栈实现表达式求值2.2组建团队，自主探究，制定方案学生以3～4人为一个研究课题小组，自由组合并选出课题组长，各组学生有具体分工，在指定的时间内完成课题的任务，这有利于学生在软件这一行业中培养团队合作精神。

学生分组利用课余时间自主开展探究，通过图书和网络等途径查找相关资料，写出实施计划，以小组为单位讨论解决问题的可能方案在这个阶段，教师要鼓励学生多思考，根据问题的难易程度给学生规定时限在学生提出足够多的方案后，教师可以让各小组的代表汇报他们所提出的方案之后，教师收集、汇总学生的方案，并给学生展示全部方案，让学生用逻辑推理的方法淘汰不可能的方案，筛选出可能解决问题的方案2.3编写算法，上机调试，实践体验根据确定的方案，学生编写并扩展相关算法，在此基础上，将算法用计算机语言加以编程实现，并上机调试，同时，教师可精心组织一批数据进行测试，不断自主完善编写的程序，直至它们能够很好的解决问题在这个阶段，学生需要记录编程调试过程中的相关数据和出错信息，教师在这个阶段需要有重点地抽查2～3个小组，并将其作为本次实验教学的指导对象，同时，对学生提出的疑问加以引导，鼓励部分学生克服调试程序的畏难情绪，让学生自主解决探究和解决在上机调试过程中出现的问题，不断积累编写算法和调试程序的经验教训2.4反馈交流，启发导学，解疑释难针对上一阶段学生自主探究所取得的成绩、体会和问题，教师可选取有代表性的小组进行反馈和交流，并通过交流进一步启发引导学生掌握理论知识、加强实践能力，引导学生解决疑难问题。

2.5归纳总结，巩固提高，迁移应用在实验完毕并得出结果后，学生需整理资料并撰写实验报告教师对各组的实验报告进行初审，提出具体修改意见各组学生修改和补充实验报告，并使报告格式化、标准化，之后，正式提交，教师再次审查教师根据情况评定成绩，作为学生期末成绩总评的依据，此外，教师要在课堂上组织学生交流实验感受及取得的成果，并将成果迁移应用到一些类似的问题当中去，达到举一反三的效果3 数据结构课程实验自主探究在人才培养过程中的作用3.1 有利于学生的智力开发和能力培养教学目的是要学生获得知识，而更重要的是让学生的智力得到发展数据结构课程实验自主探究教学，从给定的算法到算法扩展、从选题到实验报告及其交流的全过程，几乎都是以学生为主体开展活动，教师仅仅在教学中负责组织、引导研究方法和资料的查找、课程实验报告撰写等方面的训练，可以提高学生自学研究能力，并为其今后的学习打下了基础，因此，自主探究式的教学利于全面培养学生的智力和能力3.2可激发学生的求知欲和创造力在教学中，教师应采取相应的改革措施，创设智力发展的环境与条件，用生动的实践活动巩固和强化学生的求知欲，激发学生的好奇心、兴趣、想象力和创造力因为兴趣是学生求知的内在动力，是创造的先导，同样，想象在人的智力活动中也占有重要地位。

学生对数据结构课程实验自主探究教学有兴趣，正是因为它能解决现实问题许多学生原本就对软件开发充满好奇与想象，在学习数据结构课程后，他们有了一定的算法理论基础，可以根据自己的兴趣，充分发挥想象力和创造力，由此，他们可以对软件开发进行更深入的尝试3.3有利于培养学生动手动脑、理论联系实际的能力[来自Www.L] 数据结构课程实验自主探究教学要求学生动手动脑，手脑并用，在学习中，学生既能应用已掌握的知识，也能促进其思维力、理解力和创造力的发展在实验教学活动中，学生动手编制相关应用程序，掌握了使用相关编程工具的方法，反复实践使他们理解了从不同角度实现同一算法的深刻内涵3.4能培养学生的团队精神和协作意识学生积极参加数据结构课程实验自主探究教学活动，培养了团队精神和协作意识整个教学活动以小组为单位进行，无论是在算法设计、上机编程，还是在查阅资料、撰写和修改实验报告过程中，小组中的每个成员都要认真参与，并配合组长的工作，体现团队精神和协作意识当实验报告顺利完成并通过教师验收时，学生内心会充满集体的成就感和荣誉感4对比实验数据及分析针对数据结构课程实验自主探究式教学方法，笔者在校计算机与信息工程系进行了分年级和分专业班级的比较实验，从中得到了期末理论课考试和上机测试两方面实验统计数据。

按照专业培养方案要求，每个年级和每个专业数据结构总学时均为64学时，不同的是，我们在实验班采取了传统理论课教学和实践环节的自主探究相结合的方法，而对照班仅仅采取了传统的教学方法4.1 理论考试成绩数据数据结构理论课考试采取闭卷考试方式，满分100分，内容包括选择题、填空题、简答题、计算题和算法设计题，每种题型各占总分的20%期末理论考试拟在考察学生数据结构基本概念和基本方法的掌握情况表2所列出的是2008年-2009年实验班和对照班理论考试成绩的平均分、标准差、及格率和优秀率从表2中可以看出每学期理论考试成绩实验班比对照班平均成绩高出5分左右，及格率高出5～8个百分点，优秀率高出3个百分点左右，标准差低出2分左右4.2实践能力测试数据在数据结构实践能力测试中，我们准备了50个小的算法设计问题，覆盖了数据结构表、树、图和集合的全部内容，学生随机抽取选题，要求利用1个小时的时间完成算法设计和上机调试任务表3所列出的是2008-2009年中实验班和对照班实践能力测试成绩的平均分、标准差和及格率从表3中可以看出，在实践能力测试成绩中实验班比对照班平均成绩高出10分左右，及格率高出2～14个百分点，标准差低出9～15分左右，而且对照班标准差波动较大，实验班标准差相对平稳。

由表2和表3的数据分析，我们可以得出结论：基于自主探究式学习对提高大部分学生学习成绩，培养实践动手能力有明显促进作用，随着学生学习经验的增多，学习效果愈加明显5结语在数据结构课程自主探究的教学实践过程中，学生学会了将设计优良算法与编程技巧结合起来，同时，也提高了综合运用所学知识独立解决实际问题的能力课程教学的改革与实践结果证明，贯穿于教学环节的自主探究式教学，能使理论教学与实验教学有机整合，它有利于学生的智力开发和能力培养，可激发学生的求知欲和创造力，有利于培养学生动手动脑、理论联系实际的能力，能培养学生的团队精神和协作意识，从而提高学生解决实际问题的能力  -全文完-。