論文關鍵詞:數據結構 建構式教育理論 理論教學 實踐教學

論文摘要:在建構式教育理論的指導下,以就業需求為目標,針對數據結構教學中教與學目標不明、學習信心和動力不足、編程基礎薄弱等問題,提出建構式的數據結構教學方法,在實際教學中取得較好的教學效果,這些措施也可作為其他計算機專業課程教學的參考。
近年來,在產業界急需大量軟件開發人員的情況下,普通本科院校計算機專業學生的就業率持續走低。網絡、報紙等媒體對計算機本科教育現狀多有批評,甚至出現了大學不如培訓公司的極端觀點,嚴重影響了學生對專業課程的學習興趣、動力和信心。數據結構是計算機專業的核心基礎課程,上承程序設計語言、離散數學,下啟操作系統、編譯原理等課程,其重要性不言而喻。一方面,數據結構學科具有難度大、抽象層次高、概念繁雜等特點,學生很難掌握,更不要說將抽象理論與就業實踐需求相結合。另一方面,國內主流數據結構教材和相應的傳統教學模式側重于培養學生的計算機學科基礎理論素養,而將如何通過組織數據結構教學活動積極推動就業的問題留給了任課教師[1]。這造成了學生學習數據結構的目標不明、信心和動力不足。筆者面向就業需要明確了數據結構的兩大主要教學目標,并在實際教學過程中實踐建構式教育理論,嘗試解決學生對專業認識不清、學習興趣不足、編程基礎薄弱等問題。一些做法得到了學生的認可和配合,成功地激發了學生的學習主動性、在一定程度上培育了學生的創新精神。
1面向就業需求的數據結構教學目標
教育要服務于社會生產需求。數據結構教學也必須緊扣這一根本目標。本節從滿足就業需要的角度闡明了數據結構教學的兩個主要目標:
1) 培養超越具體程序設計語言技巧的編程技術。
現階段是一個傳統的生產生活方式迅速向電子化、信息化轉變的時期。人們需要開發和維護更多、規模更大的計算機系統來滿足生產和生活的需要[2]。這就決定了具有熟練編程技術的程序員在很長時期內都將受到產業界的青睞。大學對學生編程技術的培養始于程序設計語言的教學,如C語言,Java語言等。但是現今編程語言繁多,各種新概念層出不窮,常常出現學生無所適從或者質疑某門語言課程已經過時無用的現象。甚至很多教師也在爭論講授何種編程語言。筆者看來掌握編程技術(而不僅僅是語言),回歸編程的本質問題更加重要,無謂地追趕時髦不可取。作為編程語言課程的后續,數據結構教學的重要目標就是幫助學生理解編程的本質、鍛煉編程技術以及學習提高編程技術的方法。
2) 培養圍繞復用的軟件開發方式。
隨著軟件規模的日益增大,軟件開發模式逐漸從“從無到有”的模式過渡到“從有到有”的模式,即復用現有的豐富的軟件資產,開發新的應用系統。事實上,復用的思想已經被廣泛的用于軟件開發實踐之中,從各種各樣的程序庫、軟件開發包、軟件構件、Web服務等各種可復用資產已經簡化了軟件開發的難度、提高了軟件開發的.效率也極大地改變了軟件開發的模式。數據結構學科本身就是對軟件復用思想的一種實踐,它通過總結大量軟件系統中反復出現的數據結構(如表、樹、圖、集合等),定義和實現處理這些數據結構的基本操作,最終達到能夠在不同項目開發中反復應用的目的。這些基本數據結構和算法已經被實現為可復用的產品隨著程序設計語言發布,如C++ STL、C# collections, Java collections等,并得到了廣泛的使用。因此,數據結構教學的另一個重要目標就是引導學生習慣圍繞復用的軟件開發方式,能夠使用和定制已有的數據結構和算法庫。
其他傳統的數據結構教學目標,如培養學生面向實際問題進行算法設計和分析的能力,培養學生計算機學科的基本理論素養和思維方式等也非常重要。但普通本科院校學生對理論內容的接受能力以及將理論和現實就業需求相聯系的能力相對較弱且教學時間有限[3],筆者認為重點突破本節給出的兩個更具體、更可達的教學目標,并在實現這種具體教學目標的過程中潛移默化地培育學生的計算思維和理論素質,將會取得更佳的效果。
2建構式數據結構教學
教學理論研究以及教學實踐反饋均表明,學生主動學習的效果遠較被動地接受老師灌輸的效果好的多。因此,為實現上述教學目標,在建構式教育理論的指導下,筆者探索并采用了一系列建構式教學措施,激發學生的主動性和興趣,取得了較好效果。
建構主義認為,學習并非學習者對教師所授知識的被動接受,而是學習者以自身已有知識和經驗為基礎的主動建構過程[4]。知識不僅是通過教師傳授而得到,更是學習者在一定的情境中,利用必要的學習資料,通過同化新知識、順化自身知識結構的方式而獲得。建構主義提倡在教師指導下的、以學習者為中心的學習,也就是說,既強調學習者的認知主體作用,又不忽視教師的指導作用,教師是意義建構的幫助者、促進者,而不僅僅是知識的傳授者與灌輸者。學生是信息加工的主體、是意義的主動建構者,而不僅僅是外部刺激的被動接受者和被灌輸的對象。下面從理論教學和實踐教學兩個方面介紹我們采用的一些教學措施。
2.1理論教學措施
課堂教學是數據結構教學活動的主要部分,充分利用課堂教學時間,激發學生學習數據結構的興趣和信心,幫助學生建立學習數據結構的環節非常重要。我們采用了如下措施:
1) 組織小型討論。
好的開始是成功的一半,好的課堂教學須在上課之初就抓住學生的注意力,讓學生帶著輕松、愉快的心情聽課。我的做法是在課堂的前5分鐘,提出一個學生感興趣的話題,組織若干個有3~5位同學參與的小型討論。到一個學期結束時,每位同學都有至少一次的發言機會。討論的主題可以靈活設置,如時事、技術、社會熱點等。有時,課堂中間學生比較疲憊、注意力下降的時候,也可以穿插一點討論,改善課堂環境。大多數學生非常喜歡這種討論活動,積極參與其中,成為課堂的一部分,從被動上課轉變為喜歡上課。
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