研究型教學法在數據結構課程中的應用研究

摘要：本文探討了研究型教學法在數據結構課程中的應用研究。研究表明，在數據結構課程中實施研究型教學不僅有利于學生掌握專業知識，而且有利于對學生的研究水平、創新能力以及團隊協作精神的培養。

關鍵詞：研究型教學；數據結構；創新能力

中圖分類號：G64 文獻標識碼：B

文章編號：1672-5913（2007）04-0030-03

隨著科學技術的迅速發展，人類知識增長與知識更新速度的加快，為適應社會發展的需要，提高學生研究能力，開發其創造潛能，培養創新型人才已成為當今世界教育普遍關注的問題。培養創新型人才最重要的教學模式就是研究型教學。研究型教學，就是以素質教育為主，通過研究型課程的建設和教學，使學生提高基本素質、夯實基本知識、培養基本能力、提高基本技能；教學方法由傳統的“注入式知識教育”，轉變為適應知識經濟要求的“研究式素質教育”；授課方式要由“連續型細節式授課”，轉變為“跳躍型平臺式授課”；教學形式要由“單一的課堂教學”，轉化為“多形式的互動交流”；教學要有濃烈的研究氛圍。

我們根據學校培養創新型人才的教學要求和模式，推行研究型教學模式，將單純講授、傳授式教學轉變為教師講授、課堂討論、實踐訓練、課題研究相結合的教學。數據結構課程是一門計算機專業的核心課程，它在整個計算機專業教學體系中處于舉足輕重的地位。數據結構課程的學習過程不僅是訓練學生研究和設計算法以及編寫復雜程序的過程，同時也是培養學生的數據抽象能力從而提高學生的研究水平和創新能力的過程。因此在數據結構課程中實施研究型教學法是非常必要的。

1 開展研究型教學法的原則

研究型教學法，是相對于以單向知識傳授為主的教學型教學法提出的一種融合教學與研究為一體新型教學法。研究型教學法認為教育者應建立一種合適的體系、采用一種合適的模式，激勵、引導和幫助學生去主動發現問題、分析問題和解決問題，并在這樣的“探究”過程中獲取知識、訓練技能、培養能力、發展個性。研究型教學法以學生及其探究式學習為主體，以培養和提高他們的研究和創新能力為目標，很好地體現了指導與自主、規定與開放、統一與多樣、理論與實踐有機結合和辨證統一的教育指導思想。蘇霍姆林斯基的研究型教學法認為，應該遵循教師的主導作用與學生主體作用對立統一、相互制約的規律，體現啟發發現式教學的指導思想，實現教學的民主化原則和主體性原則，充分體現學生的主體地位，極大地激發學生學習的內在興趣和成就動機，調動學生學習的積極性、主動性和創造性，使學生真正成為一個學習者、思考者和發現者，從而能夠生動、活潑地全面發展。教師的任務就是指導學生的腦力勞動，讓學生學會思考，進行研究性的活動。研究型教學是高等教育發展的必然趨勢。

2 數據結構課程中研究型教學法的實踐

2.1 轉變教學模式

研究型教學模式是將過去傳授式教學轉化為交互式的教學，使教師成為課程教學中的引導者，學生成為主動的思考者和積極的參與者，充分體現教師的主導地位和學生的主體地位，改變過去“什么是什么”式的教學。在研究型教學中，被強調的是教學的過程而不是結果。即通過問題，并且以動態的、遞進的問題去引導學生思考和參與。例如在學習深度優先遍歷算法之后，引導學生自主思考什么是廣度優先遍歷算法，比較圖的深度優先遍歷算法與廣度優先算法的異同，設問應采用何種數據結構可以實現廣度優先遍歷算法中鄰接點的依次訪問，等等。通過這些啟發性問題，引導學生積極思考和探究，學生自覺地將獨立的問題串起來，尋找并建立它們的聯系，從而加深對算法的理解，培養了分析問題和綜合問題的能力。

2.2 豐富已有的教學方法和手段

以多媒體技術和網絡技術為依托，采用現代教學方法和實現手段，制作高質量的多媒體課件、算法動態演示系統和交互式的教學網站，豐富已有的教學方法和手段。教師和學生之間除了課堂交流外，可以充分利用Internet等條件進行交流與溝通。教師將備課筆記、作業、參考資料等放在教學網站上供學生隨時查閱，也可以將研究心得和教學體會發布于網站，而學生則通過BBS提出問題或建議，各抒己見，形成一個輕松活潑的研究型學習氛圍。例如某學生在網站論壇上發表“最小生成樹的算法與單源最短路徑問題算法之比較”的帖子之后，一周內就有一百多條跟帖。

2.3 注重實驗教學

數據結構課程是一門實踐性很強的課程，數據結構實驗集中反映了課程的典型方法和基本技術。我們在數據結構課程的實踐環節教學方面，除了加大實驗課教學時數外，還根據實驗內容以及學生的學習進程，設置了驗證型、設計型和綜合型三個層次的實驗。驗證型實驗，即根據已有的算法進行實現，驗證算法的有效性和可行性。例如線性鏈表的刪除與插入操作、Prim算法實現最小生成樹等；設計型實驗則要求學生根據問題提出算法和采用的數據結構并實現。例如判定某有向圖是否有回路、游覽公園的每個景點問題等；而綜合性實驗給定的問題更加注重綜合性，涉及更多的算法和更多的數據結構。將三個層次實驗的難易程度的合理設置，不僅鍛煉了學生的動手能力，而且還培養了學生的創新能力和綜合分析能力。

2.4 以研究促進教學

研究型教學要求教學和研究有機的結合，以研究促進教學，堅持用高水平研究帶動高質量教學。因此教師不能只滿足于依照一成不變的教材“完成”教學任務，而要通過繼續學習、終身學習的途徑不斷更新自己的知識結構，使自己處于學科的前沿。首先是要對課程進行研究，通過對課程和教材的研究來提高教學水平和質量，注重跟蹤和學習國內外數據結構課程的最新教學和教材成果；其次要擔負一定具有創新性的研究課題，力爭成為本學科的學術骨干乃至學術帶頭人，使研究與教學真正的結合起來，在向學生傳授基本知識和新知識的同時，提高學生的綜合素質。

2.5 協同學習

研究型教學鼓勵學生間的協同學習、合作研究。強調通過小組學習的方式，加強合作交流，共同學習，達到教學相長、學學相長的目的。把學生劃分為學習小組，參與一些課堂討論、綜合性實驗甚至是研究課題。小組內學生一起學習，共同研究，各盡其責，協同合作，培養學生團隊協作精神。學習小組的協同學習同時還可以擴展學生的思維方法，使學生有了更多的主動學習的機會。

2.6 建設開放式、立體化的教材體系

開展研究型教學離不開教材體系的建設，教材體系的建設應該擯棄封閉式的“一本教科書”傳統，提倡開放式教材。開放式教材應該是在采用最新的優秀中文教材的同時，精選全球范圍內權威機構出版的或知名大學選用數據結構教科書為參考教材。同時開放式教材要求應該方便更新。比如國內外大學數據結構課程的聯機電子教學素材，這些電子素材本身都是經過教師精心選擇并統一編碼，內容上體現基礎性、先進性和前瞻性。同時力求反映多家學術流派，內容體現“開放性”，可以隨技術的發展和進步及時得到更新擴充。也應注重技術的時新性，例如C++描述的數據結構教材，將C++提供的面向對象編程和泛型編程等功能強大的抽象方法引入到數據結構課程中，可使教學和現代計算機技術緊密結合，從而增強傳統課程的實用性。

另外一方面，教材體系的建設還應改變傳統上局限于“紙介質知識”和“課堂教學”的做法，建設立體化的教材體系。例如，教材體系除了教科書、實驗習題用書以及參考教材之外。同時還應配有數據結構課程的教學網站和多媒體資料等。這些立體化的教材可以從不同視角，在任何空間和時間內，利用不同媒體為授課者提供教學依據，為不同學習者提供最佳學習環境，以此激發學生內在的學習動力，使教學發揮最大的效能。

2.7 建立多元評價體系

教學評價體系是整個研究型教學環節的重要部分。如何全面、科學地評價教學，對教師與學生都會產生極大的影響。研究型教學的實施必須建立多元化的教學評價體系，使之成為提高教學質量的有效手段。以前，我們絕大多數都用一次期終考試決定學生的一個學期的學習成績。事實上，這種單一的終結性評價是不全面、不客觀的，甚至會挫傷學生的學習積極性。因此，我們應該對學生整個學期的學習過程進行全面考察，綜合評估。如學生的學習態度、課堂表現、自主學習、實踐能力、創新能力以及團隊協作精神等。然后，將這些過程性的評價與期終評價結合在一起，確定學生一個學期的學習質量。例如學習態度是根據出勤率和作業的情況進行評價的，權值設為10％；課堂表現和自主學習主要反映在課堂上對問題的回答以及主動提問等，占10％；實踐能力主要依據實驗的每個環節來評定的，由驗證性實驗、設計性實驗和綜合性實驗按權求和而得，在最終成績中占40％；期終考試的成績為40％；創新能力和團隊精神貫串于每個環節的評價過程中。

3結束語

在數據結構課程中應用研究型教學法不僅使學生掌握了數據結構基礎知識、主要的算法思想，而且培養了學生的知識遷移能力，使其學會了獲取新知識的方法，培養了自身的探索精神、團隊協作精神與創新能力，進行了研究性的學習。教師不僅是對學生授之以“魚”；更應授之以“漁”。通過研究型教學，激發學生的求知欲、創新欲和探索精神。

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投稿日期：2006-08-10

作者簡介：楊種學(1974－)，男(漢族)，江蘇南京人，講師，碩士，研究方向：機器學習和數據挖掘。