“經驗之塔”理論在高職《數據結構》教學中的應用

摘要:數據結構不僅是計算機專業的核心課程，也是所有應用計算機的其他學科必須掌握的課程。然而，這門課程的理論性和實用性強，使學生學習有一定的難度，文章結合數據結構課程的特點，對戴爾的“經驗之塔”理論在高職院校數據結構教學中的應用進行了探討。

關鍵詞:經驗之塔;數據結構;教學

中圖分類號:G642文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2009)24-6957-02

Application of the \"Cone of Experience\" in the \"Data Structure\" Teaching at High Vocational College

ZHAI Yin

(Mathematics and Information School， Langfang Teachers College， Langfang 065000， China)

Abstract: Data Structure is not only a core basic course for computer specialty， but also the one that must be griped by all other subjects using computer. But this course， which is distinctive in theory and practice， does exist the problem of less teaching period， which leads to difficulty in study for the students to some degree. The article combines the characteristics of the data structure course， on Dell's \"Cone of Experience\" theory the data structure teaching of the application in high vocational college are discussed.

Key words: Cone of Experience; Data Structure; Teaching

1 數據結構課程的特點

數據結構是高職院校計算機專業的一門必修的核心基礎課程，不僅是程序設計的重要理論技術基礎，而且是設計和實現編譯程序、數據庫程序、操作系統等系統程序和大型應用程序的重要基礎。它的教學目標是使學生理解數據結構內在的邏輯關系，數據在計算機中存儲表示以及在這些數據結構上的運算和實際的執行算法，培養學生解決實際問題的程序設計能力。數據結構課程內容廣、概念多、算法編寫復雜，具有很強的抽象性、靈活性和技巧性，因此大力加強數據結構課程的實踐性、應用性建設研究，探索如何通過教學來體現該課程在高職學院計算機專業人才的能力培養中的突出作用成為重要課題。

2 數據結構課程存在的問題

2.1 從教師及教學過程角度分析

以往的教學是以“教”為主，教師占用大量的課堂時間，把每個知識點嚼細講透灌輸給學生，忽視了學生的主觀能動性的發揮，沒有注重培養學生獨立自主的學習興趣和能力，以致學生在做畢業設計時，不會分析問題，不會將抽象問題建立數學模型。目前大多數數據結構的教材內容以理論描述為主，實踐環節內容不多，比如嚴蔚敏的數據結構教材中給出的都是類C的程序代碼，學生上機時往往對教材上的描述感到很抽象，難以具體編程實現。此外，教師多采用PPT演示文稿教學，PPT的設計中比較簡短的算法可以實現，但是絕大部分算法長度都超過一個頁面，教學中反復切換，也影響了知識的聯結。

2.2 從學生自身角度分析

數據結構的先導課程之一是C語言程序設計。通常情況下學生學完C語言程序設計課程后，對C語言中的數組、結構體、指針這三種數據類型的認識和理解并不深入。部分學生對函數、函數的形式參數和實際參數、函數的返回值、函數調用的理解也不夠，對遞歸及遞歸調用過程更是難以理解，而這些內容在數據結構課程中使用頻率很高。對這些內容，學生理解模糊不清，影響教學進度，使得教學時間大部分花費在基本概念上，致使教學效果不理想，學生對程序設計語言掌握的不足，為數據結構課程的教學埋下了隱患。

3 “經驗之塔”理論

“經驗之塔” 理論是美國視聽教育專家戴爾(Edgar Dale)于 1946 年所著的 《教學中的試聽方法》 一書中提出的，戴爾認為，如果學習者有具體經驗，他們就會更容易理解和掌握抽象的符號和概念。“經驗之塔”是教學方法和教學資源的具體與抽象程度水平的視覺類比，它的目的是提供一個經驗范圍，從直接傳遞到符號傳遞，它的基礎是一個由具體到抽象的連續體。“經驗之塔”理論按照各種經驗的具體或抽象的程度，將學習得到的經驗分為三大類:做的經驗、 觀察的經驗和抽象的經驗。 三種經驗分別對應塔的底部、中部和塔尖，塔基的經驗最具體，越向上越抽象。該理論形象地描述了人類的認知途徑，即由簡單到復雜、由形象到具體、形象和抽象相結合的認知規律。學生接收新知識的過程當然也符合此規律。因此，教師若能將該理論靈活運用到實際教學過程中，借助經驗之塔中層的視聽媒體和比較具體、生動的“替代經驗”，合理設置和安排專業課程，使我們的學生循序漸進地按照三類經驗開展專業知識的學習，必將獲得良好的教學效果。

4 “經驗之塔”理論應用于高職數據結構教學中

現在高職院校數據結構課程主要研究非數值應用問題中數據之間的邏輯關系和對數據的操作，同時還研究如何將具有邏輯關系的數據按一定的存儲方式存放在計算機內。課程的內容主要還是集中在“基本數據結構的定義和分析、基本數據結構的應用”這樣一個層面，就培養學生解決實際問題的能力來說還是顯得有些單薄。本文結合我們的實際教學經驗，按照 “經驗之塔” 理論的啟示，從三個方面對該課程的教學進行論述。

4.1 做的經驗

在“經驗之塔” 理論中，做的經驗位于塔基的三個層次中，分別是直接的有目的經驗、設計的經驗和演戲的經驗，這三種方式中都含有親自的“活動”，學習者不僅僅是活動的旁觀者，更是活動的參與者故稱為做的經驗。對數據結構課程而言，不僅具有較強的理論性，同時也具有較強的實踐應用性。教師在剛開始講解本課程時，不要急于介紹理論，而是通過介紹數據結構在現實生活中的應用來激發學生的學習興趣。如利用“電影院排隊買票”理解“隊列”的基本性質和操作，利用學生信息管理系統理解“線性表”，引導學生主動思考如何對全班學生成績表進行查找、插入和刪除。如講二分查找之前，教師和學生可以先進行猜數字的游戲，教師先任選一個100以內的正整數，讓學生來猜這個數字，學生每猜出一個數，教師回答是等于、大于還是小于該數，這樣學生很快就能理解二分法的思想。通過實際生活經驗或者教師和學生的互動就會得到實物直觀的具體經驗，構成了學生學習本門課程的塔基。

4.2 觀察的經驗

觀察的經驗包括觀摩示范、參觀展覽、電影電視、上課用的幻燈等模像經驗，即半具體化、半抽象化的試聽教材，模像經驗被戴爾認為是將現實事物進行一般化的有力媒介。通過本人多年的實踐教學發現，大多數學生在學習數據結構時感覺算法很抽象，不知如何編寫，也不清楚指針的變化。為此，教材上我們選擇張世和主編的《數據結構(第二版)》，這本教材的每章都有一些完整的算法的源程序，而不是類C的代碼，學生通過觀察源程序，分析算法的結構，首先對算法的實現產生直觀的印象。我們又運用Flash軟件精心制作一些難于理解的算法的動畫，比如鏈表的插入和刪除，通過動畫清晰的顯示出指針的移動變化;比如二叉樹遍歷的遞歸算法，通過動畫更清楚直觀的看到遞歸調用過程中指針和棧的變化，學生對遞歸調用有了更形象的認識。在課堂教學中運用多媒體教學工具演示這些動態工作過程，使得學生對這些重難點有了更具體、直觀的了解，獲得了觀察的經驗。觀察的經驗位于 “經驗之塔” 的中間部位，它能夠沖破時間、空間的限制，很方便地展示數據結構中的算法，也比塔上層的言語、視覺符號更能為學生提供較具體的和易于理解的經驗，彌補塔下層各種直接經驗的不足，是教學過程中的重要一環。

4.3 抽象的經驗

抽象的經驗包括視覺符號和語言符號，是表達一定含義的圖表、地圖等抽象符號，它們已看不到事物的實在形態，是事物抽象化了的代表或觀念的符號。這些抽象的理論一般只能通過視覺和語言符號表示，導致其反映內容的鮮明性和可靠性都不強。貫穿整個數據結構課程的主線是研究非數值計算的程序設計問題中計算機操作對象(數據)以及他們之間的關系(結構)和操作(算法)。概括起來抽象的經驗包括四種邏輯結構(集合、線性表、樹、圖)和兩種存儲結構(順序存儲結構和鏈式存儲結構)。教學過程中應結合實際的應用，先從具體經驗出發，逐步向抽象發展，最終使學生形成對這些抽象概念的理解并將其推廣應用。如介紹最短路徑時，可以考慮與學生討論兩個城市之間最短的公路交通路線問題。首先對多個城市之間構成的公路交通圖進行分析，規劃出最短路線，然后引出帶權的有向圖這種邏輯結構，有向圖中頂點表示城市，邊表示城市之間的公路，邊上的權值表示公路的長度。再進一步展開考慮兩城市之間是否有公路可通，有幾條公路可通，哪一條路徑最短，從而引出最短路徑的算法。這樣，從具體經驗入手，逐步到抽象，再向普遍發展，從而較好地實現了數據結構學習的目標。

5 總結

“經驗之塔”理論所闡述的是經驗抽象程度的關系，符合人們認識事物由具體到抽象、由感性到理性、由個別到一般的認識規律。本文結合自己的教學實踐，以數據結構課程為例，論述了 “經驗之塔” 理論在教學中的應用。美國教學設計理論家賴格盧斯說，教學科學作為一門應用學科尚非常年輕，每個理論觀點都帶有某些合理性，但每一種理論只能部分把握教學的本質[4]。教學的設計已是一個引起多方關注的研究領域，但是，無論是理論研究還是實踐探索，教學模式及相應的教學內容和教學方法都將不斷發展和完善。

參考文獻:

[1] 嚴蔚敏，吳偉民.數據結構(C語言版[M].北京:清華大學出版社，2003:11.

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