任務驅動教學法在數據結構課程教學中的應用

趙錦元 熊兵 唐志航

摘要：針對數據結構課程抽象難懂的特點，總結傳統教學方式教師處于絕對主導地位的弊端，提出將任務驅動教學法應用于數據結構教學過程中，以“任務為主線，教師為主導，學生為主體”的教學方式，將教學分為任務設置、任務實施、任務評價3個階段，并對3個階段的主要活動和實施要點分別闡述。

關鍵詞：任務驅動；教學法；數據結構

引 言

數據結構課程是計算機專業以及相關專業的一門號業基礎課和核心課程，它在計算機相關專業的課程體系中處于承上啟下、聯系前后的中心地位 。大量實踐表明，學好該門課程，對后續課程的學習和研究都有深遠的影響。但由于數據結構課程包含的算法知識抽象、繁多，難以直觀表達，這給參與“教”與“學”的師生雙方都帶來一定的難度 。教師采用傳統的講授式方式，將知識灌入學生腦海，容易忽視學生自己的理解和思考過程，學生的想象能力和創造能力很難得到提升 。與此同時，學生一味被動地跟著教師的教學思路走，缺乏互動性，學生跟不上調，反應慢半拍，教師感覺難“教”；而數據結構課程本身抽象繁雜的特征，學生感覺難“學”。為了彌補傳統教學方式的不足，本課題引入“任務驅動”教學法，將其應用到數據結構課程的教學中，以任務驅動的方式來調動學生學習的主動性和能動性，同時以學生的反饋信息激勵教師不斷地改進教學方式，將“教”與“學”統一起來，做到教學相長，以此達到良好的教學效果。

1 傳統的數據結構教學方法存在的弊端

在傳統的數據結構教學過程中，教學模式主要是以教師講授為中心，對教學信息進行加工處理后，通過語言、教學工具呈現給學生，學生則通過感官被動接受教師傳達的教學信息 。因此，教師處于絕對的主導地位。

傳統的數據結構教學組織過程 如圖1所示。

教師首先闡述數據的某種邏輯結構（線性結構、樹形結構、圖形結構），接著分析其存儲結構。對于線性結構和樹形結構，其存儲結構分別以順序存儲結構和鏈式存儲結構加以闡述，對于圖形結構，其存儲方式分為鄰接矩陣和鄰接表兩種存儲方式 。接著講述這兩種存儲方式的基本操作算法，最后舉實例加以說明。

在這種以教師講授為絕對主導的教學模式中，首先讓學生接觸到的是抽象的理論模型，因此學生理解比較困難 。接著介紹數據的存儲結構以及基本的操作算法，由于脫離了實際的應用，學生被動地接受灌輸的理論模型的操作算法，往往一頭霧水，難以真正理解。在最后的應用舉例中，由于學生對前面的知識沒有真正消化，因此閱讀復雜的算法更覺得吃力難懂。在整個教學過程中，學生一直處于被動接受的地位，學習積極性、主動性都比較低，因此比較難跟上教師的節奏，而沒有真正地主動思考和探索，對知識也是一知半解，難以應用到解決實際的問題當中。因此，這種教學方式的教學效果不佳。

2 任務驅動教學法具體應用過程

任務驅動教學法是一種以“任務為主線、教師為主導、學生為主體”的教學方式，主要體現在以下3點 ：①教學內容被巧妙地設置在具體的任務當中，學生帶著真實的任務去學習；②學生擁有學習的主動權，在教師啟發式的教學方式下自主思考、分析、解決實際問題；③教師不斷地引導、激勵學生，幫助學生完成教學內容。

將任務驅動教學法應用于數據結構的教學過程當中，該教學模式分為任務設置、任務實施和任務評價3個階段 ，如圖2所示。

“任務設置階段”分為“任務分析”和“任務設計”兩個方面，首先分析課程結構和教學大綱，羅列出各章節的教學主題，根據教學主題提出符合整個課程知識體系的教學計劃，并設計出任務驅動的方案。在此過程當中，特別注意以下幾點：①任務設計的難度要適中。太容易的任務沒有挑戰性，使學生喪失興趣和動力；太難的任務讓學生容易產生挫敗感，以致半途而廢。②設計的任務要循序漸進，先易后難，盡量有內在聯系，并且難度是層層遞進的關系。這樣學生一步一步深入學習，直至掌握難度較強的知識點。③設計的任務存在一定的缺陷。實踐證明，有缺陷的任務，有助于提高學生的興趣，學生在修正缺陷后，更有成就感。同時，缺陷設計能夠培養學生發現問題和解決問題的能力，達到良好的教學效果，

“任務實施階段”的活動包括課堂內任務實施和課堂外任務實施。課堂內，教師按照任務設置階段設計的任務驅動方案進行施教。該階段以學生的操作為主，教師要留給學生充裕的操作時間和空間，讓他們在實踐中去體會、感受、消化和吸收知識。在完成任務的過程中，由于學生有足夠的時間思考、探索，因此會不斷涌現出新的問題，提出新的任務，這時候教師要適當地引導學生，在正確的范圍內自由發揮，教師在適當的時候加以點撥提示，并在最后做總結回顧。課堂外，由教師分配任務后，學生采取分組的方式完成。學生之間在進行相互交流和學習的過程中，很可能產生新的難解問題，反饋給教師后，在教師的引導下，產生新的任務，組內成員繼續討論完成任務。因此，課堂外的任務實施過程是一個循環反饋的過程。教師要多鼓勵學生查閱相關資料和請教其他同學，多鼓勵成績優秀又學有余力的學生幫助其他同學共同進步。這樣，既培養了學生與人協作、和睦相處、樂于助人的品質，又能很好地提高學生解決實際問題的能力和創造力。

“任務評價階段”的主要活動是對“學”和“教”共同的考核、評價。教師根據每個學生的課堂內表現以及課堂外各組任務完成情況，結合小組各成員的貢獻大小，對每個學生給予合理評分。教師根據教學效果以及學生的反饋意見，對自己的教學方法進行反思、改進。

“任務驅動”教學模式體現了以“任務為主線，教師為主導，學生為主體”的教學過程。任務、教師、學生三者的互動，體現了“任務驅動”教學模式的基本特征。應用“任務驅動”法教學，教師的主導作用和學生的主體作用相得益彰、密不可分。教師提出任務，并為任務的展開創設合理的情境，在環環相扣的教學過程中，以“引而不發”的方式推動學生發揮主體作用，直至完成任務。在任務完成過程中，學生有足夠的思考和自由發揮的空間，可以集思廣益、開拓思維，義會提出與任務有關的新問題，促使教師發揮主導作用，點撥學生合理完成任務。在學生和教師共同推動下，任務本身可能有更深層次的拓展，也可能會出現一些不可預知的變化，甚至產生新的任務，從而促使學生深入、全面地掌握知識。

3 教學實例分析

數據結構這門課程重點圍繞線性結構、樹形結構和圖形結構這3種邏輯結構層層深入講解，對于每種邏輯結構，又根據不同的存儲結構分別闡述。我們以線性結構中的鏈式存儲結構為例，應用任務驅動法，闡述教學組織過程。

首先教師講解鏈式存儲的基本結構以及特點，并將鏈式結構圖畫出來，標注每個結點的起始地址。讓學生思考前一個結點的指針域部分和后一個結點是什么關系，并寫出結點指針域部分的值。在學生實驗階段，讓學生自己用按步驟調試方法實時查看每建立一個新結點，并插入到鏈表中，該結點與前后結點的關系（特別要學生注意查看指針域部分值的變化），以此驗證課堂上的理論知識，讓學生自己動手，理解更透徹。

接下來講解鏈式存儲結構的基本操作。以插入操作為例，教師先畫出一個單鏈表和一個待插入的新結點（指針域為NULL），并在單鏈表巾標注要插入的位置，讓學生自己先嘗試著畫出指針的箭頭如何指向，然后再引導學生寫出該操作的關鍵語句，教師在此過程中適當加以引導、點撥。最后教師作總結，并強調學生出錯的地方和不易理解的知識點。

在線性表的鏈式結構講解完畢后，布置學生在課外完成綜合性的題目，該題目要求用線性表鏈式結構去完成（例如生死者游戲，用循環單鏈表實現）。根據以往的教學經驗，學生通過自主思考、查閱參考資料，以及與同學探討切磋，絕大部分的學習小組能夠完成任務。在自主學習和交流學習并行的過程中，學生的學習興趣大大提高，積極主動地去思考問題，探索問題的解。通過綜合性的實戰練習和學生自主學習的方式，學生對課本知識的理解更透徹，教學效果明顯提高。

4 結語

任務驅動教學法應用于數據結構教學過程當中，將抽象難懂的知識化為具體的任務，在教師的引導下，學生自由地發揮自己的主觀能動性，思考探索問題的解。在此過程中，遇到難以完成的任務，同學之間共同探討，相互協作，在教師的引導下共同完成任務。教學實踐表明，這種教學方式有利于培養學生自主學習的能力，獨立分析問題、解決問題的能力，創新能力以及溝通協作的能力。

任務驅動教學法應用于數據結構教學中時，要在實際教學中多思考多總結經驗，更好地提高教學質量。例如教師如何做到“引而不發”，引導學生到什么程度，在什么時候給予學生適當的點撥，課堂的氣氛如何調動起來，如何把握一個“度”，既讓學生大膽地發散性地去思考，又要引導學生不偏離教學主題。諸如此類問題，都需要教師在教學實踐中去感受、總結。