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《数据结构》“五导”教学模式探析

[摘要]经过几年的探索、研究和实践,在贯彻和落实中央电大制订的专业教学实施方案和课程教学实施方案的实践教学中,在省电大“123”模式和岳阳电大“主导助控”教学管理模式的指导下,对计算机科学与技术专业《数据结构》课程教学模式进行了改革实践,总结出了开放教育的课程导学模式,即:导观念、导方法、导技能、导课程、导实践的“五导”教学模式在《数据结构》课程教学中的应用与实现过程。
  [关键词]数据结构 教学模式 导学
  
  岳阳电大“主导助控”教学管理模式涵盖开放教育教学管理的各个方面。“主”是指学员主体和以学员自主学习为主。“导”是指教师对学员自主学习的引导、辅导、指导、督导。“助”是指学校对教师导学和学员自主学习提供全方位、全过程的学习支持服务。“控”是指学校对教师导学和学员自主学习的效果与质量进行全方位、全过程的监控。“导”是基础,它是教师主导作用的体现。在开放教育教与学的过程中,教师不仅仅是导观念、导课程内容,更要导技能、导方法,同时要导实践。
  一、开放教育“五导”教学模式的基本内容
  1.导观念
  导观念是指教师对学员转变学习观念的指导。为了转变学员的学习观念,培养学员掌握自主学习的各种方法和技能,为学员自主学习打下良好的基础,每学期新生入学前学校都要对开放教育所有学员进行开放教育理论培训,引导学员树立自主学习的观念。让学员了解电大办学的基本情况,了解现代远程开放教育,了解电大的教学过程和基本环节,了解专业教学实施方案及其实施细则,了解电大可以给学员提供的各种教学资源和学习支持服务等;尽快引导学员熟悉开放教育学习的特点与规律,彻底转变学习观念,树立自主学习、终身学习的理念,尽快适应远程学习环境。
  2.导方法
  导方法是指教师对学员自主学习方法的指导。通过入学教育学员了解到开放教育的学习途径有自主学习、网上学习、面授辅导、小组活动、平时作业、实践活动等。在课程导学前向学员讲授课程的性质,教学目的,教学要求,应采取的学习方法,自学中应掌握的主要知识点,可供学员使用的教学媒体和教学服务手段,应完成的自学进度,作业的内容及要求等,然后指导学员根据自己的实际工作和专业基础情况,制订合适的个人学习计划。
  3.导技能
  导技能是指教师对学员自主学习能力培养的指导。在课程导学中让学员明白网上教学是开放教育的主渠道、主阵地,面授辅导只能是对课程重难疑点问题的讲解,更多的是要利用网上资源和其他教学媒体开展自主学习。所以开放教育学员必须掌握两种基本的学习能力,一是网上学习资源的获取能力。二是学习资源与信息的加工、分析、利用能力。教师对学员学习技能的培养是开放教育教学工作至关重要的一环。
  4.导课程
  导课程是指教师对学员课程自主学习的指导。在课程导学中在向学员介绍课程的性质、学习目的和任务、学习重点内容和要求、多种媒体资源的配置情况、教学活动的整体安排情况后,引导学员如何利用网上课程学习资源进行自主学习、如何自学课程文字教材、如何参加网上交互活动、如何完成平时作业、如何组织课程小组协作学习活动,并对课程重点、难点、疑点知识加以辅导。
  5.导实践
  导实践是指教师指导学员开展实践教学活动。教师除了在导课程中对课程知识内容的指导外,重点是指导学员如何将理论知识应用于实践中。教师根据课程实验要求,结合学员的实际情况,采用集中实验指导和个别化自主实验两种方式进行。培养学员的应用创新能力,使学员能运用所学专业基本知识和基本理论分析和解决实际问题。
  二、“五导”教学模式在《数据结构》课程导学中的具体实践
  1.指导学员明白课程专业地位,树立自主学习理念
  在第一次导学课中,使学员明确数据结构是计算机科学与技术专业的专业基础课,是十分重要的核心课程。所有的计算机系统软件和应用软件都要用到各种类型的数据结构。因此,要想更好地运用计算机来解决实际问题,要想有效地使用计算机、充分发挥计算机的性能,需要学习和掌握好数据结构的有关知识。学好数据结构这门课程,对于学习计算机专业的其他课程,如操作系统、数据库应用技术、软件工程等课程都是十分有益的。开放教育的教学对象都是在职人员,工学矛盾比较突出,为了使学员更好的完成学习任务,必须培养学员自主学习理念,唤起学员的主体意识,发挥学员的主动学习精神;重视学员的自我教育,提高学员自主学习能力。
  2.指导学员了解课程学习内容,掌握自主学习方法
  (1)要了解数据结构课程的特点。本课程是一门理论性和实践性均很强的课程,学习数据结构,仅从书本上学习是不够的,必须经过大量的实践,在实践中掌握数据组织与程序设计的技术。
  (2)制定一个适合自己的学习计划。计划包括学习目标、时间安排、学习内容和学习效果。坚持课前预习、跟上教学进度、坚持课后巩固练习。
  (3)充分利用网络的交互功能。在以文字教材为学习的基本资源外,还要浏览网上提供的教学辅导,借助课程论坛和老师、同学交流,使问题得到及时解决。
  (4)按时完成作业。作业是检查和巩固学习内容的一个重要手段,是对学习效果的检查,同时也是对学过知识的巩固过程,这对我们的学习来说是非常必要的。
  (5)认真完成课程实验。实验是学好本课程的重要环节,是对学员的全面综合训练。在实验中要认真分析问题,设计数据结构和算法。
  3.指导学员掌握课程学习技能,增强自主学习能力
  《数据结构》由于其概念的抽象性,算法的精典性和复杂性,描述语言的先进性,学员学习起来其难度特别大,被公认为是计算机本科课程中最难学好的一门课。因为教材中的内容不可能死记硬背,要求理解后掌握其基本思想,并能灵活运用,但由于其抽象性,想要理解掌握又很困难,特别对开放教育试点的学员们来说就更难了。学员在自主学习过程中,可以根据自己的时间和专业基础情况选择一个或多个适合自己的学习方式,同时选择不同的学习媒体进行学习。但必须培养自己的学习技能,以增强自主学习能力,达到事半功倍的学习效果。
  (1)引导学员有比较地学习数据结构内容。例如在学习几种线性结构(线性表、栈、队列和优先级队列)的内容时,引导学员一定要认真比较这几种结构的相同点和不同点。上面所列的几种结构的相同之处是:均为线性结构,即除了第一个元素无前驱元素和最后一个元素无后继元素以外,其余每个元素均有一个直接的前驱元素和后继元素。其不同之处是,栈和队列是操作受限的线性表,也即它们的插入与删除操作与一般的线性表的插入与删除操作不同,即限制了插入与删除的位置。
  (2)引导学员用图表的方式表征数据结构。对于数据结构课程的学习来说,还有一个难点就是让学员理解数据的存储结构及其操作实现。当我们对一个具体的问题进行分析之后,得到其数据的逻辑结构,这种逻辑结构在计算机中如何表示呢?我们不仅要存储数据元素本身,另外还要将数据元素之间的关系也保存起来。但存储器仅仅是一种线性的结构,而对于树、图这样一些二维结构的表示一般只能通过链式存储结构来实现。一般链式存储的概念在前续课程中已经讲到,但学员对指针、链表等概念的理解往往比较模糊,这时,我们不妨花些时间,通过一个实例对其存储结构用图表的方式清晰地描述出来,让学员们了解其在存储器中的基本形式,便于对其操作和算法的理解。通过图表形式的说明,学员对较复杂的树型结构的计算机内部存储形式有了较好的理解,这样,对后续知识的消化和理解起到了较好的作用。

(3)引导学员通过日常生活中的现象理解数据结构。当学员在学习栈、队列这些概念的过程中,引导学员通过与日常生活中的叠盘子、排队等现象联系起来理解栈、队列的操作过程,一下就明白了,而且效果也远比只单纯地念定义要强得多。其实,不管是多么复杂的概念,总有其现实模型和在实践中的应用,我们在辅导学员学习时,一定要引导学员注意理论联系实际,把抽象的概念具体化,更好地消化理解相关知识。
  4.督促学员参加课程导学辅导,强化自主学习过程
  学员在自主学习过程中,通过选择不同的学习方式和学习媒体进行学习后,对课程内容的掌握可能是一知半解,似懂非懂。尽管开放教育教学不提倡面授辅导课,但对于一些难度比较大的专业课程,适量的“重难疑点”内容的辅导对提高教学质量还具有一定的作用。对于理论性和实践性比较强的专业课程来说,面授辅导是开放教育课程辅导教师“课程一体化教学”环节中不可缺少的导学过程,为了使学员达到对课程内容真正的掌握,必须督促学员参加课程导学辅导,强化学员自主学习过程。面授辅导以文字教材为依据,采用讲解、分析、作业讲评等方式,讲解课程的重点和难点,思路与方法,进行程序设计分析和讨论,解答作业,指导实验等,培养学员学习、思考和分析解决问题的能力。课程的讲授将从面向对象的概念、对象类设计的风格、数据结构的层次开始,从线性结构到非线性结构,从简单到复杂,循序渐进,逐步深入。
  数据结构课程内容涉及面广,是一门理论性和实践性都很强的课程,在专业中具有承前启后的作用,是一门核心专业基础课。如何根据实际问题的需要并结合算法的要求合理地选用相关的数据结构和正确使用程序设计技术,是本课程的重点和难点。因此在课程导学中应注意以下几点:
  (1)注重基础、突出应用、强化程序设计基本能力的训练。由浅入深、由简单到复杂、由特殊到一般讲解相关概念和原理。
  (2)增加案例教学的比重,从分析典型的应用案例入手引出相关概念、理论和技术。理论教学采用启发式教学方法,并适当组织课堂讨论。实践教学可以组织学员进行“程序设计技术交流”。
  (3)对实验内容要制定实施方案和评测标准,保证学员的上机学时,使学员认真完成本课程所规定的实验,得到程序设计的训练和编程能力的提高。
  (4)日常的面授辅导应着重于重点归纳、难点剖析以及案例分析讨论等。
  在课程辅导过程中恰当运用实例、比喻、比较和图表进行导学。在《数据结构》课程辅导中,如果我们只讲定义本身,学员肯定迷糊,但结合定义,列出一个较好的实例说明,不仅使学员明白了数据结构的定义,理解了数据结构中最注重的是数据之间的联系(关系),而且对于贯穿教材中的数据的四种主要逻辑结构有了清晰的理解,为后面的学习起到了较好的引导作用。
  5.指导学员加强课程实践活动,巩固自主学习效果
  计算机专业的课程实践性比较强,不通过上机实践,是很难达到对知识的理解和掌握的。通过多年的教学实践,发现学员的学习目的很明确,培养动手能力,增强在实际工作中使用计算机解决问题的技能,他们渴望学习的内容能与计算机科学技术发展同步,或者至少能够及时掌握技术领域流行的实用技术。因此对学员进行实践环节学习指导也是必不可少的一项重要任务。具体包括实习、实验的基本要求和实验、实习的基本方法、时间安排。一是辅导学员阅读经典算例和综合性程序:掌握设计思路、关键步骤、程序设计技巧;二是指导学员改写或模仿编写程序;三是引导学员在编写程序时要融入初步的软件工程思想:需求分析、建立模型、整体设计、算法设计、数据结构设计、实现步骤、编程技术、用例测试等。
  具体来讲,课程实验可以采用学习小组活动的方式来完成。根据学员的具体情况,创造性地组建适应新学习环境的、灵活多样的开放教育学员学习协作小组,互帮互助,营造一个比较有效的、自主协同学习的氛围。
  三、“五导”教学模式的应用效果分析
  在开放教育教与学的过程中,教师不仅仅是导观念、导课程内容,更要导技能、导方法,同时要导实践。“五导”教学模式的实施,促进了学员自主学习、终身学习观念的形成,促进了学员学习能力和综合素质的提高。通过模式应用的前后比较,学员在“五导”教学模式应用于《数据结构》课程导学实施后,学员利用网络为主的多种媒体的自主学习意识已经养成,学员在学习中遇到问题时能通过各种途径获取支持服务,及时解决学习中遇到的困难。学员对学习的效果比较满意,认为通过该课程的学习能基本掌握该课程的理论知识,在实践动手能力上有了明显进步。同时通过小组学习活动增强了自主学习能力和社会交往能力,使学员在课程学习中的综合素质得到了提高,较好完成了预期教学目的。
  当然,教学过程是一个教与学互动的过程,要想取得较好的教学效果,学员的认真努力也是很重要的。因此,主动的学习,课后认真练习、小组讨论等对确保学员们掌握所学内容都是十分必要的。
  
  参考文献:
  [1]李伟生.数据结构(本).中央广播电视大学出版社.
  [2]岳阳电大.构建“主导助控”人才培养模式造就高素质应用型人才.湖南广播电视大学学报.
  [3]刘文英.“主导助控”教学管理模式指导下《数据结构》课程导学的实践探索.湖南广播电视大学学报,2006,(4).
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