淺談建構(gòu)式教育理論在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)中的應(yīng)用

1、淺談建構(gòu)式教育理論在數(shù)據(jù)構(gòu)造教學(xué)中的應(yīng)用淺談建構(gòu)式教育理論在數(shù)據(jù)構(gòu)造教學(xué)中的應(yīng)用近年來(lái)，在產(chǎn)業(yè)界急需大量軟件開(kāi)發(fā)人員的情況下，普通本科院校計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的就業(yè)率持續(xù)走低。網(wǎng)絡(luò)、報(bào)紙等媒體對(duì)計(jì)算機(jī)本科教育現(xiàn)狀多有批評(píng)，甚至出現(xiàn)了大學(xué)不如培訓(xùn)公司的極端觀點(diǎn)，嚴(yán)重影響了學(xué)生對(duì)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)興趣、動(dòng)力和信心。數(shù)據(jù)構(gòu)造是計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心根底課程，上承程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、離散數(shù)學(xué)，下啟操作系統(tǒng)、編譯原理等課程，其重要性不言而喻。一方面，數(shù)據(jù)構(gòu)造學(xué)科具有難度大、抽象層次高、概念繁雜等特點(diǎn)，學(xué)生很難掌握，更不要說(shuō)將抽象理論與就業(yè)理論需求相結(jié)合。另一方面，國(guó)內(nèi)主流數(shù)據(jù)構(gòu)造教材和相應(yīng)的傳統(tǒng)教學(xué)形式側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)

2、學(xué)科根底理論素養(yǎng)，而將如何通過(guò)組織數(shù)據(jù)構(gòu)造教學(xué)活動(dòng)積極推動(dòng)就業(yè)的問(wèn)題留給了任課教師1。這造成了學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)構(gòu)造的目的不明、信心和動(dòng)力缺乏。筆者面向就業(yè)需要明確了數(shù)據(jù)構(gòu)造的兩大主要教學(xué)目的，并在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中理論建構(gòu)式教育理論，嘗試解決學(xué)生對(duì)專業(yè)認(rèn)識(shí)不清、學(xué)習(xí)興趣缺乏、編程根底薄弱等問(wèn)題。一些做法得到了學(xué)生的認(rèn)可和配合，成功地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性、在一定程度上培育了學(xué)生的創(chuàng)新精神。1面向就業(yè)需求的數(shù)據(jù)構(gòu)造教學(xué)目的教育要效勞于社會(huì)消費(fèi)需求。數(shù)據(jù)構(gòu)造教學(xué)也必須緊扣這一根本目的。本節(jié)從滿足就業(yè)需要的角度說(shuō)明了數(shù)據(jù)構(gòu)造教學(xué)的兩個(gè)主要目的：1培養(yǎng)超越詳細(xì)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言技巧的編程技術(shù)?，F(xiàn)階段是一個(gè)傳統(tǒng)的消費(fèi)

3、生活方式迅速向電子化、信息化轉(zhuǎn)變的時(shí)期。人們需要開(kāi)發(fā)和維護(hù)更多、規(guī)模更大的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)滿足消費(fèi)和生活的需要2。這就決定了具有純熟編程技術(shù)的程序員在很長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)都將受到產(chǎn)業(yè)界的青睞。大學(xué)對(duì)學(xué)生編程技術(shù)的培養(yǎng)始于程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的教學(xué)，如語(yǔ)言，Java語(yǔ)言等。但是現(xiàn)今編程語(yǔ)言繁多，各種新概念層出不窮，常常出現(xiàn)學(xué)生無(wú)所適從或者質(zhì)疑某門(mén)語(yǔ)言課程已經(jīng)過(guò)時(shí)無(wú)用的現(xiàn)象。甚至很多教師也在爭(zhēng)論講授何種編程語(yǔ)言。筆者看來(lái)掌握編程技術(shù)而不僅僅是語(yǔ)言，回歸編程的本質(zhì)問(wèn)題更加重要，無(wú)謂地追趕時(shí)髦不可齲作為編程語(yǔ)言課程的后續(xù)，數(shù)據(jù)構(gòu)造教學(xué)的重要目的就是幫助學(xué)生理解編程的本質(zhì)、鍛煉編程技術(shù)以及學(xué)習(xí)進(jìn)步編程技術(shù)的方法。2培養(yǎng)圍繞復(fù)

4、用的軟件開(kāi)發(fā)方式。本文由論文聯(lián)盟.Ll.搜集整理隨著軟件規(guī)模的日益增大，軟件開(kāi)發(fā)形式逐漸從從無(wú)到有的形式過(guò)渡到從有到有的形式，即復(fù)用現(xiàn)有的豐富的軟件資產(chǎn)，開(kāi)發(fā)新的應(yīng)用系統(tǒng)。事實(shí)上，復(fù)用的思想已經(jīng)被廣泛的用于軟件開(kāi)發(fā)理論之中，從各種各樣的程序庫(kù)、軟件開(kāi)發(fā)包、軟件構(gòu)件、eb效勞等各種可復(fù)用資產(chǎn)已經(jīng)簡(jiǎn)化了軟件開(kāi)發(fā)的難度、進(jìn)步了軟件開(kāi)發(fā)的效率也極大地改變了軟件開(kāi)發(fā)的形式。數(shù)據(jù)構(gòu)造學(xué)科本身就是對(duì)軟件復(fù)用思想的一種理論，它通過(guò)總結(jié)大量軟件系統(tǒng)中反復(fù)出現(xiàn)的數(shù)據(jù)構(gòu)造如表、樹(shù)、圖、集合等，定義和實(shí)現(xiàn)處理這些數(shù)據(jù)構(gòu)造的根本操作，最終到達(dá)可以在不同工程開(kāi)發(fā)中反復(fù)應(yīng)用的目的。這些根本數(shù)據(jù)構(gòu)造和算法已經(jīng)被實(shí)現(xiàn)為可復(fù)用的

5、產(chǎn)品隨著程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言發(fā)布，如+STL、#lletins，Javalletins等，并得到了廣泛的使用。因此，數(shù)據(jù)構(gòu)造教學(xué)的另一個(gè)重要目的就是引導(dǎo)學(xué)生習(xí)慣圍繞復(fù)用的軟件開(kāi)發(fā)方式，可以使用和定制已有的數(shù)據(jù)構(gòu)造和算法庫(kù)。其他傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)構(gòu)造教學(xué)目的，如培養(yǎng)學(xué)生面向?qū)嶋H問(wèn)題進(jìn)展算法設(shè)計(jì)和分析的才能，培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)學(xué)科的根本理論素養(yǎng)和思維方式等也非常重要。但普通本科院校學(xué)生對(duì)理論內(nèi)容的承受才能以及將理論和現(xiàn)實(shí)就業(yè)需求相聯(lián)絡(luò)的才能相對(duì)較弱且教學(xué)時(shí)間有限3，筆者認(rèn)為重點(diǎn)打破本節(jié)給出的兩個(gè)更詳細(xì)、更可達(dá)的教學(xué)目的，并在實(shí)現(xiàn)這種詳細(xì)教學(xué)目的的過(guò)程中潛移默化地培育學(xué)生的計(jì)算思維和理論素質(zhì)，將會(huì)獲得更佳的效果。2建構(gòu)

6、式數(shù)據(jù)構(gòu)造教學(xué)教學(xué)理論研究以及教學(xué)理論反響均說(shuō)明，學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的效果遠(yuǎn)較被動(dòng)地承受教師灌輸?shù)男Ч玫亩唷Ｒ虼?，為?shí)現(xiàn)上述教學(xué)目的，在建構(gòu)式教育理論的指導(dǎo)下，筆者探究并采用了一系列建構(gòu)式教學(xué)措施，激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性和興趣，獲得了較好效果。建構(gòu)主義認(rèn)為，學(xué)習(xí)并非學(xué)習(xí)者對(duì)教師所授知識(shí)的被動(dòng)承受，而是學(xué)習(xí)者以自身已有知識(shí)和經(jīng)歷為根底的主動(dòng)建構(gòu)過(guò)程4。2.1理論教學(xué)措施課堂教學(xué)是數(shù)據(jù)構(gòu)造教學(xué)活動(dòng)的主要部分，充分利用課堂教學(xué)時(shí)間，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)構(gòu)造的興趣和信心，幫助學(xué)生建立學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)構(gòu)造的環(huán)節(jié)非常重要。我們采用了如下措施：1組織小型討論。好的開(kāi)始是成功的一半，好的課堂教學(xué)須在上課之初就抓住學(xué)生的注意力，讓學(xué)

7、生帶著輕松、愉快的心情聽(tīng)課。我的做法是在課堂的前5分鐘，提出一個(gè)學(xué)生感興趣的話題，組織假設(shè)干個(gè)有35位同學(xué)參與的小型討論。到一個(gè)學(xué)期完畢時(shí)，每位同學(xué)都有至少一次的發(fā)言時(shí)機(jī)。討論的主題可以靈敏設(shè)置，如時(shí)事、技術(shù)、社會(huì)熱點(diǎn)等。有時(shí)，課堂中間學(xué)生比較疲憊、注意力下降的時(shí)候，也可以穿插一點(diǎn)討論，改善課堂環(huán)境。大多數(shù)學(xué)生非常喜歡這種討論活動(dòng)，積極參與其中，成為課堂的一部分，從被動(dòng)上課轉(zhuǎn)變?yōu)橄矚g上課。2重建理論知識(shí)所針對(duì)的問(wèn)題。國(guó)內(nèi)的經(jīng)典數(shù)據(jù)構(gòu)造教材側(cè)重嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚?，較少討論各種概念、算法出現(xiàn)的背景以及討論的問(wèn)題是否仍然具有現(xiàn)實(shí)價(jià)值。而答復(fù)這些問(wèn)題可以幫助學(xué)生重建理論知識(shí)所針對(duì)的問(wèn)題原型，重現(xiàn)解決方案的提出

8、、開(kāi)展乃至最終成熟的整個(gè)過(guò)程，更有助于培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的才能，養(yǎng)成批判性、創(chuàng)新性考慮的習(xí)慣。2.2理論教學(xué)措施數(shù)據(jù)構(gòu)造是幫助具有根本編程語(yǔ)言根底的學(xué)生錘煉編程技術(shù)的關(guān)鍵課程。它提醒了程序設(shè)計(jì)的根本面，即如何處理互相之間存在一種或多種數(shù)據(jù)關(guān)系的數(shù)據(jù)元素所構(gòu)成的集合、如何設(shè)計(jì)算法并分析算法的優(yōu)劣。2.2.1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置是進(jìn)展理論教學(xué)的最重要部分。從覆蓋知識(shí)點(diǎn)的角度看，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容須面向數(shù)據(jù)構(gòu)造教學(xué)目的，即實(shí)驗(yàn)內(nèi)容須可以鍛煉學(xué)生的編程技巧，如算法設(shè)計(jì)、調(diào)試、測(cè)試以及調(diào)優(yōu)等才能，還可以讓學(xué)生體會(huì)到圍繞復(fù)用開(kāi)展軟件開(kāi)發(fā)的威力以及思路。從覆蓋教育對(duì)象的角度來(lái)看，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容須面向大多數(shù)同學(xué)并充分考

9、慮優(yōu)秀同學(xué)，即實(shí)驗(yàn)內(nèi)容須劃分不同的層次，讓大多數(shù)學(xué)生可以很容易入手，并讓有才能、有余力的學(xué)生可以不斷地深化，直至形成綜合型課程設(shè)計(jì)。2.2.2實(shí)驗(yàn)考核手段考核手段在教學(xué)環(huán)節(jié)中至關(guān)重要?？己耸侄问菍W(xué)生學(xué)習(xí)和鍛煉自身才能的風(fēng)向標(biāo)。為保證每位同學(xué)都能積極完成實(shí)驗(yàn)并有所收獲，防止抄襲和敷衍的現(xiàn)象，筆者采取了綜合型的考核手段。3應(yīng)用中遇到的問(wèn)題建構(gòu)式教學(xué)形式在應(yīng)用和推廣過(guò)程中遇到的主要問(wèn)題來(lái)自三個(gè)方面。其一，目前學(xué)生的課業(yè)負(fù)擔(dān)較重，習(xí)慣于被動(dòng)填鴨而不習(xí)慣于主動(dòng)求索，這是推動(dòng)和開(kāi)展建構(gòu)式教學(xué)形式的主要障礙。其二，建構(gòu)式教學(xué)活動(dòng)，需要師生的親密交流，但現(xiàn)有師資缺乏難以滿足實(shí)際需求。一個(gè)可能的解決方法是綜合多門(mén)課程和多個(gè)教師，建構(gòu)整體的知識(shí)框架和學(xué)習(xí)體系，防止課程教學(xué)中的重復(fù)勞動(dòng)，進(jìn)步師資的利用率。另一個(gè)可能的解決方法是利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立在線教學(xué)園地。其三，建構(gòu)式教學(xué)形式仍然處于探究階段，各學(xué)科缺乏建構(gòu)式教學(xué)素材。從筆者在理論教學(xué)的體驗(yàn)來(lái)看，應(yīng)盡量從學(xué)生的學(xué)習(xí)背景和才能成長(zhǎng)規(guī)律出發(fā)而不僅僅是從學(xué)科背景出發(fā)，為學(xué)生建構(gòu)知識(shí)體系設(shè)計(jì)更平滑的道路。4結(jié)語(yǔ)筆者提出將培養(yǎng)超越詳細(xì)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言技巧的編程技術(shù)和培養(yǎng)圍繞復(fù)用的軟件開(kāi)發(fā)方式作為普通本科院校的數(shù)據(jù)構(gòu)造教學(xué)目的，在建構(gòu)式