楊關(guān)+許進(jìn)忠+吳志剛

摘 要 針對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程在教與學(xué)過程中存在的突出問題，本文提出了瀑布式教學(xué)理念。理念以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣為前提和基礎(chǔ)，以培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維為教學(xué)目標(biāo)。經(jīng)過多年的實(shí)踐，在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等多門課程教學(xué)中對(duì)大面積提高教學(xué)水平與教學(xué)質(zhì)量等方面效果顯著。

關(guān)鍵詞 教學(xué)理念 瀑布模型 認(rèn)知結(jié)構(gòu) 教學(xué)質(zhì)量

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Exploration and Practice of Waterfall Teaching

Philosophy in the Data Structure

YANG Guan， XU Jinzhong， WU Zhigang

（School of Computer Science， Zhongyuan University of Technology， Zhengzhou， He'nan 450007）

Abstract For outstanding issues existing in the process of "Data Structures" course teaching and learning， this paper presents a waterfall teaching philosophy. The ideas are to improve students' interest as the premise and foundation， to foster students' self-learning ability， practical ability and creative thinking teaching goals. After years of practice， teaching courses in multiple data structures in a large area to improve the standard of teaching and the quality of teaching and other aspects of the effect is significant.

Key words teaching philosophy； waterfall model； cognitive structure； teaching quality

1 問題的提出

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門核心專業(yè)基礎(chǔ)課，既具有較強(qiáng)的理論性和抽象性，又有很強(qiáng)的實(shí)踐性，對(duì)培養(yǎng)、鍛煉學(xué)生抽象思維、創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力起著十分重要的作用。也正是由于這些內(nèi)在特征，使得數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在實(shí)際教學(xué)中存在一些亟待解決的問題，“難教難學(xué)”是廣大師生的共識(shí)，比如，任課教師常常抱怨“付出巨大心血，卻依然得不到學(xué)生的認(rèn)可”，學(xué)生常常反映“雖然努力聽課、做題，卻收效甚微”。因此，任課教師必須認(rèn)真思考如何改革教學(xué)方法和教學(xué)手段，使抽象的理論具體化、復(fù)雜的內(nèi)容簡(jiǎn)單化，便于學(xué)生理解、掌握，促進(jìn)他們能夠?qū)W以致用，才能使其學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性持之以恒。

基于上述想法，筆者所在課程組通過查閱大量的文獻(xiàn)資料，探索出了基于瀑布模型的教學(xué)理念，它以現(xiàn)代教育心理學(xué)、認(rèn)知心理學(xué)為基礎(chǔ)，從分析學(xué)生所關(guān)心的（知識(shí)考核-“應(yīng)試”）與所感興趣的（知識(shí)應(yīng)用）內(nèi)容入手，針對(duì)課程知識(shí)點(diǎn)類型和特點(diǎn)，利用現(xiàn)代教育技術(shù)，靈活采用多種教學(xué)方法，實(shí)施有效的教學(xué)。經(jīng)過多年的教學(xué)實(shí)踐，在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等多門課程教學(xué)中對(duì)大面積提高教學(xué)水平與教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維等方面取得顯著效果。

2 “以學(xué)生為本”構(gòu)建瀑布式教學(xué)理念

由于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)本身的抽象性和實(shí)踐性，若只講理論知識(shí)，一方面學(xué)生會(huì)感覺講授內(nèi)容空洞、枯燥、乏味；另一方面，由于缺少必要?jiǎng)幼骷寄艿呐囵B(yǎng)和鍛煉，學(xué)生課堂上能理解知識(shí)內(nèi)容，但在課下卻不會(huì)做題、在實(shí)際問題中不會(huì)靈活地運(yùn)用，因而，逐漸失去學(xué)習(xí)的興趣。

鑒于上述問題，課題組通過長期的調(diào)研與分析發(fā)現(xiàn)：一般而言，學(xué)生學(xué)習(xí)一門課的直接心理效應(yīng)表現(xiàn)在兩方面：一是如何輕松通過考試；二是學(xué)習(xí)這門課程今后有何用，又如何應(yīng)用，即在什么環(huán)境下如何運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)去解決實(shí)際問題。前者是學(xué)生所關(guān)心的，后者是學(xué)生的興趣所在，抓住學(xué)生的學(xué)習(xí)心理需求，上述問題就比較容易解決。

圖1 “兩應(yīng)”教學(xué)理念的瀑布模型（體系結(jié)構(gòu)）

據(jù)此，在整個(gè)教學(xué)過程中，我們始終堅(jiān)持“以學(xué)生為本”的教育理念，尊重學(xué)生的個(gè)人興趣和愛好，想學(xué)生所想，構(gòu)建了符合學(xué)生學(xué)習(xí)心理和認(rèn)知規(guī)律的瀑布式教學(xué)理念。理念針對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)大部分課程的教學(xué)內(nèi)容以及學(xué)生學(xué)習(xí)過程具有明顯的有序遞進(jìn)性和反復(fù)性，將學(xué)生的認(rèn)知心理、認(rèn)知規(guī)律與計(jì)算機(jī)學(xué)科領(lǐng)域中軟件工程的原理和方法有機(jī)結(jié)合，借助現(xiàn)代教育技術(shù)，靈活采用多種教學(xué)方法和手段進(jìn)行教學(xué)。在實(shí)施過程中，始終以興趣為向?qū)?，積極引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與、勤于思考、積極探究， 其體系結(jié)構(gòu)圖1所示。

（1）知識(shí)的探討與理解：理念以現(xiàn)代教育心理學(xué)和認(rèn)知心理學(xué)為理論基礎(chǔ)，針對(duì)課程知識(shí)點(diǎn)類型和特點(diǎn)，靈活采用多種教學(xué)模式，講解、探討新知識(shí)，不僅讓學(xué)生知其然，而且要知其所以然，建立新舊知識(shí)的關(guān)聯(lián)性，促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的形成與發(fā)展；同時(shí)，通過具體的教學(xué)內(nèi)容，向?qū)W生展示、講解、示范認(rèn)知策略，進(jìn)行認(rèn)知策略的初步學(xué)習(xí)和訓(xùn)練。知識(shí)意義的習(xí)得是學(xué)生各種技能的形成、智力發(fā)展和各方面素質(zhì)提高的前提和基礎(chǔ)。本階段知識(shí)的有效獲取是后續(xù)階段“應(yīng)試”環(huán)節(jié)和“應(yīng)用”環(huán)節(jié)得以成功實(shí)施的關(guān)鍵。

（2）“應(yīng)試”環(huán)節(jié)：適量的習(xí)題對(duì)幫助學(xué)生及時(shí)鞏固、加深理解所學(xué)知識(shí)是十分必要的，也是教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。本階段以經(jīng)典試題為媒介，從不同的角度、以不同的方式分析、講解知識(shí)點(diǎn)及其應(yīng)用，使學(xué)生進(jìn)一步理解、鞏固所學(xué)知識(shí)，進(jìn)一步擴(kuò)充、深化認(rèn)知結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)知識(shí)的保持效果；同時(shí)，通過具體的教學(xué)內(nèi)容，向?qū)W生解釋、示范認(rèn)知策略，讓學(xué)生學(xué)習(xí)領(lǐng)會(huì)解題思路和解題技巧，提高學(xué)習(xí)興趣和積極性。課前精心準(zhǔn)備適量的經(jīng)典試題是實(shí)現(xiàn)這一環(huán)節(jié)的前提，引導(dǎo)學(xué)生積極思考是其關(guān)鍵。endprint

（3）“應(yīng)用”環(huán)節(jié)：學(xué)以致用是大學(xué)生感興趣的話題，普通大學(xué)的學(xué)生在知識(shí)、能力與素質(zhì)等方面不同于重點(diǎn)院校學(xué)生，需要在引導(dǎo)與示范才能更好地理解、應(yīng)用知識(shí)。通過對(duì)典型應(yīng)用問題的分析、探究與解答，促進(jìn)學(xué)生加深理解所學(xué)知識(shí)，能靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，學(xué)會(huì)分析問題、解決問題。其間鼓勵(lì)學(xué)生敏于觀察、勤于思考、敢于質(zhì)疑，勇于創(chuàng)新等思維活動(dòng)貫穿其中，培養(yǎng)學(xué)生類比、歸納和概括能力，使其所學(xué)知識(shí)和技能得以應(yīng)用和遷移。

這一環(huán)節(jié)需要在上課前將事先準(zhǔn)備好的典型教學(xué)實(shí)例或案例，并以課外作業(yè)或?qū)嵙?xí)題的方式布置給學(xué)生。這樣做的目的，一是讓學(xué)生帶著問題去學(xué)習(xí)（任務(wù)驅(qū)動(dòng)）；二是節(jié)省課堂時(shí)間）。在具體教學(xué)中，可以采用“問題-探究”式、類比歸納法、啟發(fā)式等多種教學(xué)模式相結(jié)合，效果更好。

多年的實(shí)踐證明，學(xué)生非常喜歡這種教學(xué)方式，這既能突出學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的主體地位，又能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性，有利于加強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、分析解決問題的實(shí)踐能力；也有利于學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)以及學(xué)生個(gè)性的全面發(fā)展。借用現(xiàn)代教育家邰爽秋的話說，這符合以學(xué)生為中心，重視學(xué)生的興趣和個(gè)性的全面發(fā)展的學(xué)生本位教育思想。

3 瀑布式教學(xué)理念的主要教學(xué)模式

瀑布式教學(xué)理念成功實(shí)施的關(guān)鍵在于教學(xué)實(shí)踐中靈活采用多種教學(xué)方法和手段，它要求以吸引學(xué)生的注意力、提高其興趣為前提，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與，敏于觀察，勤于思考，敢于質(zhì)疑，勇于創(chuàng)新，教師重在及時(shí)引導(dǎo)、釋疑和評(píng)價(jià)，師生必須互動(dòng)起來。教學(xué)理念中各個(gè)環(huán)節(jié)都要避免灌輸式教學(xué)。

“應(yīng)試”環(huán)節(jié)不是傳授給學(xué)生應(yīng)試的方法，更不是代以講解試題，而是以試題為媒介，通過分析知識(shí)的考核目的和考查方式，讓學(xué)生從不同的角度，以不同的方式領(lǐng)會(huì)知識(shí)的本質(zhì)特征及其內(nèi)涵，最終達(dá)到靈活掌握知識(shí)的目的?！皯?yīng)用”環(huán)節(jié)不是將知識(shí)的應(yīng)用簡(jiǎn)單地呈現(xiàn)給學(xué)生，而是以學(xué)生靈活掌握知識(shí)為前提和基礎(chǔ)，通過典型的應(yīng)用實(shí)例的剖析，引導(dǎo)學(xué)生利用自身的知識(shí)結(jié)構(gòu)和技能去積極主動(dòng)地分析問題、解決問題，進(jìn)而能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)去解決同類或類似問題，做到舉一反三。另外，由于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)具有理論的抽象性，算法的復(fù)雜性等顯著特征，即需要把抽象的理論具體化、復(fù)雜的問題簡(jiǎn)單化，也需要由理論向?qū)嵺`轉(zhuǎn)化的中間環(huán)節(jié)。很顯然，傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)方式無法滿足這些需求，因此，應(yīng)盡量靈活采用多種教學(xué)方式和教學(xué)手段。在實(shí)際教學(xué)中，我們采用以“問題-探究”式和類比歸納式為主，啟發(fā)式等多種方式為輔的集成教學(xué)模式。這種模式能將抽象、復(fù)雜甚至枯燥的理論、算法融于有趣的問題情境中，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的趣味性，有助于培養(yǎng)學(xué)生的算法設(shè)計(jì)能力，分析問題、解決問題的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。

在這種輕松、愉快、民主的氛圍中，學(xué)生有心理安全感，沒有外界壓力，其智力能得到有效的發(fā)揮，其個(gè)性心理特征也能得到充分的展示：積極思考、敢于大膽質(zhì)疑，產(chǎn)生創(chuàng)新的情感和行動(dòng)，進(jìn)而養(yǎng)成一種敏于觀察、深于思考、勇于質(zhì)疑的行為習(xí)慣，強(qiáng)化一種廣于聯(lián)想、精于比較的創(chuàng)新思維方式。

4 瀑布式教學(xué)理念在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課堂教學(xué)中的應(yīng)用

課程組以我校計(jì)算機(jī)學(xué)院、信息商務(wù)學(xué)院計(jì)算機(jī)系等院系的學(xué)生為研究對(duì)象，研究分析瀑布式教學(xué)理念對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課堂教學(xué)的影響作用。教學(xué)班分為實(shí)驗(yàn)班和普通班，在實(shí)驗(yàn)班教學(xué)實(shí)踐中引入瀑布式教學(xué)理念，并與普通班進(jìn)行對(duì)比、分析。多年的教學(xué)實(shí)踐證明，瀑布式教學(xué)理念在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中取得明顯效果，主要表現(xiàn)在三方面：一是實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、積極性得到很大的提高，學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)也得到明顯的提高；二是實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的分析問題、解決問題的能力以及創(chuàng)新思維能力普遍得到不同程度的提高；三是教師的教學(xué)水平及教學(xué)效果得到學(xué)生和專家的廣泛認(rèn)可。

5 結(jié)語

瀑布式教學(xué)理念以滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)心理需求為前提，以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)獲取知識(shí)和應(yīng)用知識(shí)去分析問題、解決問題的實(shí)踐能力為目的，在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法設(shè)計(jì)與分析等理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的課程中教學(xué)效果顯著，推廣到數(shù)據(jù)庫、操作系統(tǒng)等多門課程中也取得明顯效果。這說明瀑布式教學(xué)理念在大面積提高教學(xué)水平、教學(xué)質(zhì)量以及培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的實(shí)踐能力等方面具有重要的使用價(jià)值，值得進(jìn)一步研究。

項(xiàng)目來源：2012年河南省信息技術(shù)教育重點(diǎn)研究項(xiàng)目（ITE12020）

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