楊麗+于為+李曉紅

[摘 要]數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的基礎(chǔ)課，概念較多且算法復(fù)雜抽象，學(xué)生學(xué)習(xí)難度大，加之移動(dòng)互聯(lián)時(shí)代各種信息爆炸、手機(jī)控現(xiàn)象的出現(xiàn)，使原有的教學(xué)方法難以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，導(dǎo)致數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的課堂效果并不理想。針對(duì)這些情況，教師可以將BOPPPS模型應(yīng)用于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，從而提升數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞]數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；BOPPPS模型；手機(jī)控

[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2017）04-0015-03

2015年10月，教育部文件（教發(fā)[2015]7號(hào)）對(duì)“引導(dǎo)部分地方普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變”提出指導(dǎo)意見。文件精神指出，培養(yǎng)應(yīng)用型人才，提高教學(xué)質(zhì)量，是每個(gè)應(yīng)用型本科學(xué)校迫切需要解決的問題。然而，目前多數(shù)地方本科高校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容滯后，與信息技術(shù)的發(fā)展要求不相適應(yīng)，教學(xué)中注重理論知識(shí)的講解、缺少與實(shí)際生活應(yīng)用相聯(lián)系的典型案例分析，不能滿足培養(yǎng)應(yīng)用型人才的要求，教學(xué)模型也有待改進(jìn)。安順學(xué)院也不例外。因此，在強(qiáng)化“應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)”理念下，在借鑒和學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，筆者將北美高校教師技能培訓(xùn)過程中推崇的BOPPPS模型應(yīng)用到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中，進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)模型改革以適應(yīng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求。

一、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)現(xiàn)狀

首先，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的基礎(chǔ)課，概念較多且算法復(fù)雜抽象，學(xué)生學(xué)習(xí)難度大、教學(xué)過程中存在重理論輕實(shí)踐應(yīng)用的觀念、學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)主動(dòng)性、動(dòng)手能力差。[1]從本校幾屆學(xué)生的教學(xué)經(jīng)歷可看出，學(xué)生學(xué)習(xí)這門課時(shí)，大部分學(xué)生顯得比較吃力，主要原因是學(xué)生對(duì)其前驅(qū)課程知識(shí)掌握不夠扎實(shí)，例如學(xué)生不熟悉計(jì)算機(jī)內(nèi)存模型，在學(xué)習(xí)各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)時(shí)，就會(huì)比較吃力。有的學(xué)生在上機(jī)課時(shí)不知道練什么，甚至有的學(xué)生在上機(jī)時(shí)把算法直接運(yùn)行，其主要原因是學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)體、指針、函數(shù)、算法、程序等知識(shí)掌握不夠，把算法直接當(dāng)作程序。其次，移動(dòng)互聯(lián)時(shí)代各種信息爆炸，“手機(jī)控”、“低頭族”成為高校的普遍現(xiàn)象，而且在課堂上表現(xiàn)尤為突出，學(xué)生在課堂上關(guān)注手機(jī)中的各類信息勝過關(guān)注教師講課。據(jù)調(diào)查資料統(tǒng)計(jì)[2]，八成多大學(xué)生上課玩手機(jī)。在被訪問的大學(xué)生中，有82.5%的學(xué)生承認(rèn)每天上課都在玩手機(jī)，沒有聽老師講課；其中，40%的學(xué)生上課經(jīng)常玩手機(jī)，而40%的學(xué)生每節(jié)課都玩手機(jī)。因而，教師上課不得不和手機(jī)“搶”學(xué)生。要改變數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)現(xiàn)狀，首先，學(xué)生必須掌握好一門描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)語言；其次，上課教師要把學(xué)生“搶”到課堂中來。如何把學(xué)生搶到課堂中來，根據(jù)《欲望之源》一書中心理學(xué)家的結(jié)論——人對(duì)自己參與選擇過的東西有某種偏愛，本文將BOPPPS模型應(yīng)用到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中，讓所有學(xué)生參與到課堂教學(xué)中來，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，從而提升數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的教學(xué)效果。

二、BOPPPS教學(xué)模型簡(jiǎn)介

BOPPPS最初于1976年由溫哥華大學(xué)的道格拉斯·克爾（Douglas Kerr）團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建，其突出特點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)教學(xué)反思和加強(qiáng)互動(dòng)，是北美高校教師技能培訓(xùn)過程中推崇的一個(gè)教學(xué)模型。BOPPPS 模型將每一個(gè)教學(xué)內(nèi)容劃分為 6 個(gè)部分[3]：引入、目標(biāo)、前測(cè)、參與式學(xué)習(xí)、后測(cè)、小結(jié)，各部分之間遵循起承轉(zhuǎn)合的脈絡(luò)。

三、BOPPPS模型在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

本文以圖結(jié)構(gòu)的無向圖著色為例，闡述BOPPPS模型在課堂教學(xué)中的運(yùn)用。

（一）引入

引入部分即通過設(shè)置與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的情境、懸念等，以吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的興趣，從而引入教學(xué)內(nèi)容。因此，本人設(shè)計(jì)了“智慧的教務(wù)管理員”一例[4]，提出了“安排考試問題”，用具有實(shí)際應(yīng)用背景的問題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引入教學(xué)內(nèi)容。

智慧的教務(wù)管理員：專業(yè)選修課是高校教學(xué)計(jì)劃的重要組成部分，在人才培養(yǎng)中有著深化專業(yè)理論知識(shí)，擴(kuò)展專業(yè)視野，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性及實(shí)踐能力的功能。因此，高校的每個(gè)專業(yè)每學(xué)期都會(huì)安排選修課供學(xué)生選修，學(xué)生可以根據(jù)自己的特長(zhǎng)選擇課程，在期末考核時(shí)，教務(wù)管理員就得根據(jù)學(xué)生選課的情況，在較短的時(shí)間段內(nèi)安排完所有選修課程的考核。例如：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)某學(xué)期開設(shè)了6門選修課程：信息論與編碼（a）、信息與網(wǎng)絡(luò)安全（b）、算法分析與設(shè)計(jì)（c）、數(shù)據(jù)建模與統(tǒng)計(jì)分析（d）、高級(jí)數(shù)據(jù)庫技術(shù)（e）、移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)（f），假設(shè)學(xué)生選課情況有以下幾種：ad、ab、ae、bc、be、ef、dc、df、cf、eb。

現(xiàn)要求安排一個(gè)考試日程，安排者A提出方案：用6個(gè)時(shí)間段安排考試，每個(gè)時(shí)間段安排一門。安排者B：用5個(gè)時(shí)間段安排考試，a，c在一個(gè)時(shí)間段考，b在一個(gè)時(shí)間段考，d在一個(gè)時(shí)間段考，f在一個(gè)時(shí)間段考，e在一個(gè)時(shí)間段考。安排者C：用4個(gè)時(shí)間段安排考試，a，c在一個(gè)時(shí)間段考，b，d在一個(gè)時(shí)間段考，f在一個(gè)時(shí)間段考，e在一個(gè)時(shí)間段考。除以上方案之外，還有沒有其他方案，哪個(gè)方案最好？假設(shè)你是教務(wù)管理員，如何解決這個(gè)問題？

（二）目標(biāo)

目標(biāo)即是課堂教學(xué)目標(biāo)，要讓學(xué)生明確知道本堂課要達(dá)到的教學(xué)目標(biāo)及學(xué)習(xí)這些知識(shí)的用處；教學(xué)目標(biāo)是學(xué)生學(xué)習(xí)的目標(biāo)，是教師開展教學(xué)的依據(jù)，也是學(xué)生學(xué)習(xí)效果及教師教學(xué)效果評(píng)價(jià)的依據(jù)。設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)目標(biāo)時(shí)必須考慮在什么條件下，學(xué)什么內(nèi)容，達(dá)到什么樣的水平（包括知識(shí)技能、過程與方法、情感態(tài)度三維目標(biāo)），設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)目標(biāo)必須便于課堂教學(xué)效果的評(píng)價(jià)。教學(xué)案例的學(xué)習(xí)目標(biāo)如下： 1.學(xué)生能夠準(zhǔn)確地描述什么是“無向圖的著色”； 2.在實(shí)際生活中，能夠知道用“無向圖的著色”可以解決哪些類型的問題及如何對(duì)這些問題進(jìn)行建模分析； 3.在實(shí)踐中，能夠使用Welch Powell算法或回溯法求解“圖的著色”問題。通過這三個(gè)學(xué)習(xí)目標(biāo)，學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)就可以確定學(xué)習(xí)重點(diǎn)，即什么是“圖的著色”，“圖的著色”有什么用，如何求得“圖的著色”，怎么實(shí)現(xiàn)“圖的著色”。

為了能在較少的時(shí)間段內(nèi)安排完考試，首先要選擇一個(gè)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來表示它。下圖1表示該問題的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型，圖中頂點(diǎn)代表選修課程。

因?yàn)橥粋€(gè)學(xué)生所選的課程不能在同一時(shí)間段考試，故在每個(gè)學(xué)生所選的課程之間進(jìn)行連線，即該學(xué)生所選課程之間兩兩有邊相連。因此，選修課程考試的時(shí)間安排問題就可以抽象為“無向圖著色”問題，即用盡可能少的顏色去給圖中每個(gè)頂點(diǎn)著色，使得任意兩個(gè)有邊連接的相鄰頂點(diǎn)著上不同的顏色。每一種顏色表示一個(gè)考試時(shí)間，著上同一種顏色的頂點(diǎn)是可以安排在同一時(shí)間內(nèi)考試的。由此可得：

方案一：在圖中，a和c著顏色1，b、f著顏色2，d、e著顏色3，故安排3場(chǎng)考試即可。第一場(chǎng)是信息論與編碼、高級(jí)數(shù)據(jù)庫技術(shù)，第二場(chǎng)是信息與網(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)據(jù)建模與統(tǒng)計(jì)分析，第三場(chǎng)是移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)、算法分析與設(shè)計(jì)。

方案二：在圖中，b、d著顏色1，c、e著顏色2，a、f著顏色3，故安排三場(chǎng)考試。第一場(chǎng)是信息與網(wǎng)絡(luò)安全、移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)，第二場(chǎng)是高級(jí)數(shù)據(jù)庫技術(shù)、算法分析與設(shè)計(jì)，第三場(chǎng)是信息論與編碼、數(shù)據(jù)建模與統(tǒng)計(jì)分析。

（三）前測(cè)

本人采用以下幾個(gè)問題進(jìn)行課前摸底，主要以提問的方式進(jìn)行，通過提問，可以了解學(xué)生學(xué)習(xí)的情緒、心態(tài)和知識(shí)技能的具體程度，以調(diào)整自己的教學(xué)，做到有的放矢、因材施教。

問題 1： 圖結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是什么（圖形描述，學(xué)生歸納，獲取反饋信息）？ 設(shè)計(jì)目的：掌握學(xué)生對(duì)圖結(jié)構(gòu)基本概念的掌握情況。問題2： 圖的分類有哪些（列舉生活中的實(shí)例）？頂點(diǎn)和邊的關(guān)系？樹和圖的關(guān)系？設(shè)計(jì)目的：掌握學(xué)生用無向圖、有向圖抽象生活實(shí)例的情況、鞏固無向邊（有向邊）與頂點(diǎn)的關(guān)系、復(fù)習(xí)最小生成樹的概念及求圖的最小生成樹的普里姆（Prim）算法和克魯斯卡爾（Kruskal）算法。問題3： 圖有哪些存儲(chǔ)方法、特點(diǎn)、適用的場(chǎng)合？設(shè)計(jì)目的：對(duì)圖存儲(chǔ)方法等進(jìn)行摸底。通過這些問題，教師既能了解到學(xué)生對(duì)前驅(qū)知識(shí)的掌握情況，又能及時(shí)調(diào)整教學(xué)目標(biāo)。

（四）參與式學(xué)習(xí)

參與式學(xué)習(xí)指學(xué)生自主地加入到課堂教學(xué)過程中，改變以往的被動(dòng)式學(xué)習(xí)方式，體現(xiàn)“以學(xué)生為中心”的教育理念。本教學(xué)案例在實(shí)施中采用分組式討論、問題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)法，小組中每個(gè)學(xué)生都有相應(yīng)的分工，擔(dān)任不同的角色，需要完成不同的任務(wù)，因此，能把學(xué)生“搶”到課堂中來。例如，在講完“無向圖的著色”概念后，啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行思考：“對(duì)于一個(gè)無向圖著色的應(yīng)用，生活中有哪些實(shí)例”；接著，啟發(fā)學(xué)生討論“如何對(duì)無向圖進(jìn)行著色”；在講授Welch Powell著色法算法時(shí)，通過“先著色哪個(gè)結(jié)點(diǎn)？”“如何判斷兩個(gè)頂點(diǎn)是否連通？”“算法正確嗎？”“還有其他算法嗎？”“算法的適用場(chǎng)合是什么？”等一系列問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論、思考、探索。通過分組討論、問題驅(qū)動(dòng)，激發(fā)學(xué)生進(jìn)行自主思考，小組討論，不斷深入學(xué)習(xí)，完整地掌握“圖的著色”的相關(guān)知識(shí)。最后還能很好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性及團(tuán)隊(duì)協(xié)助精神。

（五）后測(cè)

后測(cè)指在學(xué)生學(xué)習(xí)后，對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，以了解學(xué)生的學(xué)習(xí)成效及是否達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，為后續(xù)的教學(xué)做鋪墊。與學(xué)習(xí)目標(biāo)相呼應(yīng)，設(shè)計(jì)針對(duì)不同目標(biāo)的測(cè)試題目，從無向圖的基本概念、Welch Powel算法原理及應(yīng)用、算法設(shè)計(jì)方法等方面檢查學(xué)習(xí)效果，評(píng)價(jià)是否實(shí)現(xiàn)教學(xué)三維目標(biāo)。在本例中，表現(xiàn)為呼應(yīng)引入階段的例子，求解“智慧的教務(wù)管理員”問題測(cè)試算法原理及生活中的應(yīng)用實(shí)例，設(shè)計(jì)“Welch Powell算法、回溯法、貪心算法”相關(guān)問題，分析算法本質(zhì)，剖析蘊(yùn)含的算法設(shè)計(jì)思想。通過對(duì)這些內(nèi)容的評(píng)價(jià)，使整堂課教學(xué)前后呼應(yīng)，強(qiáng)化了課堂教學(xué)的整體性。

（六）小結(jié)

小結(jié)階段起承先啟后作用，教師要幫助學(xué)生總結(jié)課堂內(nèi)容、整合學(xué)習(xí)要點(diǎn)、引出下次課內(nèi)容。在此階段，教師應(yīng)簡(jiǎn)要回顧并總結(jié)本次課堂的教學(xué)內(nèi)容，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)解決教學(xué)目標(biāo)中難點(diǎn)和重點(diǎn)的思維方法，進(jìn)一步拓展“圖的著色”的歷史由來知識(shí)，提升學(xué)生的人文素養(yǎng)；還可以向?qū)W生講授“圖的著色”在生活中的應(yīng)用實(shí)例，如排課時(shí)間表、交通管理系統(tǒng)、存儲(chǔ)問題、會(huì)場(chǎng)安排問題等，以達(dá)到培養(yǎng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求。

四、結(jié)語

實(shí)踐表明，在教學(xué)過程中運(yùn)用BOPPPS教學(xué)模型，要始終注重“教”與“學(xué)”雙向互動(dòng)，體現(xiàn)課堂教學(xué)中教師的“主導(dǎo)”作用，讓學(xué)生充分發(fā)揮學(xué)習(xí)過程中的“主體”地位；通過教師引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與、主動(dòng)學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生積極探究、不斷完善自我，讓學(xué)生從被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，從“要我學(xué)”變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”，從而達(dá)到提高教學(xué)效果、培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目的。當(dāng)然，教學(xué)過程中還存在部分學(xué)生參與度不高的現(xiàn)象，會(huì)影響課堂教學(xué)內(nèi)容量的開展，這就要求學(xué)生必須加大課外學(xué)習(xí)量?？傊?，運(yùn)用BOPPPS教學(xué)模型，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的品格和能力，比生硬地灌輸知識(shí)要好得多。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 張?jiān)∪A.基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)研究[J].科技視界，2015（2）：51-52.

[2] 搜狐教育.六成大學(xué)生10分鐘看一次手機(jī) 課堂玩手機(jī)成國(guó)際難題[EB/OL].http：//learning.sohu.com/20140427/n398869637.shtml.2014-04.

[3] 袁思，劉鵬.基于BOPPPS模式的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理教學(xué)改革[J].計(jì)算機(jī)教育，2015（6）：26-29.

[4] 陳衛(wèi)衛(wèi)，鮑愛華，李清，等. 基于BOPPPS模型和問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)法培養(yǎng)計(jì)算思維的教學(xué)設(shè)計(jì)[J].工業(yè)和信息化教育，2014（6）：8-11.

[責(zé)任編輯：劉鳳華]