职业教育论文-研究型《数据结构》课程实验教学设计与探讨.doc

职业教育论文-研究型数据结构课程实验教学设计与探讨作者：龚红仿杨宏杰仝青山李友云摘要：结合研究型课程教学的基本理念，阐述了研究型教学的指导思想和教学原则。在分析数据结构实验教学特征的基础上，指出开展研究型数据结构实验教学的重要性和必要性，并对具体的实施过程进行了设计与探讨。实践证明，研究型的实验教学活动，不仅为学生提供了创新活动的条件和机会，而且能够有效地引导学生掌握学习方法，对于培养学生的智力和能力，具有明显的作用。关键词：研究型教学；实验教学；智力能力培养；教学方法；数据结构社会的发展对当前我国高等教育提出了具体的要求，所培养的学生必须具备全面发展的素质，包括掌握科学的学习方法和具有会学习的本领，具备积极创新的能力和生动活泼的特征。这一特征，使得高校教育改革应该不断地向更高、更深刻、更全面的层次上发展。教学改革是教育改革中最为重要的一部分。如何创造良好的学习环境和条件，革新教学手段和方法，全方位地培养学生的智力和能力，关键是要转变教育观念，改革人才培养模式，改进教师的教学方式，增强学生学生的学习的主观能动性，积极采取启发式、研讨式等研究型教学方式。但是在高等教育过程中对研究型教学的认识程度还不够高，开展的深度与广度都还不够，从而成为制约教学质量进一步提高的一个瓶颈而引起了各高校的普遍关注。本文结合我们开展研究型教学的实践，对数据结构课程的实验教学改革进行了一定的尝试，取得了初步的教学效果。一、研究型课程教学的基本理念国内研究型教学的实践，一方面是对国外先进教育方式的借鉴，另一方面也是对国内实施已久的高校学习与科技兴趣小组活动乃至启发式、讨论式、发现法教学方式等经验的系统提升。1、赫尔巴特“主知主义”课程理论。赫尔巴特的课程理论被称为“主知主义”，它是以知识作用为本位的课程论，同时还明确主张学生从总体上对教师保持被动状态，强调教师的权威意志和主导责任。因而，人们把赫尔巴特视为“教师权威论”或“教师中心论”的代表人物。2、杜威的“实用主义”课程。杜威主张教育要“以学生为中心”，要求教育的一切措施围绕着学生来组织，以促进学生的个性发展。他认为学生的学习不应是被动接受知识的过程，而类似科学家研究发现知识的主动探究过程。杜威的教育思想深刻地影响了20世纪初至当代的全部教学论的发展。教育家陶行知先生是杜威的学生，他将社威的教育思想引入我国，并在国内进行了卓有成效的教学实践，创立了“知行统一”的课程理论，至今对我国教育界仍产生着深刻影响。3、研究型课程理念。研究型课程教学的基本理念是：对历史上传统的教育学派的“主知主义”、“教师中心论”和进步教育学派的“实用主义”、“学生中心论”中合理的部分加以有机的整合，扬弃其狭隘、刻板僵化的部分，注重发挥教师的主导责任和学生的主体作用。它以促进学生的个性发展为宗旨，以改变学生单纯地、被动地接受知识传授的学习方式为着眼点，构建一种开放的学习环境，为学生提供一个多渠道获取知识，理解自然、个人、社会等问题，并将学到的知识综合应用于实践的机会。它在帮助学生进行接受式间接学习的同时，形成一种对知识的主动式直接探索，以提高其解决实际问题的能力的研究型学习形式。二、研究型课程教学的指导思想和教学原则数据结构实验教学是一种验证型的教学模式，将课堂上所学的理论知识与计算机上机实践相结合，通过利用高级语言环境对书本上的算法进行验证，从而达到巩固理论知识的目的。而研究型实验教学的指导思想，不仅仅在于验证书本知识和巩固理论知识，而是更加重视理论知识的综合应用，强调整个过程的参与和学习，发挥学生学习的主动性，激发学生的学习兴趣和创造力，培养学生的团队精神和协作意识。因此，全面培养学生的智力和能力，是研究型实验教学的指导思想。在上述教学思想指导下，在实验教学过程中必须坚持的教学原则是：1、教师指导与学生动手并重。虽然有效快捷的学习离不开教师的指导，但指导只是一种手段。在现代教学过程中，教师的指导旨在教会学生学会学习，这不仅是今后终身教育的要求，而且只有学会学习，掌握了科学的学习方法，学习主体才会真正具有一种参与到教学过程中去的能力。2、面向结果的教学和面向过程的教学并重。面向结果的教学是指教师在教学活动中以使学生获得令人满意的结论作为教学的直接意义，它是传统教学所强调的教学形式。面向过程的教学则是教师在教学活动中重视引导学生对知识形成过程的理解与实践，并在理解和实践中仔细体验获得这一知识的基础和条件，以及它与其他知识的相互关系等。从主动学习的角度看，面向过程的教学会给学生主体带来一种更高的价值。3、一般能力的培养与创造品质的形成并重。学生能力的培养已成为现代教育的重心，然而在促进学生的一般能力有较全面提高的同时，教师应该对学生的创造能力的发展给予特别关注，因为创造品质已成为现代人素质结构中最重要的组成部分。4、理论学习与实践活动并重。理论来源于实践，反过来又指导实践。只有坚持理论联系实际，才能有所发现，有所创造。5、接受式学习与探究式学习并重。接受式学习是一种被动的学习过程，而探究式学习则是一种主动的学习过程，只有发挥了学生主体的积极性，才能使得学习收到事半功倍的效果。近年来，我们对数据结构实验教学的研究型教学模式的探究，正是坚持了以上这些教学原则。三、研究型数据结构实验教学环节的设计与实施研究型教学依据其内容的不同可分为认知理解类和实践应用类。研究型数据结构实验教学属于实践应用类。主要凭借算法构造思维方式，从具体操作规范入手，通过操作过程的构造实施，解决特定问题，理解、习惯、掌握算法思维方法是一个构造性、研究型方式的训练过程，其核心内容就是通过学习结构技术的过程，培养学生算法设计能力以及创造性思维，培养举一反三、触类旁通的能力，以达到提高学生应用知识解决复杂问题的素质能力和的目标。计算机的程序设计是一项创造性的智力劳动，让学生深刻掌握这一套算法构造思维方法，是实践环节所要解决的核心问题。因此，我们注重为学生创设智力发展的环境与条件，设置智力因素和非智力因素相结合的条件。我们根据研究型数据结构实验教学的指导思想和教学原则，考虑到培养计划的安排，我们对每一次实验课都进行了精心地策划，并要求写出实验报告。主要分为确立问题阶段、实践体验阶段和成果交流阶段等三个阶段来进行。这三个阶段并不截然分开，而是相互交叉推进的。实施流程通常为：“引出问题，建立假设”“研讨探究，验证假设”“得出结论，切磋交流”“归纳总结，形成评价”。确立问题阶段。教师介绍上机环境及算法在相应数据结构中的地位和作用，包括使用的编程环境，在验证算法过程中需要注意的问题，讲解如何查找相关资料，并展示历届学生的实验报告样本。学生34人自由组合成立研究课题小组，选出组长；通过查找相关资料，扩展相关算法，提出研究课题，写出实施计划。在此基础上，教师组织各小组进行答辩，组长对研究课题的目的、背景资料、理论依据、技术方法、计划和目标等进行解答，并回答教师提出的有关问题。实践体验阶段。教师根据实验室条件、答辩情况和课题难易程度等，有重点地抽查67组作为本次实验教学课的指导对象，并强调在上机实践过程中的注意事项与具体要求，讲解实验报告格式和撰写方法，并要求各组人员进行具体分工。学生利用4节课的时间上机实践，并记录编程调试过程中的相关数据和出错信息。成果交流阶段。实验完毕得出结果后进行资料整理，并开始撰写实验报告。教师对各组的实验报告进行初审，提出具体修改意见。各组学生对实验报告认真修改和补充，做到报告格式化、标准化，并正式提交给教师再次审查，教师根据情况评定成绩，作为期末成绩总评的参考依据，并在课堂上组织学生交流实验感受及取得的成果。通过实验实践内容的训练，突出构造性、研究型思维训练的特征，提高了学生组织数据与进行编写大型程序能力；更好地理解和掌握了算法设计所需的技术，为整个专业学习打下了良好的基础。学生通过完成数据结构实验课程的设计任务，不仅把设计优良算法与掌握面向对象的编程技巧结合起来，而且能培养综合运用所学知识来独立解决实际问题的能力，给学生发展个性化以更加广阔的天地。实验教学的改革与实践结果证明，贯穿于实验教学环节的研究型实验教学，使得理论教学与实验教学有机的整合，收到了良好的教学效果。四、研究型数据结构实验教学在人才培养过程中的作用1、研究型数据结构实验教学有利于学生的智力开发和能力培养。教学的目的不仅要使学生获得知识，而且更要使学生获得智力的发展，要使学生掌握点石成金的方法。能力与智力是两个相对独立的概念，二者有区别，又有密切联系。二者之间不一定成正比例关系。智力属于认识活动的范畴，而能力属于实际活动的范畴。智力是保证人们有效地认识客观事物的较稳定的心理特征的综合，能力是保证人们成功地进行实际活动的较稳固的心理特征的综合。智力结构由注意力、观察力、记忆力、想象力和思维力5部分组成，能力结构由组织能力、定向能力、适应能力、操作能力和创新能力5部分组成。研究型数据结构实验教学是全过程的教学，从给定的算法到算法扩展、从选题到实验报告及其答辩的所有过程中，几乎都是以学生为主体开展活动，教师仅仅负责组织和教学引导。特别是在科学研究方法和科技文献的查找、科技报告的写作训练等方面，让他们在低年级就能得到很好地锻炼，为今后写好毕业论文打下了坚实的基础。所以，这种新型的教学方式对于全面培养学生的智力和能力是十分有利的。2、研究型数据结构实验教学可激发学生的求知欲和创造力。教师要善于采取相应的改革措施，创设智力发展的环境与条件，用生动的实践活动来巩固和强化学生的求知欲，激发学生的好奇心、兴趣、想象力和创造力。因为兴趣是推动学生求知欲的强大内在动力，兴趣往往是创造的先导，同时想象在人的智力活动中也占有极重要的地位。由于研究型数据结构实验教学与中小型软件开发结合起来，使学生们很感兴趣。他们本来对软件开发充满了好奇与想象，在学习了数据结构以后，有了一定的算法理论基础，可以根据自己的兴趣，充分发挥想象力和创造力，对软件开发进行有益的尝试。3、研究型数据结构实验教学有利于培养学生动手动脑、理论联系实际的能力。研究型数据结构实验教学要求学生动手动脑，手脑并用，既应用了已掌握的知识，又促进了思维力、理解力和创造力的发展。所以，我们认为知识与智力上的综合训练是发展智力的重要条件。在实验教学活动中，学生们不仅动手编制了相关的应用程序，而且还掌握了使用相关编程工具的方法，并通过实践和反复总结后，理解了对同一算法可以从多种不同的角度来实现的深刻内涵。4、研究型数据结构实验教学能培养学生的团队精神和协作意识。学生积极参加研究型数据结构实验教学活动，不仅促进智力和能力的发展，而且能很好地培养学生的团队精神和协作意识。由于我们的整个教学活动是以小组进行的，无论是在上机编程，还是在查阅资料、撰写和修改实验报告，各小组成员都能认真参与，并很好地配合组长工作，表现出良好的团队精神和协作意识。最后，当顺利完成实验报告并通过教师验收时，他们感到有一种来之不易的集体成就感和荣誉感。所有这些，使他们更加坚定了自信心，激发了学习兴趣，锻炼了能力，提高了智力。当然，同传统的实验教学相比，研究型数据结构实验教学对教师的要求更高了，付出的也更多了，同时得到的也更多。因为这是一种过程的学习和参与，学生和教师都从中受益匪浅。因