目标教学法在《数据结构》教学中的应用

摘要:《数据结构》课程是计算机专业的核心课程。针对该课程内容繁杂、抽象,课时少以及学生怕学、教师难教的特点,在教学中采用目标教学法,使教师和学生有统一的目标要求,让教师教有方向,学生学有目标,提高学生学习兴趣和激发学生的学习动机,进而收到好的教学效果。

关键词:目标教学法;数据结构;教学目标

《数据结构》是计算机专业的核心课程之一,在专业课程体系中起着承上启下的作用。学好该课程对计算机专业学生来讲极为重要。但学生普遍反映《数据结构》内容枯燥乏味、抽象、复杂繁琐,不知道要学什么,怎么学,学了有什么用处,学起来没有兴趣。同时,许多教师也认为该课程内容多、抽象,课时少,经常是临近期末只能“草草收兵”。经过多年的尝试,笔者发现,目标教学法比较适合数据结构这门课的教学。目标教学法是在教学过程中以教学目标为核心,要求学生在学科学习中通过自学,分析、判断、综合、归纳、概括等多种形式的智力活动,进行积极的探索、发现和体验的一种教学方法。运用目标教学法,要求教师课前科学正确地拟定教学目标,教学过程中教师与学生的一系列活动以教学目标为纲,最后以教学目标为准则测评教学效果,并对照目标矫正教学中的不足。实践证明,采用目标教学法不仅能克服教师上课的随意性,做到有的放矢,使学生学有目标、听有方向,激发学生的学习兴趣及积极性,还能解决内容多、课时少的问题。

目标教学法的基本结构

树标树标即制定及展示目标。学生在课时教学目标的引导下,认真阅读教材,阅读时做到边看边思考,并标出自己认为重要的内容,从而使学生初步看清教材的层次,理出教材的重点。

析标析标即分析归纳,概括总结。是指在阅读教材的基础上,学生在教师的指导下将教材的内容通过分析、归纳、总结、概括,浓缩成一些简明扼要的书面语言。析标是目标教学法的重点和难点。

拓标拓标即深入思考,扩展提高。主要是对教材中与浓缩的内容密切相关的知识点的展现与强调,以加深学生对教材基本知识的理解,使学生学会用已学过的知识解决问题的能力。

结标结标即联系实际,启迪创新。学生在教师的启发和诱导下,结合实际问题,编写出程序,并上机实现。结标是数据结构教学中理论联系实际原则在课堂教学中的具体体现,也是学生应用数据结构的知识解决实际问题的直接体现。

目标教学法在《数据结构》

教学中的应用

(一)树标的教学应用

分析学习任务,确定总目标学生学习《数据结构》的目的是了解计算机处理对象的特性,能从现实世界的问题中抽象出适当的数学模型,然后以合适的数据结构在计算机内表示,并设计一个针对此数学模型的算法进行编程调试,获得问题的解决。所以该门课程教学的主线是引导学生学会从问题入手,分析和研究计算机加工处理数据结构的特性,使学生能够为他们应用的数据选择适当的逻辑结构、存储结构及其相应的操作算法,并初步掌握算法的性能分析技术。为实现解决问题为主要目的的教学目标,教学任务的设计应把原来以知识掌握为线索的设计改变为以解决问题为主线索的设计,这要求教师精心筛选和设计各教学单元的实验课题、实验内容及实验要求,在开课时打印在纸上或以电子文档的形式发给学生,这样有明显的导向意义。学生带着问题学习,学习目标会更加明确和具体。

回顾旧知识,预习新知识数组、指针、函数、结构体、链表等是数据结构用来解决问题的主要知识,而这些又是C语言的难点,所以学生对C语言的掌握程度直接影响着数据结构的教学效果。因此,教师在讲授《数据结构》时,对将要用到的C语言知识应采用提问或简述的方式,对这些知识的定义、特点及应用的方式进行有针对性的复习、巩固并强化学生的理解,这对后面《数据结构》的学习可起到事半功倍的效果。另外,为了解决课时少的问题及更好地提高教学效果,可以在本节课结束前把下节课的学习目标展示给学生,即向学生展示课时目标,使学生在课前有充裕的时间进行预习和自学,预习时要求学生做到“眼到、心到、手到”,并用铅笔标出教材中的重点。在展示教学目标时,应尽量少用“掌握、理解、了解”等模糊词语,避免学生反感及不便于矫正,而应在吃透课时教学目标的基础上,将各知识点转换为合理的、符合各层次课时目标要求的问题。这种通过解决问题来达到学习目标的方式将会取得更好的效果。

(二)析标的教学应用

检测学生自学此环节首先让学生解答展示目标中提出的问题,在此过程中鼓励学生之间的协作与讨论。与此同时教师板书提示性笔记,笔记主要是目标教学法中的浓缩语言和扩展部分的知识点,是课时教学的重点,是教学内容的集萃,又是对学生进行当堂训练和检测的试题,还是学生的部分课后作业。

点拨精讲,释疑解难在学生对教材内容有基本了解的基础上,教师要合理地讲解教学内容,去粗求精,去同求异,精讲重点难点,对不好理解的抽象的内容和不易掌握的算法等难点,要对症下药,深入讨论,使学生不但知其然,且知其所以然。这当中,应适时利用现代多媒体教学手段,以生动形象,灵活、高密度的方式把知识呈现给学生。同时还应注意引导学生去分析问题,抓住本质,组织数据,设计算法,解决问题,要求学生能举一反三,触类旁通,初步培养学生解决问题的能力。如结合教材中经典的算法,要求学生结合实际问题把算法改写成程序。

(三)拓标的教学应用

学生独立思考,完成扩展此环节主要培养学生应用教材中学到的知识解决实际问题的综合能力。可利用问题驱动的方式,由教师合理设置问题,问题力争与教材中的重点难点、实用知识以及实际生活紧密贴合,要求学生用已学过的知识思考解答,并完成从算法到程序的课业。此过程中教师要适当引导学生掌握分析问题和解决问题的能力,在解决问题的过程中巩固知识,加深对重要知识的理解,从而达到教学目标。如学习线性表时,要求学生用顺序及链式两种存储方式建立他们所在班级学生的成绩表,实现对成绩的排序,查找给定条件的记录,对记录的插入、删除等操作,要求编写程序上机实现。编写此程序,教材中已有一些算法,学生只要参照修改即可,无参照的算法教师可以提示或写出函数的前半部分,其余由学生补上。此外,教师应及时给学生总结解决问题(编写程序)的方法和规律,要求学生记住一些典型的算法,如插入、删除等,让学生懂得编写程序是有章可寻的。

师生讨论,完成浓缩此环节进行知识的归纳与总结,可采用教师与学生角色转换法,或教师自问自答等方式提炼出各章节的共同点和衔接线索,对各类数据类型建立统一的一般的抽象模式,并分别讨论各类数据类型独自的特征和算法,在课程内容间建立一种宏观的联系和衔接。按计算机处理的对象及教材知识,可将学生应掌握的知识归纳为数据结构知识简表(见表1)。由表1可见,该课程主要研究三方面的内容:逻辑结构、存储结构和算法,每种数据结构(线性表、栈、队列、树、图)都会涉及这三方面的内容,每讲一种新的数据结构时都可以用这条主线来阐明其上三方面的内容,这样学生学起来就有系统性,容易把握。如从存储结构看,无论是线性表、树,还是图结构,最基本、最典型的存储结构有顺序存储和链式存储,只要把这两种存储结构掌握好了,整门课程的学习难度就不大了,只需对相关结构的特点与操作进行相应的归纳、总结与对比,找出其不同点就可以了。对于各种数据类型的算法基本上都是要求实现数据的创建(存储)、插入、删除、查找、替换、排序等操作,学生只要掌握了这些基本的算法,编写程序就具备了一定的基础。

(三)结标的教学应用要点

为了使学生真正学好《数据结构》,除了在课堂上要采用行之有效的教学方法外,还要让学生多动手实践。只有通过实践才能发现“教”与“学”中存在的问题;才能使学生学会应用所学的知识对实践任务进行分析、抽象、建立与之相适应的模型,使问题最终在计算机上得于实现;才能便于教师实现目标测评,进一步指导学生完成学习目标。可通过让学生做作业和上机实验的方式进行实践。首先,要求学生不仅要做作业,还要交作业。作业的布置要重质量,重效益,重视由粗放型向集约型转换。教师应对学生交的作业进行全面检查与批改,对出现的问题要及时总结、归纳、讲评,并适当筛选部分问题作典型分析、讨论、解决。其次,通过精心设计实验课题,激发学生的学习积极性。针对教学目标,选择有代表性、难度适中、综合性强的典型“问题”作为实验课题,以点带面,使学生在面对实际问题时学会分析问题,设计解决方案,编程,上机调试。此类课题要循序渐进,由简单到复杂,可分三步进行:(1)验证型实验。主要结合教材中的典型算法展开,把算法转换为程序及课堂上已完成的程序;(2)应用型实验。这类实验旨在培养学生的创新意识与能力。教师从实际应用中精心选择的实验题目,由学生独自或者分成小组,通过分析,编写程序,上机调试完成;(3)课程设计。由教师布置综合性的课题,或者由学生选择自己感兴趣的课题,要求每个学生独立完成问题描述、需求分析、逻辑设计、详细设计和编程到上机测试的实现过程,并作为必修课的一部分。为了便于测评是否达到教学目标和能及时采取补救措施,首先,在进行实验过程中,教师应深入学生当中,与他们进行双向交流,针对学生在实验中出现的错误,采用提示或设疑的方式,让他们自己动脑纠正程序错误。其次,每次上机实验时,要求学生填写实验记录,记录中要体现实验者的思维过程,即实验者是如何理解实验的每一步的,该实验的目的和原理是什么,关键在哪里,是否有更好的改进方法等,并要求附上源程序。这样强调对实验过程和实验结果的讨论,有利于培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。实验记录由教师签名并计分作为总成绩的一部分,教师通过检查学生的实验记录,了解本课时的教学效果,并及时对教学不足之处进行矫正和补偿,对个别差生进行个体教学,使其跟上教学进度,完成学习目标。

总之,对于任何一门课程,所采用的教学方法都必须依据教学对象和具体的教学内容,深钻细研,灵活安排,巧妙结合,才能收到最佳的教学效果,进而实现教学目标。在《数据结构》课程教学中,通过采用目标教学法,可克服教学中的盲目性和主观随意性,并且学生能以感知、联想、对比、分析、判断、综合、概括等多种形式的智能活动积极参与学习,充分体现以能力为中心的高职教育特色。

参考文献:

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作者简介:

濮永仙(1976—),女,云南腾冲人,云南大学在读计算机技术硕士,云南省德宏高等师范专科学校讲师,主要从事计算机教育研究。