BPL在数据结构大班课堂教学中的应用研究

摘要：在学生相对缺乏自主学习兴趣情况下，如何提高数据结构课程大班教学的效果一直是许多高校研究的课题。本课题提出将BPL引入该课程的课堂教学，结合传统的讲授教学方式，重新设计了该课程的课堂教学形式和评价机制。该课堂教学方案的实施，将有效提高学生的学习兴趣和自主学习能力，同时也有利于提升该课程的教学效果。

关键词：数据结构；课堂教学；PBL教学

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）25-5922-02

《数据结构》是计算机学科的一门专业基础课，是学习计算机编程类课程的理论基础之一，同时还是软件项目开发的必备基础，在该学科中具有举足轻重的地位。然而，由于数据结构学习对抽象思维、组织归纳、计算机编程等能力要求较高，初学者往往觉得学习难度大，一部分同学在理论学习的过程中感到困难重重、在课程设计时无从下手；即使期末考了高分的同学，在从事项目开发的时候也很难灵活运用所学的知识去解决问题。因此，许多学校进行了教学改革，引入了新的教学方法[1-2]，以期在该门课程的教学上有更好的效果、有新的突破，进一步培养学生的思维能力、创新能力和实践能力。

1 我校数据结构课程教学现状分析与问题分析

《数据结构》作为我校计算机专业主干课程，一直是60至90人的大班教学。自2007年以来，在学校的资助下曾两次进行了教学改革的尝试。经过几年建设，课程教学已经积累了一定的基础。

1） 构建教学网站，开展了网络教学。课件、复习提纲、习题、实验等教学档案以及拓展阅读材料等上网，并可进行网上练习和测试[3] ，拓宽了学习渠道。

2） 理论、实验课程独立学分，加强实验。通过修订教学计划，目前数据结构与算法课程是51学时、实验课34学时，通过实验课时的增加强化了学生的动手实践。

虽然课程建设已有些成绩，但存在的问题还很突出，有待进一步研究改进。主要表现在：

1） 教学方法相对传统，学生被动学习

虽然，以前在27人的教学班部分章节尝试了PBL的教学改革，并取得了一定的成果[4]；但是，由于受师资和教学场景的限制，目前的大部分的理论课主要还是采取传统的课堂教学模式，教学过程体以教师为中心、强调知识传授、把学生当作知识接收对象的认知过程。教师突出“教”，难以兼顾学生的“学”，影响教学效果。

2） 教学课时有限，内容有待精选

数据结构与算法知识结构体系盘大，算法诸多，教师深感要在有限时间把数据结构与算法的抽象知识点讲清楚，并能应用于解决实际问题，殊非易事。教学过程要么“赶时间”，要么部分内容来不及讲解，导致学生“消化”不良。

3） 实验相对独立，理论联系不足

目前该课程的实验项目量多（每周一项）但简单（验证性为主），内容零散，学生很难整体把握全局，将相关联的知识点衔接贯通，导致学生实验都能很好完成，但面对实际问题时，不知从哪里下手，更不知怎么高效的去解决。

4） 学生专业思想不坚定，学习兴趣不浓厚

我院大部分生源是绝大部分是从其他专业调剂过来的，专业思想很难确立；此外，一部分学生因为当初专业意向、家长的期望、爱好、性格等原因，产生了 “不喜欢”“学不了”的心理上暗示，对编程类课程的学习具有抵触的心理。

基于以上原因，我们在拟在该课程上引入PBL教学，改进大班课堂教学，提升学生的学习兴趣，进一步提高教学效果。

2 PBL介绍

PBL教学法[5]-基于问题学习（Problem-Based Learning））是一种以学生为主体的典型教学方法，最早起源于20世纪50年代的医学教育中，1969 年由美国的神经病学教授 Barrows 在加拿大的麦克马斯特大学首次提出，目前已成为国际上较流行的一种教学方法。

PBL 的基本特点如下：

1） 以问题为学习的起点，以问题为主轴所架构学习内容，同时强调以学生的主动学习为主，学习者要全身心投入于问题中；

2） 教师作为指导认知学习技巧的教练，要为学生设计具有真实性的任务和问题，PBL中的问题应该是非结构化的、能够自由探索，且在现实世界中有一定价值；

3） 偏重小组合作学习，鼓励自主探究，在自主学习中学生所学到的知识必须能够用来分析和解决问题；

4） 激发和支持学习者的高水平思维，鼓励争论以及让学生对学习内容和过程进行反思等。与“做中学”及发现学习相比，PBL强调以问题解决为中心，认为学习应该是广泛学科或主题的整合，强调社会性交流合作的作用，强调支持与引导等；

5） 在每一个问题完成或每个课程单元结束时要进行自我评价和小组评价；

PBL教学是跨学科的学习方式，学生为解决问题需要查阅大量的课外资料，归纳、整理所学的知识与技能，有利于培养学生的自主学习精神；PBL教学改变了传统的“我讲你听，我做你看”的教学模式，让呆板孤立的知识片化作整体知识链，有利于学生对知识的理解和掌握。

3 BPL在《数据结构》大班教学中的设计

不可否认，纯粹的PBL教学缺乏基础知识的系统性，在大班教学中实践操作难度也较大。在我院师资相对短缺、相当一部分学生学习主动性缺乏的情况下，很难实施单一的PBL的小组讨论式学习方式、全面开展PBL教学。因此，需要根据本门课程的知识体系结构，分析各知识点需要掌握的程度，按照了解、理解、分析、综合运用等不同要求，结合PBL和LBL教学方式的特点，研究各章节知识点的课堂呈现形式。

1） 改进理论课堂教学

首先，对于该课程所涉及的知识点，采用传统的“传递──接受式”教学模式全面、快速的给学生讲一遍，让学生有一个大致的印象。

该模式以传授系统知识、培养基本技能为目标。其着眼点在于充分挖掘人的记忆力、推理能力与间接经验，在掌握知识方面的作用，使学生比较快速有效地掌握更多的信息量。其基本教学流程是：复习旧课—激发学习动机—讲授新课—巩固练习—检查评价—间隔性复习。

其次，在讲完新的知识点环节后，马上并行开展PBL教学。

与传统的以教师讲授为主的教学方法有所不同，PBL 强调以学生的主动学习为主，它将学习与知识涉及面较广的任务或问题挂钩，让学习者投身于问题的解决过程中；因此，我们模拟现实设计具有一定真实性的任务，把前面讲过的知识点设置到复杂的、有意义的问题情景中，通过小组同学的自主探究和合作，运用所学的知识或去学习新知识来解决问题，从而进一步理解掌握隐含在问题背后的知识点，形成解决问题的技能和自主学习的能力。

因此，结合传统教学和BPL的特点，我们采用以下教学程序：新知识的讲解—提出问题—分析问题—解决问题—结果评价。在该流程中，新知识的讲解和问题提出主要由教师完成；后面两个阶段主要由学生主导完成，教师参与组织协调、适时提供参考意见，辅助学生解决问题；结果评价由教师主导，学生共同参与完成。通过问题解决过程，学生将对前面讲解的知识有更深入全面地掌握、更灵活的运用。考虑到师资相对短缺的实际情况，我们的办法是，首先，在高年级学生中，选取1到2个成绩优秀的同学参与辅导；其次，在分组时，每组8-10个人，同时尽可能保证每组中有1-2个优秀的同学，让他们在参与解决问题的同时，发挥部分教辅的作用。

2） 优化实验设置

很明显，在51个课时的理论课里很难完成上述教学任务。因此，在实验环节中，我们保留了原有实验教学大纲中的部分知识点验证性实验、结合PBL教学分别在线性部分、树、图和查找排序各设置1个、共计4个综合性问题；知识讲授、问题提出和讨论以及结果评价主要在理论课内完成，解决问题主要放在实验课内完成。通过这种方式我们很好的解决了理论课时不足的问题，同时优化了实验课程的设置。学生在解决问题时共同探讨、相互协作，在优秀學生的无形带动下，小组整体逐步提升分析问题、解决问题、自主学习的能力，从而，进一步增强学生解决实际问题的综合能力。

3） 优化课程考核评价体系，增强形成性评价的比重。

通过记录学生在收集资料、小组讨论、编程、调试等各个环节的表现，在教师和学生共同参与下，给出该学生的平时成绩，然后按照平时60%+期末考试成绩40%，最终给出这门课程的成绩。每次同学在问题的解决过程中的表现占其总成绩的15%，该评价主要由小组内部的个人评价和成果展示的小组整体评价构成。通过这种方式，促使学生注重平时的学习和精力投入，改变原来的“平时懒散、期末突击”的不良学习习惯，形成良好的学习习惯和解决问题的积极态度。

通过上述改革，课堂由原来的“教师讲、学生听，教师作、学生看”的单一形式变成了“教师讲、学生听；学生讨论、教师引导；学生自主解决问题，教师协助；小组作品演示，师生共同学习评价”等多种形式，丰富了课堂教学，激发了学生的学习积极性，培养了学生自主学习的意识和能力，从而达到课堂教学改革的目的。

4 结束语

数据结构是计算机程序设计乃至计算机学科的主要理论技术基础之一，因此对于该课程的教学，我们不仅要从理论上进行探讨，还要从课堂呈现方式进行深入研究。我们通过将PBL引入课堂教学，并在60人的大班教学中进行了初步尝试。结果表明，该方法能更有效地实现教师将自身对数据结构知识的理解、把握向学生身上转移，能提高学生对课程的学习兴趣和主动学习的意愿，从而，提高了该课程的教学效果。

参考文献：

[1] 张巧生，邓廷勇.数据结构 课程教学方法探讨[J].山西科技，2009（1）：36-37.

[2] 刘红梅.启发式教学法在数据结构教学中的应用[J].电脑知识与技术，2009（3）：661-662.

[3] 汤琼，叶建武.基于Visual Studio 2005的网上考试平台的研发[J].中国教育科学学报，2009.4：29-31.

[4] 汤琼，李志敏，叶含笑，等.基于PBL和LBL的数据结构教学研究与实践[J].浙江中医药大学学报，2011，35（12）：936-938.

[5] ABC of learning and teaching in medicine Problembased learning[J].Diana FWood.BMJ 2003，326：328-330.