任务驱动教学法在数据结构课程教学中的应用

赵锦元 熊兵 唐志航

摘要：针对数据结构课程抽象难懂的特点，总结传统教学方式教师处于绝对主导地位的弊端，提出将任务驱动教学法应用于数据结构教学过程中，以“任务为主线，教师为主导，学生为主体”的教学方式，将教学分为任务设置、任务实施、任务评价3个阶段，并对3个阶段的主要活动和实施要点分别阐述。

关键词：任务驱动；教学法；数据结构

引 言

数据结构课程是计算机专业以及相关专业的一门号业基础课和核心课程，它在计算机相关专业的课程体系中处于承上启下、联系前后的中心地位 。大量实践表明，学好该门课程，对后续课程的学习和研究都有深远的影响。但由于数据结构课程包含的算法知识抽象、繁多，难以直观表达，这给参与“教”与“学”的师生双方都带来一定的难度 。教师采用传统的讲授式方式，将知识灌入学生脑海，容易忽视学生自己的理解和思考过程，学生的想象能力和创造能力很难得到提升 。与此同时，学生一味被动地跟着教师的教学思路走，缺乏互动性，学生跟不上调，反应慢半拍，教师感觉难“教”；而数据结构课程本身抽象繁杂的特征，学生感觉难“学”。为了弥补传统教学方式的不足，本课题引入“任务驱动”教学法，将其应用到数据结构课程的教学中，以任务驱动的方式来调动学生学习的主动性和能动性，同时以学生的反馈信息激励教师不断地改进教学方式，将“教”与“学”统一起来，做到教学相长，以此达到良好的教学效果。

1 传统的数据结构教学方法存在的弊端

在传统的数据结构教学过程中，教学模式主要是以教师讲授为中心，对教学信息进行加工处理后，通过语言、教学工具呈现给学生，学生则通过感官被动接受教师传达的教学信息 。因此，教师处于绝对的主导地位。

传统的数据结构教学组织过程 如图1所示。

教师首先阐述数据的某种逻辑结构（线性结构、树形结构、图形结构），接着分析其存储结构。对于线性结构和树形结构，其存储结构分别以顺序存储结构和链式存储结构加以阐述，对于图形结构，其存储方式分为邻接矩阵和邻接表两种存储方式 。接着讲述这两种存储方式的基本操作算法，最后举实例加以说明。

在这种以教师讲授为绝对主导的教学模式中，首先让学生接触到的是抽象的理论模型，因此学生理解比较困难 。接着介绍数据的存储结构以及基本的操作算法，由于脱离了实际的应用，学生被动地接受灌输的理论模型的操作算法，往往一头雾水，难以真正理解。在最后的应用举例中，由于学生对前面的知识没有真正消化，因此阅读复杂的算法更觉得吃力难懂。在整个教学过程中，学生一直处于被动接受的地位，学习积极性、主动性都比较低，因此比较难跟上教师的节奏，而没有真正地主动思考和探索，对知识也是一知半解，难以应用到解决实际的问题当中。因此，这种教学方式的教学效果不佳。

2 任务驱动教学法具体应用过程

任务驱动教学法是一种以“任务为主线、教师为主导、学生为主体”的教学方式，主要体现在以下3点 ：①教学内容被巧妙地设置在具体的任务当中，学生带着真实的任务去学习；②学生拥有学习的主动权，在教师启发式的教学方式下自主思考、分析、解决实际问题；③教师不断地引导、激励学生，帮助学生完成教学内容。

将任务驱动教学法应用于数据结构的教学过程当中，该教学模式分为任务设置、任务实施和任务评价3个阶段 ，如图2所示。

“任务设置阶段”分为“任务分析”和“任务设计”两个方面，首先分析课程结构和教学大纲，罗列出各章节的教学主题，根据教学主题提出符合整个课程知识体系的教学计划，并设计出任务驱动的方案。在此过程当中，特别注意以下几点：①任务设计的难度要适中。太容易的任务没有挑战性，使学生丧失兴趣和动力；太难的任务让学生容易产生挫败感，以致半途而废。②设计的任务要循序渐进，先易后难，尽量有内在联系，并且难度是层层递进的关系。这样学生一步一步深入学习，直至掌握难度较强的知识点。③设计的任务存在一定的缺陷。实践证明，有缺陷的任务，有助于提高学生的兴趣，学生在修正缺陷后，更有成就感。同时，缺陷设计能够培养学生发现问题和解决问题的能力，达到良好的教学效果，

“任务实施阶段”的活动包括课堂内任务实施和课堂外任务实施。课堂内，教师按照任务设置阶段设计的任务驱动方案进行施教。该阶段以学生的操作为主，教师要留给学生充裕的操作时间和空间，让他们在实践中去体会、感受、消化和吸收知识。在完成任务的过程中，由于学生有足够的时间思考、探索，因此会不断涌现出新的问题，提出新的任务，这时候教师要适当地引导学生，在正确的范围内自由发挥，教师在适当的时候加以点拨提示，并在最后做总结回顾。课堂外，由教师分配任务后，学生采取分组的方式完成。学生之间在进行相互交流和学习的过程中，很可能产生新的难解问题，反馈给教师后，在教师的引导下，产生新的任务，组内成员继续讨论完成任务。因此，课堂外的任务实施过程是一个循环反馈的过程。教师要多鼓励学生查阅相关资料和请教其他同学，多鼓励成绩优秀又学有余力的学生帮助其他同学共同进步。这样，既培养了学生与人协作、和睦相处、乐于助人的品质，又能很好地提高学生解决实际问题的能力和创造力。

“任务评价阶段”的主要活动是对“学”和“教”共同的考核、评价。教师根据每个学生的课堂内表现以及课堂外各组任务完成情况，结合小组各成员的贡献大小，对每个学生给予合理评分。教师根据教学效果以及学生的反馈意见，对自己的教学方法进行反思、改进。

“任务驱动”教学模式体现了以“任务为主线，教师为主导，学生为主体”的教学过程。任务、教师、学生三者的互动，体现了“任务驱动”教学模式的基本特征。应用“任务驱动”法教学，教师的主导作用和学生的主体作用相得益彰、密不可分。教师提出任务，并为任务的展开创设合理的情境，在环环相扣的教学过程中，以“引而不发”的方式推动学生发挥主体作用，直至完成任务。在任务完成过程中，学生有足够的思考和自由发挥的空间，可以集思广益、开拓思维，义会提出与任务有关的新问题，促使教师发挥主导作用，点拨学生合理完成任务。在学生和教师共同推动下，任务本身可能有更深层次的拓展，也可能会出现一些不可预知的变化，甚至产生新的任务，从而促使学生深入、全面地掌握知识。

3 教学实例分析

数据结构这门课程重点围绕线性结构、树形结构和图形结构这3种逻辑结构层层深入讲解，对于每种逻辑结构，又根据不同的存储结构分别阐述。我们以线性结构中的链式存储结构为例，应用任务驱动法，阐述教学组织过程。

首先教师讲解链式存储的基本结构以及特点，并将链式结构图画出来，标注每个结点的起始地址。让学生思考前一个结点的指针域部分和后一个结点是什么关系，并写出结点指针域部分的值。在学生实验阶段，让学生自己用按步骤调试方法实时查看每建立一个新结点，并插入到链表中，该结点与前后结点的关系（特别要学生注意查看指针域部分值的变化），以此验证课堂上的理论知识，让学生自己动手，理解更透彻。

接下来讲解链式存储结构的基本操作。以插入操作为例，教师先画出一个单链表和一个待插入的新结点（指针域为NULL），并在单链表巾标注要插入的位置，让学生自己先尝试着画出指针的箭头如何指向，然后再引导学生写出该操作的关键语句，教师在此过程中适当加以引导、点拨。最后教师作总结，并强调学生出错的地方和不易理解的知识点。

在线性表的链式结构讲解完毕后，布置学生在课外完成综合性的题目，该题目要求用线性表链式结构去完成（例如生死者游戏，用循环单链表实现）。根据以往的教学经验，学生通过自主思考、查阅参考资料，以及与同学探讨切磋，绝大部分的学习小组能够完成任务。在自主学习和交流学习并行的过程中，学生的学习兴趣大大提高，积极主动地去思考问题，探索问题的解。通过综合性的实战练习和学生自主学习的方式，学生对课本知识的理解更透彻，教学效果明显提高。

4 结语

任务驱动教学法应用于数据结构教学过程当中，将抽象难懂的知识化为具体的任务，在教师的引导下，学生自由地发挥自己的主观能动性，思考探索问题的解。在此过程中，遇到难以完成的任务，同学之间共同探讨，相互协作，在教师的引导下共同完成任务。教学实践表明，这种教学方式有利于培养学生自主学习的能力，独立分析问题、解决问题的能力，创新能力以及沟通协作的能力。

任务驱动教学法应用于数据结构教学中时，要在实际教学中多思考多总结经验，更好地提高教学质量。例如教师如何做到“引而不发”，引导学生到什么程度，在什么时候给予学生适当的点拨，课堂的气氛如何调动起来，如何把握一个“度”，既让学生大胆地发散性地去思考，又要引导学生不偏离教学主题。诸如此类问题，都需要教师在教学实践中去感受、总结。