基于多元教学模式的“数据结构”课程探索与实践

辛建军

(商洛学院 数学与计算机应用学院， 商洛 726000)

0 引言

“数据结构”是计算机程序设计的重要理论技术基础，它不仅是计算机学科的核心课程，而且已成为其他理工专业的热门选修课。通过本课程的学习，使学生熟练地掌握常用数据结构的基本概念、逻辑结构、存储结构及运算操作(相关算法的设计),以及常用的多种查找和排序技术，并对进行性能分析和比较，为后续课程的学习以及软件设计水平的提高打下良好的基础。

数据结构实践课与理论课相辅相成, 是学生验证、掌握和应用数据结构理论的重要途径。通过实践，了解数据结构经典算法与程序实现之间的关联；深入理解数据结构中的基本概念和基本理论，能够通过实验环节的算法实现和运行，更进一步理解算法的基本思想和实现方法；学会把理论知识用于解决实际问题，根据实际问题选取合适的技术方案设计出简洁、高效、实用的算法的能力。

1 多元课堂教学

多元教学模式是基于多元性教学理念和多元智能理论，秉承选择性、宽容性、过程性等原则，将多种教学理念、教学方法、教学手段、教学组织形式和教学评价等有机结合并运用到教学实践中的教学活动框架结构，如图1所示。

图1 多元实践课堂构建

多元是指教学资源多元多样、教学模式和教学方法的多元互补、课堂教学的多元互动、教学效果的多元评价，旨在培养学生的多元能力。

教育者大都对多元教学研究皆为基于多元智能理论、多元性教学等理论基础，且具有几个共同点：1)都是针对自己学校特点、专业特点、课程特点及教学对象特点开展多元教学；2)多是针对教学内容、教学方法、教学手段、教学资源、教学评价等其中的一种或若干种开展多元课堂教学；3)缺少针对课程教学目标、教学内容的学生情况，选择教学组织形式、教学方法、教学评价的依据。

另外，我校是首批地方高校向应用型转型的高校，转型的关键在于教师，要转变教师的教学观念，要改变现有的教学模式，才能把“应用”落到实处。而我校 “立足商洛，面向地方，服务基层，培养应用型人才”的定位，决定了我校有着较强的“地方性”和“应用型”特点，单一教学组织形式无法满足我校人才培养目标的需求，另外，随着互联网教育的到来，不同教学组织形式正向多元融合的方向发展，例如虚拟课堂(慕课)与现实课堂的融合——混合式教学。

针对以上分析，针对多元课堂教学模式的研究多少个案，没有形成系统的教学模式及教学设计方案，多元教学模式针对学校的定位、人才培养目标、学生基础、课程特点、教学内容等选择教学组织方式、教学方法及教学评价方法，无法直接应用到我校的课堂教学中。另外，缺少对多元课堂教学模式的教学效果进行教学评价的评价方法，因此，本课题拟解决：1)在学校转型发展的背景下，如何依据课程教学目标、教学内容、学生特点等选择教学组织方式、教学方法、评价方法，提高课堂教学质量？2)针对“应用型人才”的培养目标，如何协调教学效果评价依据学生“考”得好和学生“做”得好之间的关系？为解决这两个问题，提出、优化、完善适合我校应用型本科的多元课堂教学模式，守护好学校转型发展的前沿阵地。

2 多元实践教学

“数据结构”是一门实践性较强的课程，实践教学对于该课程来说是非常重要的，直接影响到该课程的教学效果，基于多元智能理论，结合该课程特点及我校应用型本科的定位开展多元课堂教学，主要从实验类型、实验方式、教学资源、实验环境、教学方法及教学评价六个方面进行多元有机融合，如图2所示。

图2 多元实践教学

发展学生个性，培养学生语言表达、沟通交流、团队协作、信息获取、知识应用、动手实践、创新应用等多元能力，提高学生的综合素质。

2.1 实验类型多元

根据该课程教学目标，把实验分为基础实验、设计性实验、综合性实验3种类型，实验内容从简单到复杂、知识点从单一到多个综合、类型也从基础的验证实验到综合、设计性实验，这样设置符合学生的认知规律，引导逐步步入网络设备世界，培养学生的多元能力。

(1)基础实验：基础实验以验证型实验为主，通过对已知结果的验证，加深学生对相关知识的理解，同时培养学生应用所学知识解决实际问题。为了培养学生的工程理念，每个实验要求学生掌握逻辑结构、存储结构，具体的算法、流程，源代码等，实现相应的功能，为学生开展设计性实验和综合性实验打下基础。

(2) 设计性实验：对实验要求只给出实验要求、需要实现的功能等，需要学生对具体的需求进行分析，确定所用知识，然后设计、编写代码，调试及测试，然后分析时间及空间复杂度，培养学生工程理念、分析解决工程实际问题的能力。

(3)综合性实验：综合性实验强调综合运用多个知识点进行规划、设计、实现及测试，针对该类实验的特点，,让学生自己组合,自选题目,自主设计,自己动手,自由探索，培养学生的综合协作能力和团队能力，锻炼学生自己发现问题、分析问题和解决问题的综合能力,同时在合作过程中提高学生的团队协调能力,为后续课程的学习打下坚实的基础。

2.2 实验方式多元

实验组织方式依据实验内容、难易程度度等分为单人、双人及多人，对于实验内容相对较简单的实验采用单人完成。对于内容较复杂的实验，采用2人方式完成。对于内容多、难度大、能力要求高的综合性和设计性实验，单人完成难度较大，采用多人分组的方式进行实验，同时可以培养学生沟通交流、团队协作、动手实践等方面能力。

2.3 教学资源多样

教学资源主要包括实验文档、视频演示、配置手册、项目案例、网络资源等，实验文档给出实验要求、算法流程等，视频演示给出类似的视频，供学生参考，项目案例则是一些具体的项目实施的文档，让学生了解文档包括的内容、格式、要求等，培养学生写文档。

2.4 课堂教学多样

课堂教学基于“教师为主导，学生为主体”的教学理念，课堂教学是多元教学的重要一环，直接关系到实践课的教学效果，主要采用的方法：演示法、启发引导、组内讨论、组间协作、小组总结等。演示法主要是教师对所做实验进行演示，主要是针对前两次实验，学生对操作不熟悉，对于后续实验不再进行演示；启发引导是对实验中遇到的问题，教师进行启发引导，引导学生出现相应问题可能的原因，而不是直接告诉学生原因，让学生去尝试解决，对于实验完成后，对已经完成的实验提出新的问题，引导学生去思考；组内讨论是对实验中遇到的问题，首先是组内成员讨论、查询资料等尝试解决，如果仍然无法解决的问题教师给予引导，如果仍然无法解决，教师演示如何查找出现的问题，讲解出现问题的原因，让学生自己解决问题，如果仍然无法解决，教师给出解决方法；组间协作是针对与到的问题，让问题已经解决的小组为其他小组解决问题，加深对知识的理解，对于其他小组也会起到激励的作用。

2.5 学习评价多元

引入多元实践教学模式后，学生需花费大量的课后时间和精力来完成小组任务，而原有的该课程的考核机制仅能考核学生实践知识点的掌握情况和实验课程上的表现情况，因此进行该课程的考核机制的改革，将过程性评价和学生的创新能力加入到考核机制中。

学习评价对于教师而言，是掌握学生学习过程中存在的问题，及时调整教学过程；对于学生而言，科学、合理的学习评价可以激发学生学习的内在动力，增强学习的积极性、主动性，同时也是学生学习的导向。多元学习评价包括评价内容、评价主体、评价方式、评价过程的多元，多元评价内容包括课前准备情况、协作学习情况、实验完成情况、课后文档整理情况；多元评价主体包括教师、组长、学生；多元评价方式包括自我评价、他人评价、定量评价、定性评价；评价过程伴随这个课程的学习，包括课前准备、课中实验完成、课后文档整理、期考考试及社会上各类比赛认证等，对学生学习结果的评价融入到每一次课堂的前后，每一次实验成绩都是期末成绩的一部分，学习评价框架如图3所示。

图3 学习评价框架

3 教学效果

在网络工程专业14级和15级两个班中进行教学改革，其中对“数据结构”课程的实践教学的具体安排如表1所示。

表1 “数据结构”课程多元实验教学安排

开展多元课堂后，学生对网络方向兴趣提高，相比网络13级，教学效果明显要好，下面从课程考核情况、比赛认证情况、就业情况3个方面介绍改革的教学效果，相应数据如表2所示。

表2 考核情况对比

3.1 课程考核

学生对课程的兴趣明显增强，期末考试成绩也明显好于无改革班级，可以看到网络1401班的平均成绩为84.6，而网络1402的平均成绩只有79.3，优秀率网络1401班为19.4%，而网络1402班只有3.1%，另外，学生参加认证考试人次及就业为网络方向的人数也可以看到，学生对网络方面的兴趣有所增加。在网络15级中同样进行了改革，有11人取得了认证证书，但是15级尚未参加期末考试，没有期末考试和就业方面的数据，但可以看出了兴趣明显增加，14级和15级学生都优于13级学生。

3.2 比赛认证

网络13级学生没有人考取软件方面的认证(例如H3C公司、华为、思科)，在在网络14级学生中有13人次获得认证考试，其中9人考取了H3C的NE认证、3人考了H3C的SE认证、1人考了H3C的安全认证，在网络13级学生中虽然进行了多次动员，但没有学生参加考试，截至目前，网络15级有11人考了H3C的NE认证。

3.3 就业

由表2可以看到，网络14级学生工作为网络方向的人数8人(总数63)，明显比网络13级的2人(总数65)要多，而15级计划工作为软件方向的人数有15人(总数61)，可以看到明显比网络13级情况要好。另外，网络14级就业为软件方向的学生的薪资也较好，10人月薪都在七千以上。

由以上数据及分析可以看到，学生对程序设计方面的兴趣明显增加，由就业情况可以看到学生知识、能力方面也得到企业的认可。

4 总结

针对多元智能理论和我校应用型本科的特点，在“数据结构”课程中从实验类型、实验方式、教学资源、实验环境、多元课堂、多元评价等方面开展多元实践教学，三届学生的学习情况，可以看到教学效果明显提高。