劉端陽 劉志

摘要：根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中存在的一些問題，對比分析PBL教學(xué)和LBL教學(xué)各自的優(yōu)點(diǎn)和不足，提出綜合PBL和LBL的混合式教學(xué)方法，在說明PBL教學(xué)流程的基礎(chǔ)上，規(guī)劃混合式教學(xué)的實(shí)施方案并設(shè)計(jì)出相應(yīng)的教學(xué)實(shí)例。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)；混合式；PBL教學(xué)；LBL教學(xué)

引 言

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)一般都采用傳統(tǒng)的LBL（lecture-based learning）模式。LBL教學(xué)可以比較系統(tǒng)而完整地傳授課程的理論知識，最易被教師所采用，但實(shí)際的教學(xué)效果卻存在一些問題。對于課程的難點(diǎn)和重點(diǎn)，學(xué)生的掌握程度有限，編程能力沒有得到鍛煉，無法將知識應(yīng)用到實(shí)際編程工作中不僅如此，在課內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，單向式的LBL教學(xué)也不利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、工程能力和創(chuàng)新能力。

PBL（problem-based learning）教學(xué)是以問題為巾心的新教學(xué)模式，最早在20世紀(jì)由神經(jīng)病學(xué)教授Borrows首先在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域試行…并逐漸發(fā)展成為一種成熟的教學(xué)方法。近年來，我國理工科高校也開始重視和實(shí)踐PBL教學(xué)法。PBL教學(xué)法是以學(xué)生為主角，圍繞課程的情境問題進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、討論和實(shí)踐，從而理解和掌握課程知識，這種教學(xué)方法不僅可以加深學(xué)生對于課程知識的認(rèn)識和理解，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐技能，還有利于培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力，但PBL教學(xué)不僅需要較多學(xué)時(shí)和教學(xué)資源，而且對教師的專業(yè)能力要求較高，同時(shí)課程知識的傳授也不完整，缺少系統(tǒng)性。因此，教師需針對當(dāng)前數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中存在的問題，綜合LBL和PBL兩種教學(xué)模式的特點(diǎn)，在實(shí)際教學(xué)中采用兩種教學(xué)模式相結(jié)合的方法，力圖克服數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中的不足，提高學(xué)生理解和掌握課程知識的能力，培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和科學(xué)創(chuàng)新能力。

1 當(dāng)前教學(xué)的不足

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程培養(yǎng)計(jì)劃可以參照北京大學(xué)張銘團(tuán)隊(duì)的實(shí)施方案培養(yǎng)工程型和科學(xué)型的人才，也可與國家教育部CCC2006學(xué)科規(guī)范保持一致。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程一般采用C++語言描述并采用抽象數(shù)據(jù)類型的思想，課程包括數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)、邏輯結(jié)構(gòu)和相關(guān)算法，主要知識點(diǎn)有列表、棧、隊(duì)列、模板和標(biāo)準(zhǔn)容器、二叉樹、散列表、樹、圖和有向圖以及遞歸、查找和排序等算法。在實(shí)際教學(xué)過程中，LBL教學(xué)存在的主要問題有如下幾方面。

1.1 編程實(shí)踐能力弱，不會獨(dú)立編程、調(diào)試和測試

傳統(tǒng)LBL教學(xué)法在課堂上主要側(cè)重于詳細(xì)講教材涉及的程序代碼，換句話說，是逐行為學(xué)生講解程序的構(gòu)造、功能和實(shí)現(xiàn)。由于程序代碼的復(fù)雜性和實(shí)際運(yùn)行的不確定性，這種講解雖然能夠讓學(xué)生初步理解相應(yīng)的知識點(diǎn)，但是對實(shí)踐能力的培養(yǎng)起不到應(yīng)有的作用，特別是講解一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題時(shí)，學(xué)生很難從教師的講授巾充分理解關(guān)鍵的程序代碼。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面，LBL式教學(xué)也主要是布置和講解相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，要求學(xué)生編程實(shí)現(xiàn)并提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方式忽略了實(shí)驗(yàn)的過程和細(xì)節(jié)，教學(xué)效果并不理想，很多學(xué)生只會紙上談兵，而編程實(shí)踐能力得不到有效鍛煉和提高，更談不上培養(yǎng)獨(dú)立的工程實(shí)踐能力。

1.2 重難點(diǎn)問題理解不透徹，不會舉一反三，也不會解決實(shí)際問題

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程覆蓋的知識面廣，知識點(diǎn)多且零散。同時(shí)，南于課程的理論性、抽象性和實(shí)踐性都比較強(qiáng)，對于一些重點(diǎn)和難點(diǎn)如單向鏈表和遞歸，LBL教學(xué)法很難使學(xué)生透徹理解，更不用說舉一反三解決實(shí)際問題。LBL教學(xué)法可以系統(tǒng)講述理論知識，大多數(shù)學(xué)生可以初步地理解相關(guān)概念和過程，但在實(shí)際編程時(shí)應(yīng)用能力不足，如果出現(xiàn)非編譯錯(cuò)誤，很多學(xué)生不知如何進(jìn)行調(diào)試和修改。

2 混合式教學(xué)的實(shí)施

根據(jù)LBL和PBL教學(xué)法的特點(diǎn)，在實(shí)際教學(xué)實(shí)施時(shí)，我們采取混合式教學(xué)方法。基本的教學(xué)內(nèi)容仍1日采用傳統(tǒng)的LBL教學(xué)法.重點(diǎn)和難點(diǎn)綜合采用LBL和PBL教學(xué)法，而隨堂實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)將完全采用PBL教學(xué)。這種混合教學(xué)方法可以根據(jù)知識的難易程度、重要性和實(shí)踐性，采用不同的教學(xué)模式傳授知識，這樣可以充分發(fā)揮兩種教學(xué)模式的優(yōu)勢，提高教學(xué)質(zhì)量。

2.1 PBL教學(xué)的流程

PBL教學(xué)是根據(jù)問題而引發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)過程，其主要流程依次為情境問題、團(tuán)隊(duì)組建、技術(shù)思路、資料搜集、理論學(xué)習(xí)、方案實(shí)現(xiàn)和考核評價(jià)7個(gè)階段，具體實(shí)施流程如圖1所示

（1）情境問題：情境問題是PBL教學(xué)的中心，在很大程度上決定著學(xué)習(xí)的效果。我們針對具體的重難點(diǎn)問題以及課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和大型實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)難度適宜并且知識面覆蓋較寬且結(jié)合實(shí)際應(yīng)用的情境問題。

（2）團(tuán)隊(duì)組建：學(xué)習(xí)剛隊(duì)人員1～3人，允許獨(dú)立成團(tuán)，鼓勵(lì)團(tuán)隊(duì)成員強(qiáng)弱搭配.

（3）技術(shù)思路：當(dāng)PBL教學(xué)用于重難點(diǎn)問題的學(xué)習(xí)時(shí)，技術(shù)思路將主要由指導(dǎo)教師提供，同時(shí)采用LBL教學(xué)法詳細(xì)講解所涉及的理論知識和關(guān)鍵技術(shù)，并提供相應(yīng)的資源網(wǎng)址，當(dāng)PBL教學(xué)法用于課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和大型實(shí)驗(yàn)時(shí)，技術(shù)思路必須由學(xué)生構(gòu)建，教師只提供咨詢和輔導(dǎo)。

（4）資料搜集：學(xué)生根據(jù)教師的指導(dǎo)，借助網(wǎng)絡(luò)、圖書館等平臺，搜集理論學(xué)習(xí)需要的資料，

（5）理論學(xué)習(xí)：學(xué)生在教師的講解和指導(dǎo)下，對所搜集的資料進(jìn)行理論學(xué)習(xí)和討論，完成方案的設(shè)計(jì)（包括類的設(shè)計(jì)、算法過程等）并形成相應(yīng)的技術(shù)文檔。

（6）方案實(shí)現(xiàn)：學(xué)生通過編程、調(diào)試和測試，完成方案的實(shí)現(xiàn)、問題的解決和文檔的提交紅此過程巾，教師提供文檔模板，指導(dǎo)學(xué)生撰寫符合工程規(guī)范的技術(shù)文檔。

（7）考核評價(jià)：教師根據(jù)學(xué)生的成果進(jìn)行考核和評價(jià)并納入考評成績中，同時(shí)匯總學(xué)生常見的問題和錯(cuò)誤，以LBL教學(xué)法進(jìn)行詳細(xì)講解和反饋。

2.2 混合式教學(xué)實(shí)施方案

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程知識點(diǎn)的難易程度和重要性不同，而且課堂教學(xué)與課內(nèi)實(shí)驗(yàn)以及大型實(shí)驗(yàn)的作用也不同，混合式教學(xué)法就是根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的差異綜合采用PBL和LBL教學(xué)法，具體實(shí)施方案的要點(diǎn)如下。

（1）基本教學(xué)內(nèi)容。由于學(xué)時(shí)的限制，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的大部分理論知識不太適合也沒有必要采用PBL教學(xué)法，傳統(tǒng)的LBL教學(xué)法更適合這部分知識的講授，這不僅保證課程知識的完整性和系統(tǒng)性，還節(jié)約學(xué)時(shí)和資源，學(xué)生也比較容易接受和理解。

（2）重難點(diǎn)知識。這是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中比較關(guān)鍵和重要的知識，也是學(xué)生難以理解和掌握的，如鏈表、遞歸、AVL平衡樹等，需要綜合采用PBL和LBL教學(xué)法。教師可通過設(shè)計(jì)覆蓋相關(guān)知識的情境問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)并指導(dǎo)和監(jiān)督整個(gè)PBL教學(xué)過程。在PBL教學(xué)過程中，由于教學(xué)內(nèi)容比較抽象，不容易理解，教師可在技術(shù)思路階段采用LBL教學(xué)法詳細(xì)講解相應(yīng)的理論知識j這樣，一方面掃除了學(xué)生學(xué)習(xí)和理解的障礙，另一方面可以加深學(xué)生對于情境問題的理解和實(shí)現(xiàn)，有助于學(xué)生充分理解和掌握重點(diǎn)和難點(diǎn)知識。

（3）課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和大型實(shí)驗(yàn)。這是理論學(xué)習(xí)的必要補(bǔ)充，主要目的是加深學(xué)生對理論知識的理解及提高學(xué)生的實(shí)踐編程能力，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和科學(xué)創(chuàng)新能力。實(shí)踐是學(xué)生專業(yè)素質(zhì)的最終體現(xiàn)，因此相對于理論知識的學(xué)習(xí)，課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和大型實(shí)驗(yàn)更為重要。雖然PBL教學(xué)法耗時(shí)且需占用大量資源，但是在課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和大型實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，學(xué)生可以充分利用課外學(xué)習(xí)時(shí)間彌補(bǔ)課內(nèi)學(xué)時(shí)的不足。在實(shí)施PBL教學(xué)法時(shí)，我們結(jié)合實(shí)際應(yīng)用環(huán)境設(shè)計(jì)了鍛煉學(xué)生技能的情境問題，在整個(gè)PBL教學(xué)過程中，教師可以為學(xué)生提供編程、調(diào)試和測試各環(huán)節(jié)的咨詢和輔導(dǎo)，并監(jiān)督學(xué)生的學(xué)習(xí)和開發(fā)進(jìn)度，杜絕抄襲行為。

2.3 教學(xué)案例

針對PBL教學(xué)法中關(guān)鍵情境問題，教師團(tuán)隊(duì)根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)了相應(yīng)的教學(xué)實(shí)例，具體見表1和表2。

3 結(jié)語

混合式教學(xué)法起初在少數(shù)班級實(shí)施，從期末考試和平時(shí)實(shí)驗(yàn)考核的結(jié)果看，大部分學(xué)生加深了對重難點(diǎn)的理解和掌握，編程實(shí)踐能力有了較大幅度的提高，可以靈活地解決一些實(shí)際問題。大型實(shí)驗(yàn)考核的成績也較好，很多學(xué)生都能獨(dú)立完成設(shè)計(jì)、編程、測試和文檔提交，面試回答問題基本正確。由此可見，PBL教學(xué)法融人傳統(tǒng)的LBL教學(xué)法能有效地提升教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

然而，我們在實(shí)施的過程中也還存在一些問題。最大的問題是用于PBL的教學(xué)時(shí)數(shù)不足，為了節(jié)約課時(shí)，PBL教學(xué)法只用于少數(shù)精選的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題。另外，混合式教學(xué)法需要教師有較強(qiáng)的綜合素質(zhì)和課堂控制能力；部分自主學(xué)習(xí)能力差的學(xué)生不容易適應(yīng)PBL教學(xué)法，需要教師詳細(xì)指導(dǎo)，這也對教師提出了更高的要求，同時(shí)增加了教學(xué)工作量。為此，我們將進(jìn)一步細(xì)化混合式教學(xué)法的實(shí)施方案，實(shí)現(xiàn)兩種教學(xué)模式的最有效融合并拓展教師隊(duì)伍，讓更多的教師和學(xué)生參與進(jìn)來，從中受益。