摘要：“数据结构”是计算机专业学生的一门重要基础课程，也是工作面试中的必要课程，因此它是一门十分重要的课程。但是由于该课程内容抽象难懂，学生在学习过程中产生了难以理解、难以实践的状况。为了进一步提高学生的学习兴趣，培养学生的自主能动性，达到更好的教学效果，探讨了问题驱动法在“数据结构”教学中的应用。
关键词：数据结构；教学方法；问题驱动法
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）23-0078-02
随着互联网的飞速发展，计算机应用技术已经渗透到社会生活中的各行各业。当人们用计算机来解决实际问题时，就要考虑数据的表示和数据的处理，而“数据结构”课程的主要研究对象就是数据表示和数据的处理。目前，“数据结构”已经成为高校计算机专业的重要基础性课程。一方面学生通过学习“数据结构”课程扩大和加深了从离散数学、编程语言获得的方法与技术；另一方面扎实掌握“数据结构”课程内容也为“操作系统”“高级编程”“算法设计”以及“软件工程”等课程的学习打下了坚实的基础。
由于“数据结构”课程具有较强的理论性，传统的授课模式和方法不能达到教学目的。许多学生在学习“数据结构”课程时会认为乏味无趣，无法领会该课程的学习目的，最终导致学生的学习效果不理想。针对上述问题，本文提出问题驱动法来弥补“数据结构”教学中的弊端。
一、研究学生心理，强调问题驱动式的教学
目前大部分高校都是使用C语言版的《数据结构》教材，这就要求学生应具备良好的C语言基础。很多高校的C语言教学还处于应试教学模式，并不重视学生程序设计能力的培养，仅仅通过课堂上教师的讲解，没有学生实际的练习操作，他们对诸如数组、结构体、指针等数据类型仍缺乏认识，也无法理解函数、函数的参数、函数的返回值、函数调用等知识点，更无法明白递归及递归过程。但是这些知识点在“数据结构”课程中的使用频率很高，[2]是该课程的重要基础。而在“数据结构”课程教学中，尽管教师在课堂上不厌其烦的讲解，但学生无法真正理解，导致教学质量不高，学生对数据结构的学习兴趣也大大减弱。[3，4]
针对“数据结构”课程教学中存在的上述问题，本文提出问题驱动式教学模式。问题驱动法不同于其他教学方式，是一种基于建设性教学理论的教学模式。这种建设性教育理论如下：学生的学习动力来源于有待解决的问题，教师的职责是帮助学生探索问题，引导他们找到问题的解决方法；然后学生通过教师的指导以及与同学间的讨论解决问题。在实际应用中，本文从程序设计师的视角对数据结构进行讨论，以问题为驱动，以应用为目的，对于每一种数据结构发展逻辑、表示方式进行解析，生动具体地演绎其中的内涵和道理。在具体实施时，应着重注意怎样将想法转换为设计，将设计转换为具体程序，将数据结构应用在实际程序设计中，从而帮助学生化抽象为具体，降低学习难度，提高学习兴趣。以图书馆查阅系统为例，学生可以如何检索所需书籍为引导，教师询问学生实际程序设计解决检索问题时用到哪些数据结构，讨论使用哪种数据结构更好。本着由简单到缜密的思路，可以先不用任何数据结构，会发现无法构建检索模块；之后采用常用的数据结构，会发现虽然可以构建检索模块，但是效率非常低；最后可以引导构建更为精巧的矢量结构、树结构、索引表、哈希表结构等。这样，围绕一个问题来实现程序设计，涉及到一系列的数据结构，从而让学生感受到各种数据结构不是凭空出现的，而是由于问题驱动经过逻辑上的逐步推理而得来的，从而帮助学生更加深入有趣地学习掌握数据结构。
问题驱动式教学模式不仅增加了学生在学习过程中的理解、记忆和推理等思维活动，还增强了学习的指向性，学生通过查阅资料探索问题。这种教学模式体现了以学生为主体、教师为主导的教学理念。在整个教学过程中强调学生的主体性，意在激发学生在学习过程中主动性、积极性和创造性，教师起着组织、引导、促进的作用。同时，学生是整个知识构建过程的组织者，通过主动、有目的地获取学习资料来实现学习的目标和任务。问题驱动法的关键是问题的设计，明确的问题有利于学生完成最终的学习任务，为此问题驱动法在实施过程中，要求教师必须根据课程内容、学生的认知能力和实际情况提出问题，以解决问题的方式引导学生主动学习和思考；教师设计的问题既要包括课程的主要知识点，又要循序渐进；同时教师要不断鼓励学生大胆尝试，激发他们的发散性思维。
二、建立起自主探索与协作的实践环节
问题驱动式学习旨在通过独立分析和解决问题的过程来培养学生自主学习能力以及解决具体问题时的协作学习的能力。所谓的自主学习，就是以学生作为学习的主体，通过学生自己的努力，自觉、主动、积极地获取知识。它要求学生在学习过程中独立地分析、探索、实践，充分发挥自身主动性，根据自身行动的反馈信息来形成对客观事物的认识和解决实际问题的方法。协作学习是在自主学习的基础上，通过小组协商讨论的形式，进一步加深对知识的理解和认识。学生通过协作学习，可以看到问题的不同侧面和解决方案，拓宽了学生解决问题的思路，对知识点也会有新的认识与理解。
在数据结构的实验教学部分，重点培养学生自主学习与协作学习相结合的能力，具体实施时将实验题目设计为必做题目和选做题目。教师制定必做题目，可以有目的的帮助学生夯实基础知识。教师在制定实验题目时应注意以下几个方面：一是选用难易适当的题目，通过该题目，学生能够较容易地理解和掌握数据结构的基本理论与方法；二是题目要紧贴学生的日常生活和学习，有助于激发学生的学习兴趣，调动他们的积极性；三是题目要充分应用到理论知识点，理论与实践相结合，真正达到学以致用，增强学生的实践能力，激发他们潜在的学习兴趣。这种问题驱动式的教学方式，不仅激发了学生自主求知的欲望，而且让学生也体会到了实验成功的喜悦。选做题目注重培养学生的实践操作能力以及创新思维。在此阶段教师以“导师”的身份出现，学生充分发挥主体作用，变过去“被动”学习为“主动”学习，在教师的指导和帮助下，主动搜集和查阅一些参考书、网络学习资源，通过自主探索和协作学习找出解决问题的方法，提高自主学习能力。当学生在解决问题时，可自由组合成组，2～3人适宜，明确分工，发挥各自长处，协作完成学习任务。教师对整个组的进程进行跟进指导。小组可以定期开小组会议，大家围绕一个主题展开讨论，取长补短，充分发挥共同学习、协作的精神，共同完成任务。所有题目采取一组一题制，避免抄袭。由此一来，学生在问题驱动的环境下，将生硬的课程知识生动具体的应用到实际项目中，进而对数据结构中的重难点知识进一步完善和重构，有效提升了自身的实践操作能力。
三、建立起公平的实验评价环节
教师对学生的实验结果给出正确的评价，同时在实验结果的基础上扩展纵向或横向思维，拓宽学生的思路，激发学生对数据结构的学习兴趣和竞争意识。在课程中，以小组为单位来完成实验，然后大家交流心得，相互点评。评价的标准如下：一是在实验中反映出学生对数据结构知识点的掌握应用情况；二是小组内部成员的合作沟通能力；三是学生自主学习能力；四是学生的创新能力等。当要求学生在大家面前展示自己的实验结果时，他们往往会完成的更好，细枝末节的问题也会考虑到。与此同时，同学间的相互交流能够集思广益，取长补短。通过实践证明，公平的实验评价环节是有效的、很有必要的，能巩固知识、完善结构、开阔思路。
四、建立相配套的评分机制
随着教学环境和社会环境的改变，考核体系也由传统的卷面模式转变为理论和实践相结合的模式，这样才能全面、客观、公平的考核学生学习该课程的水平。从两方面对“数据结构”课程进行考核：一是对该课程的理论知识点的考核。该考核主要针对理论知识的学习，采用卷面的方式。二是对学生实践能力的考察。该考核既注重学习的结果，也注重学习的过程和态度。因此对于实践能力的考核，沿着设计思路、代码的编写、实验时遇到的问题以及如何解决等线路进行，采取面对面交流的方式进行考核。
理论是实践的基础，实践检验并补充理论。采取上述评分机制促使学生理论实践两手都要抓，激励学生灵活运用所学的知识。另外，该评分机制既可以考察出学生的真实水平和能力，又有效地杜绝了少数学生的抄袭行为，更有助于推进教学质量的提高，激发了学生学习的积极性和主动性。
五、结语
将问题驱动教学法应用到“数据结构”教学中，通过与算法的适度分离和与程序设计的更加靠近，将数据结构的功能、程序设计实现和具体应用植入到学生的头脑中，以使学生能够使用各种数据结构来编写出真实有用的程序和软件，从而提高学生的实战能力。
参考文献：
[1]鹿旸.数据结构与算法课程教学方法的思考[J].计算机教育，
2010，（5）：88-90.
[2]范莉丽，彭涛.基于C语言的数据结构教学技巧[J].计算机教育，2011，（18）：61-64.
[3]游琪.项目驱动在数据结构实践教学中的应用研究[J].软件导刊，2010，（9）：187-188.
[4]案例驱动法在《数据结构》教学中的应用[J].电脑知识与技术，
2010，（6）：7322-7323.
（责任编辑：孙晴）