数据结构实验的分层次教学

贾银江　贺莉莉　郑萍

摘要：针对数据结构实验教学过程中学生积极性不高、实践动手能力不强的教学实际，分析传统实验教学存在的主要问题，提出分层次教学的基本思想，从目标分层、分层评价和分层次教学应注意的问题等方面阐述分层次教学的实施方案。

关键词：分层次教学；数据结构；实验教学

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、软件工程等专业的核心课程，也是信息类相关专业的热门选修课程。从课程性质上讲，它是一门重要的专业基础课，是操作系统原理、数据库系统、编译原理等课程的选修课程。从课程组织上来说，又分为理论课与实验课，理论课主要讲述各种数据的逻辑结构、物理结构及基本操作的实现算法，算法多为C语言描述，虽然容易理解，但却不能直接编译执行；实验课与理论课具有同等重要的地位，并不从属于理论课，是单独的课程，主要是各种数据结构和典型算法在计算机中的具体实现，是数据结构教学中不可缺少的重要环节。

在数据结构实验教学过程中笔者注意到，同一班级学生的实践动手能力差别很大，在传统的教学模式下，动手能力强的学生“吃不饱”和动手能力弱的学生“吃不消”的现象普遍存在。近年来，随着高校招生规模的不断扩大，学生质量参差不齐，基础差距明显，如何提升学生的实践动手能力、提高实验教学质量，已成为广大教育工作者研究的重要课题。

我国在20世纪80年代由国外引入分层次教学的概念，分层次实验教学模式以培养学生能力为目标，根据学生实际情况，因地制宜地制定实验计划。分层次教学的最大优点就是尊重个性差异、发展个性特长，在考虑学生整体发展的同时兼顾学生个性特长发展，从而提高学生综合素质。笔者从事数据结构理论和实验教学多年，在教学过程中尝试分层次教学，并在计算机科学与技术专业微机12级学生中进行了探索与实践。

1 分层次教学的概念与理论基础

分层次教学的思想源于孔子提出的因材施教，是指教师根据学生的知识基础、智力水平、学习能力、兴趣特点等因素，有区别地设计教学目标、制定教学内容、确定教学方式，有针对性地对不同类型学生进行学习指导，使每个学生都能得到最优化发展的教学方法。

（1）分层次教学的心理学基础。心理学认为动机、情绪、兴趣等因素对学习质量有重要影响，分层次教学模式能够充分调动学生的学习积极性，变“要我学”为“我要学”，使每个学生的潜能得到最大程度的发挥。

（2）分层次教学的教育理论基础。每个学生的知识基础、智力水平、综合素质、接受能力不尽相同，分层次教学模式尊重个性差异、发展个性特长，在规划学生整体发展的同时兼顾学生个性特长发展，从而提高学生综合素质。

（3）分层次教学的学习理论基础。强调要以人为本，即以学生为中心，教师要充分调动学生的主体性和主观能动性，充分挖掘学生的潜能；同时强调学生的自主学习，尊重学生的个性特长，实现学生自由发展。

2 分层次教学的实施

2.1 学生分层

1）分层方法。

实施分层次教学的第一步就是将学生进行分层，分层方法是否合理直接决定着分层次教学的效果，教师在实际执行过程中根据学生的基础情况、智力情况和学生接受知识能力等情况将学生分为3个层次。A层：基础扎实，接受能力强，学习具有很强的自觉性；B层：基础一般，接受能力尚可，学习较为自觉；C层：基础知识不够扎实，接受能力一般，学习自觉性差、积极性不高。

学生分层主要考虑两方面因素。一是c语言的基础，C语言是数据结构的先修课程，数据结构算法多是采用类C语言进行描述，C语言掌握情况直接影响着数据结构实验的效果，对于学生c语言基础的考查，除要参考上学期高级语言程序设计理论课与实验课程的成绩外，最好在学生进行数据结构实验课程前进行一次C语言上机测试，题目不易过难，重点考查学生对c语言基础知识掌握情况和实践操作能力，同时，可以作为c语言成绩检验的一种手段，从而使等级定级更加客观；二是学生的意愿，兴趣是学习最好的老师，在考虑学生成绩的同时也要兼顾他们的学习意愿，但建议要由高向低选择，即A层可降至B层或C层，反之则不可以。

2）分层的动态管理。

学生分层之后对各层的管理要灵活，不能一成不变，将学生分成不同层次的教学班后，应根据学生实验项目完成质量情况动态管理，比如对于24学时的数据结构实验，设定在学生开始6学时实验后，可提出转班申请，此时学生对每个层次班级的实验内容、难度、进度等都会有全面了解，对自己能否胜任该层次教学做到心中有数；当课程进行12学时实验后，对那些在实验中确实存在困难的，不转班已不能完成正常实验任务的同学，重点是高层次班级学生向低层次班级转班的学生，当然，对那些低层班级中实践动手能力非常强的同学，同样可提出转班申请，这样会使他们具有很强的成就感，从而形成一种你追我赶的学习氛围，促进其共同进步。为保障正常的教学秩序，转班一定要控制转班学生的数量，建议转班申请不要超过2次。

2.2 教学目标分层

教学目标的分层就是根据专业培养目标和课程教学大纲的基本要求和各层次学生的实际学习可能性，把不同层次的教学目标确定在不同层次学生的最佳发展区内。我们的目标是使每个学生的学习潜能都能够得到发挥，使其尽可能地取得最大收获和进步。对于基础扎实的A层次同学，他们在完成教学大纲基本要求基础上，可适当增加一些拔高的实验项目和教师科研课题相关的实验内容，以培养他们的创新能力、科研能力和解决实际问题的能力；对于基础一般的B层次同学，在完成共同课程目标的基础上，对指定的实验项目附加一些思考题要求他们完成，锻炼他们的实践动手能力，对于基础不够扎实的C层次同学，仅要求完成本层的基本教学目标即可，重点是基础知识的掌握，对于大纲之外的内容，教师可根据学生完成情况灵活增加。

2.3 实验内容分层endprint

对于不同层次的学生完成的实验项目是不同的，实验项目依据课程结构进行设置，东北农业大学计算机科学与技术专业数据结构理论课程学时为48，实验学时为24，实验内容涵盖线性表、栈和队列、串、树和二叉树、图、查找等章节，详见表1。对于不同实验项目依据难度分为验证性实验、设计性实验和综合性实验。验证性实验主要用来验证典型数据结构的逻辑定义，顺序与链式物理存储及基于不同存储结构的插入、删除、查找、赋值等基本运算；设计性实验是在完成一个章节验证性实验基础上，给定一个具体问题由学生去设计，比如在学习栈的相关知识后，可以让学生设计一个数制转换的程序，在学习队列的相关知识后，完成约瑟夫环问题等；综合性实验覆盖多个章节的知识点，重在考查学生运用所学知识解决实际问题的能力，由于学时限制，综合性实验相对较少，但我们在学期的期末开设数据结构与算法课程设计，要求学生完成一个完整的项目实训，从而提高学生的实践动手能力和解决实际问题的能力。

给定的实验项目中，项目难度和适于的学生层次是不同的，例如线性表应用的项目要求A层和B层学生必须完成，C层学生在实际实验过程中，有能力的学生可以选做，对于那些正确完成选做题目的学生给予表扬和加分奖励，以提高他们实验的积极性，从而提升其实践动手能力，提高实验教学质量。

2.4 分层评价

数据结构实验在教学过程中采取分层分班的教学模式，不同层次学生的实验项目与实验难度是不同的，评价时也应取不同的评价标准，评价标准应科学、公正，这直接影响学生对课程的态度，也决定着分层次这种教学模式是否先进，是否值得进一步开展的衡量标准。

在分层教学具体实施过程中，教师应充分考虑各层次学生实验项目的强度与难度，建议各层学生考核时采取不同的权重，难度越大权重越高。例如，A层、B层、C层学生的权重分别为1、0.9、0.8，即A层学生正确完成给定实验项目，分数为该实验项目分乘1；B层学生正确完成给定实验项目，分数为该实验项目分乘0.9，以此类推。各实验项目若完成不完整，在乘以相应权重基础上再根据情况酌情扣分，汇总各实验项目得分、平时分及实验报告分等，最终得到该学生的实验成绩得分。该评价方法兼顾学生层次与实验难度，评价结果更具客观性，同时也不会影响学生实验的积极性。

3 分层次教学应注意的问题

1）层次的划分方法。

层次的划分是实施分层次教学的关键，分层是为了使各个层次的学生的潜能都能够得到发挥，取得快速进步，每个学生必须了解每个层次的划分原则，对自己的情况作充分评估，从而对号入座。我们教育工作者一定要对分层教学有清醒的认识，分层不是分级，不是给学生贴上等级标签，不要让学生的自尊心受到伤害，实现全体同学的共同进步是我们的目标。

2）教师的要求。

不同层次学生的教学目标、教学内容、进度安排都是不一样的，这就对教师提出了更高的要求。首先对教师的要求就是对教学大纲、教材十分熟悉，此外，教师还要把握每个层次学生的特点，探索适合每个层次学生的教学方法，需经过多轮的教学反馈和总结，才能制定更加有效的教学方案。

3）考核与评价。

不同层次学生的教学目标不同，考核与评价标准也不一样，考核与评价应科学、合理，要让每个层次的学生感受到对自己成绩的肯定，能够让他们信服，这样才能调动学生实验的积极性，促进全体学生的共同进步。

4 结语

采用分层次教学的模式，授课时不再以传统的自然班为单位进行授课，而是考虑到学生的个性特点、专业基础、接受能力等方面的差异，将学生分成不同的层次开展教学，实质是因人而异、因材施教，极大地调动了学生的学习积极性，增强了自信心，使学生在不断沟通与交流过程中，相互促进，共同进步。从学生分层次教学实施效果来看，相比于传统教学模式，学生的学习热情更高，实验效果更佳，教学质量更好。计算机专业实验分层次教学还处于摸索阶段，还有很多需进一步完善与改进的地方，层次划分是否科学、教学目标制定是否合理等还需时间进行检验，还需不断进行探索实践，今后将继续推进此项研究工作，切实提高计算机专业实验教学的质量。

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（编辑：赵廓）endprint