基于思维可视化的翻转课堂在数据结构教

摘要:数据结构是计算机类专业的核心基础课程.针对该课程中概念多、内容抽象、培养学生的实践能力和创新能力等特点,结合实际教学中遇到的问题,提出了一种基于思维可视化的翻转课堂的教学方法.该教学方法中,按照基本的翻转课堂的教学方法,将课堂分为课前、课中、课后三个阶段,为了提高各个阶段的效果,将思维可视化贯穿其中,让枯燥的、被动的教与学的过程变成有趣的、主动的、富有创造性的教与学.

关键词:数据结构;翻转课程;思维可视化

0引言

《数据结构》这门课程既是计算机类专业的核心基础课程,也是从事软件开发或者在计算机相关专业方向深造人员必须具备的专业素养.该课程主要讲述了在软件开发和科研过程中常用的一些典型数据结构,如线性结构中的顺序表、链表、栈、队列,非线性结构中的树、图,也包含了针对各种结构的应用,如查找和排序.每一种数据结构的授课内容包含了基本概念、抽象数据类型、常见算法、应用、拓展五个方面.通过教学内容和框架也充分体现了数据结构教学中的特点:概念多而且抽象、对学生的实践能力和创新能力有一定的要求,这就会出现“老师难教,学生难学”的教学现象.通过分析教学过程中遇到的问题,依据笔者的教学经验,结合数据结构教学的特点,提出了基于思维可视化的翻转课堂的教学方法.

1存在的问题1.1前期语言基础较差

数据结构的前导课程是C和C++,这是大部分学生首次接触程序设计语言,所以在通过编程解决实际问题的能力上有一定的欠缺.学生课下自我约束较差,学习的动力不足,在课下进行代码练习的时间少.这些因素会导致学生对数据结构中经常出现的结构体、数组、指针、递归算法概念不清晰,不会灵活使用.而这些却恰恰是理解数据结构的基础,也是实现算法过程中必不可少的元素.所以学生在学习数据结构中会出现以下问题:理解数据结构中的抽象数据类型较困难,不能用程序设计语言实现大部分核心算法,更不要提算法的应用和创新.

1.数据结构概念多而抽象

该课程整体架构是逻辑结构、存储结构和该结构上常用的算法和算法分析.逻辑结构描述的是数据之间的关系,一般用C/C++语言定义为抽象数据类型;存储结构表示的是数据在计算机内部的存储方式,主要分为两大类:顺序存储结构和链式存储结构,主要用C/C++语言中的数组和指针来实现;算法是解决某类问题的过程,本质上是一个动态的执行过程,但在课本上是在抽象数据类型定义和存储结构的基础上实现的一段静态的相关伪代码.整体来说内容多、抽象性强、各个章节内容较为分散、连续性不强.这些对于还没形成计算机思维表达的学生来说,理解起来较为困难,而且又频繁用到没有熟练掌握的C/C++语言中的结构体、数组、指针等,更是难上加难.这就导致了在教学过程中,教师花费大量的时间讲解这些内容,但是学生依然理解模糊,教学结果不尽人意.

1.数据结构实践性强,需创新精神

数据结构的知识点固定,教材给出的实例也无明显的变化.学生在学习教材的过程中不能及时获取数据结构在目前主流应用中的研究进展,导致学生丧失学习乐趣,缺少积极解决实际问题的能力和创新精神,跟不上计算机发展的步伐,而这恰恰是计算机专业人才所需要的能力.

针对上述问题首先带领学生复习前导课程的关键知识点,即结构体、数组、指针、函数、递归函数,让其有一个良好的程序设计语言的基础.在讲授过程中,采用案例教学的方法,结合多媒体课件、算法演示系统等手段,以生动、形象、立体化的方式呈现数据结构中的抽象概念和重要算法,让学生有一个直观的了解,消除学生对数据结构课程的恐惧感,培养学生学习该课程的兴趣.但是这种模式只是传统的讲授,老师单向地输入,学生被动地接受.整个过程中没有让学生积极主动地学习,也没有采取相关方法有目的地锻炼学生的计算机思维,这和数据结构要求理解概念、在实践的基础上进行创新的课程特点还有一定的差距.为了让学生由被动变为主动,课程上单向的教师输入变为双向的教师与学生的输入输出,培养学生的计算机思维模式,本文提出了一种基于思维可视化的翻转式课堂.

思维可视化的翻转式课堂.1背景

“思维可视化”是华东师范大学刘濯源教授提出的教学方法[1],得到了广大教育学专家和教师的认可.该教学方法主要将教学聚焦在思维层面,让学生从学“死知识”变成寻找知识背后的规律并掌握它,培养学生如何高效地思考和学习,让学生学会思考,乐于思考,善于思考,从而开启学生自学和乐学的“学霸模式”.该方法的具体实现是将学习过程中抽象、概括、分析、推理等通过图示技术展示出来[].适合“教”与“学”课前、课中、课后三个阶段.在数据结构教学中,采用思维可视化方法,可以使教与学变得生动形象,提高学生的理解能力,将零散的知识点贯穿成一个整体.

翻转课堂最初是由Baker在年提出的[].自提出以来,就成了各个学科教学改革的热点.在该方法中将课堂分为课前、课中、课后,内容安排和时间分配也发生了变化,更注意师生之间的互动,强调“以学生为主”,







































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