時間：2023-03-13 11:03:55
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關鍵詞：數據結構預算法；國際化；互動式教學
文章編號：1672-5913（2013）18-0058-04
中圖分類號：G642
0 引言
通過觀察和對比，國際一流大學學生參與課堂發言和課后研討的積極性要遠遠高于復旦大學學生，而參與研討對于促進學生深入理解課程內容，培養學生在立題、思辨和協作方面的能力十分有益。為此，復旦大學軟件學院開展了數據結構與算法設計類課程國際化建設工作，主要目標是研究如何在課堂教學中采用研討型方式，在實驗環節中采用協作型項目，并針對中國學生的特點，探索如何引導學生提出問題和參與討論，以提高課程教學效果，縮小與國際一流大學差距的教學方法。課程建設教師團隊的主要人員首先通過全程旁聽美國麻省理工學院數門相同或類似的課程，認識與國際一流大學在教學手段和效果方面差距的同時，分析中美學生在提出問題、參與討論方面表現差異的原因。然后通過與學生座談方式收集整理中國學生不愿意在課堂上發言和參與研討的主要原因和相應對策。最后介紹復旦大學軟件學院根據課程國際化教學課題的研究成果進行教學方式調整和開展課堂教學實踐的情況。
1 麻省理工學院在課程教學中促進學生參與研討的先進經驗
在開展數據結構與算法設計課程國際化建設過程中，課程建設教師團隊的主要人員利用在美國麻省理工學院（MIT）參與研究工作的機會，在一年內全程旁聽了Design and Analysis ofAlgorithms、Web 3.0、Economics 0f Information、Software Construction 4門課程，并且參加了MIT的IFF（International Faculty Fellow）國際大學教師培訓項目。IFF是由MIT發起組織的、致力于提高國外高等院校教師的科研能力、培養研究生水平和授課技能的項目。在上述過程中，教師團隊人員對于MIT在促進學生參與課程相關內容研討方面的舉措印象深刻，并將值得借鑒的教學方式和方法進行了歸納。
（1）學生參與課程相關內容的討論需要相關知識的準備，只有將相關知識積累到一定的程度，學生才會自然而然地愿意對相關問題進行討論，而課程教材和課堂講義對知識積累是遠遠不夠的。MIT在課程開始時就由任課教師提供課程相關的文獻閱讀列表，閱讀完這些文獻所需要的時間大約為課程授課時間的3倍左右。對比復旦大學類似課程的文獻閱讀要求，發現中國學生在完成課程相關文獻閱讀量方面遠遠少于國際一流大學的學生。
（2）每一門課程除了提供網站用于下載課程相關的資料外，還有課程的BLOG便于學生和教師在線交流。利用這樣的系統，教師往往規定在課程授課期間，學生至少針對數個課題（完成相關文獻的閱讀后）在BLOG上發表自己的觀點。由此促進學生圍繞相關課題開展討論，這樣的方式也為那些不太愿意在眾人面前發言的學生提供闡述自己觀點的機會。
（3）MIT的教室一般都是階梯教室，這樣既可以讓每一位學生能夠清楚地看到任課教師各種面部和身體語言，也使授課教師能夠看到所有的學生，時刻了解學生對課堂內容的各種反饋。學生座位之間留有通道，授課時教師會在整個教室里走動，確保能夠走近每一位學生的身旁，讓每一位學生感受關注和重視，這樣也讓學生感到親切隨和。實踐表明，這樣做更能讓學生暢所欲言。
（4）教學內容融合任課教師的研究成果。任課教師對于自身的研究內容一般都有較深的認識和理解（甚至有些理論和技術是世界首創），講解過程中能夠廣征博引，相關難點都能夠娓娓道來，所以往往更為生動有趣，可以激發學生的提問熱情和學習興趣。教師只有在相關領域內具備一定的科研水平才能更好地講授相應的課程內容。
（5）在講解有關技術內容時，會邀請業界一些著名人物走進課堂為學生講解其擅長的話題。以MIT互聯網方面的課程為例，任課教師會請IBM、Google、Microsoft等著名科技公司副總裁或技術總監級別的人物為學生講一堂課（有時是遠程視頻連線，教室配有大屏幕高清投影和高速網絡），之后一般設有學生提問環節。這樣的課程很受學生歡迎，學生提問也非常踴躍。
綜上所述，在課程開始前精心為學生挑選各章節相關的閱讀文獻（分為必讀和選讀部分）、建設課程BLOG促進師生間交流、將研究內容融入課程內容等教學方式和方法都值得借鑒，并且通過一段時間的準備加以實施。但是中國學生不愿意上課發言和參與研討也有其成長環境中文化背景的影響，例如，追求標準答案的應試教育、謹守中庸之道處事態度等。而美國學生從小就讓他們不斷地進行發言和表達的訓練，從幼兒園開始，每天都會讓小孩子輪流講一下昨天發生的事情。參加各種活動和社團也是如此，久而久之，養成了愿意并且善于表達自己觀點的習慣。所以對于我們的學生，不僅要營造讓其發言的環境和氣氛，也需要有意識地利用各種機會培養他們發言的習慣。
2 學生不愿意在課堂上發言和參與研討的主要原因及改進建議
課題組對兩個班52名學生針對不愿意在課堂上發言和參與研討的問題進行面談，每位學生面談時間為20～30分鐘。學生不愿意在課堂上發言和參與討論的主要原因可歸納為：害怕回答錯誤后造成對自己不利的影響（特別是教師隨后會給出答案的情況）、沒有養成積極發表自己觀點的習慣（與成長的文化和環境有關）、擔心積極發言后被別人說愛表現、課堂上沒有能夠很好地營造出各抒己見氛圍。調查過程中同時也聽取了學生對讓他們能夠積極主動發言的一些建議和意見，歸納為以下幾點。
（1）討論的問題應該是一些不存在對錯的開放性問題。
（2）可以先由教師開題和啟發，然后找到學生感興趣的幾點展開討論。
（3）教師要營造隨和的課堂氣氛，需要有一個破冰的過程，讓學生放松不害怕。
（5）提出一些學生比較熟悉且有啟發的問題比較容易讓學生展開交流。
（6）發言和討論適當增加一些平時成績（但也有學生擔心別人認為他為了成績而發言，所以增加成績的比重也不宜過高）。
（7）不要僅對一個學生提問，要求其他學生可以隨時補充。
（8）對于有標準答案的問題，可以采取按座位順序點名提問回答的方式。
綜合以上學生的意見和建議，為了讓學生積極參與課堂發言和研討應當盡量營造輕松隨意的課堂氣氛，提出的問題也應是開放性的（即沒有標準的答案），任課教師要善于引導和組織課堂討論，在提出問題前給予必要的講解和啟發。
3 教學方式調整和課堂教學實踐
通過借鑒國際一流大學和國內名師的先進教學經驗，針對中國學生，特別就數據結構與算法設計課程的教學方式提出了一些方案和措施，并且進行了相應的課堂教學實踐。雖然這些方案和措施還有待進一步完善和改進，但是課堂教學效果和學生參與研討和發言的意愿明顯提高。具體的方案和措施包括以下幾個方面。
3.1 嘗試誘導式、研討式和互動式教學方式
任課教師要改進之前以灌輸式知識傳授的教學方式，嘗試采用誘導式、研討式和互動式教學方式。教學過程中一般首先給出實際的應用問題，然后要求學生嘗試提出解決問題的算法，其他學生需對提出的方法進行評價，提出不足之處和改進方法，然后通過討論這個算法的缺點，引出克服這個缺點的其他算法，最后對解決相同問題的不同算法進行比較和歸納。適當增加學生對相關重要文獻的閱讀量，并且根據閱讀和調研結果進行課堂討論。以NP完全性問題教學為例，由于學生還沒有學習計算理論方面的課程，對于理解NP問題和NP完全性問題有一定的困難。首先任課教師介紹旅行商問題，接著讓學生嘗試尋找有效地求解算法，在教師引導下討論得出結論：在現有計算機體系結構和運算能力的基礎上，一定規模的旅行商問題目前不存在找到最優解的計算復雜性為多項式的算法；然后指出存在一類這樣的問題，并且任取這類中的一個問題，再任取這類中的另一個問題，則一定存在多項式時間復雜性的算法，即可以把前者轉變為后者。如果存在解決前者的多項式算法，必定存在能夠解決后者的多項式算法；最后指出目前仍然沒有找到多項式算法來解決這類問題，同時也不能證明這樣的多項式算法不存在。為了讓學生加深對上述問題的體會并且熟知典型的NP問題，將學生分成9組，每一組給出一對問題，其中一個屬于P（多項式）問題，一個屬于NP問題。要求學生調查這一對問題在應用中出現的實例和變體，然后設計可行的解決方法。并且要求每組以課堂演講的方式向師生介紹他們的調查結果，聽取報告的教師和學生可以隨時進行提問，要求做報告的學生回答。教學實踐表明，此舉加深了學生對NP完全性問題的認識和理解。
3.2 從解決實際問題出發，培養學生提問和思辨的能力
對于每個知識單元，首先提出若干個實際應用中的問題，在提出可行的數據結構與算法前，引導學生進行討論，并且提出自己的解決方案。通過分析學生所提出的各種方法，比較之前已學方法，歸納出新的數據結構與算法的特點和用途，最后在深入剖析和討論的基礎上進行擴展和綜合。
3.3 借鑒國際一流大學的教學內容和方式，彌補與國際先進授課水平之間的差距
數據結構與算法設計課程的教學內容和方式借鑒了美國麻省理工學院的同名課程，并嘗試進行誘導式、研討式和互動式教學。課程的教材、講義、作業、實踐和考試全部使用英文，外教采用英語授課。將世界頂尖級學者撰寫的經典著作Introduction to Algorithms作為課程的教材，并且根據中國學生的生活經歷和背景文化，對部分案例進行相應的增補和改寫。
3.4 以應用為導向，培養綜合型人才
目前計算機學科方面的教學，一般從計算機基礎知識和編程原理開始，經過若干中級課程，直至大學三、四年級，學生才可能涉足整個軟件系統開發的全過程，這樣往往造成“只見樹木，不見森林”的情況。學生已經學習了構成軟件系統所需的知識和技術，但是難以針對某一現實應用，將所學較好地綜合起來。在大學低年級時，以完整系統開發和應用為目標，讓學生在專業學習的早期就能夠了解和體會實際應用的復雜性，掌握并實踐綜合集成各項技術的方法和手段。學生只有較早地了解整個軟件系統的開發與應用，才能在今后創造性地綜合運用所學，成為既有較高專業水平，又對現實應用有敏銳洞察能力的復合型人才。
3.5 以科研帶動和促進教學，將最新技術的發展成果融入教學內容中
數據結構與算法的基本內容雖然相對穩定，但對已有數據結構與算法的擴展和結合，特別是解決新的應用方面的發展卻日新月異，知識更新和演化速度較快。數據結構與算法設計課程組的教師在現有教材的理論體系和教學內容的基礎上，及時了解和把握技術發展的新動向，將最新的理論創新和技術進步充實到教學內容中，每年都增補緊跟學科發展的新內容。此外，任課教師會指導學生參與自己的科研項目，或者推薦學生進入其他教師的實驗室從事相關的科研活動。
這些方案和措施的實施，使得數據結構與算法設計課程能夠在較短的時期內形成科研和教學并線、講解和演示并重、理論和實踐并行的特色。課題組教師不斷用科學研究和國際學術交流的成果充實課程的內容，使課程能夠充分體現目前算法理論和應用方面最新的發展和動向。在教學中始終堅持理論與實踐相結合的原則，從經典案例引出科學問題，并強調對學生邏輯思維和動手能力的培養。
4 結語
一、教學方面
作為一名新教師，一直以來我都深信：要給學生一碗水，教師必須有一桶水。還記得第一次上公開課，由于緊張，更由于課前對教材的不熟悉，原本兩節課的內容，我在不到三十分鐘就講完了，而且條理不清晰，重點不突出，難點沒突破，更有漏講和知識性的錯誤，一堂課下來，感覺自己已無地自容，心里非常難過。但是直到現在我都要感謝的是，當時身為歷史學科長輩們并沒有把我的課評的一無是處，相反，卻把他們上這節課的安排，知識結構告訴了我，而且還一個勁的鼓勵我，說新教師上的這樣已經不錯了。正是這堂公開課，當頭“一棒”喝醒了我！從此，我開始告訴自己，你必須先“蓄水”了。于是，備課時，從基礎知識的落實，基本能力的訓練，重難點的參悟，知識結構的搭建，無不下功夫；大學時早已丟棄的專業書再次拾起，課余時間的請教，網絡資源的利用，凡是能讓自己充電的機會都不放過。而且，歷史作為一門內涵豐富而又龐大的學科，必須發揮它的學科功能：“以史為鑒”、“鑒往知來”。所以作為一名歷史教師，還必須與時俱進，及時了解和掌握當今社會科學、時事新聞等各方面的內容，才能擁有自己的一桶“活水”，從而豐富、充實自己的課堂。
另外，新教師“蓄水”之后還必須學習如何“給”水，即如何傳授知識，專研教學方法。一般剛登上講臺的新老師都避免不了傳統的講授方法：老師一堂課在上面45分鐘不停的講，學生在下面懶洋洋的聽，久而久之，你的課將變得枯燥無味，忠實的“聽眾”也會越來越少。這種填鴨式的教學方法在當今課程改革新的教學理念下已經不適用，怎樣才能跳出套式，尋找到新穎的教學方法呢？通過新教師培訓等各種手段，以及在教學實踐中不斷摸索，我逐漸積累起一些經驗：首先，必須以學生為主導，多用啟發式教學，針對不同層次的學生因勢利導，鼓勵他們回答分析問題，不僅要知道“是什么”，而且要知道“為什么”、“怎么辦”，努力培養學生的分析概括能力。比如在講到對《天朝田某制度》的評價時，給出三種觀點：積極的、消極的、一分為二的。再把全班分為四人一小組，每組選一名記錄員，再選一名發言人，討論三分鐘后闡述各組的觀點，最后老師作總結發言。通過這種方法，既能達到師生互動，又能增強學生自主學習的能力，同時還培養了他們解決問題的能力，加深對課本知識的認識理解。其次，培養學生對本學科的興趣。興趣是最好的老師，只有學生自己愿意學，教學效果才能達到最好。為此，根據學科特點——知識點繁難雜多，我上課常編一些順口溜幫助學生記憶，比如在講人民版必修二專題三第二課《偉大的歷史轉折》對“外開放格局的形成”一目中時，為了幫助學生記住開放14個沿海開放城市，我是這樣教的：“聞您父親逛大連，天南海北宴請咱”這樣，讀起來既瑯瑯上口又詼諧易懂，又記住了十四個沿海開放城市。例子不一而足，卻給了每一位同學的留下了思考空間，當再次遇到一些難記的知識點，每位學生都會盡力的去思考和探索一些方法，加強對歷史學科的興趣。
二、教育方面
作為一名新教師，能在工作的第一年擔任班主任的工作，心中不得不感謝學校領導的重視，但更多的是憂慮：我能把他們帶好嗎？
三年中也有被學生氣哭氣倒過，更有中途想放棄的念頭，但值得慶幸的是，在領導同事關心幫助下，我堅持過來了，也慶幸這個“堅持”，我才能取得今天的成績：全班56人，高考中13人考上二本，6人三本，34人專科；我個人除了在教育觀念思維觀念上不斷成長外，更是在2012年全縣高三教師歷史教學效果權重名次中位居第四名的好成績！當2012年教師節到來之際，眾多畢業學生的短信、電話讓我體味到從未有過的溫馨和幸福。三年，已足夠讓我感慨良多。
“教育是愛的事業。”的確，教育學生懲罰并不是終極目標，班主任的一言一行可能會影響學生終身，雖然我們不是醫生，可以挽救人的生命，但是作為教育工作者，我們卻是在做著挽救“人的靈魂”的工作。這句話改變了我的教育理念。于是，在以后的班主任工作中，對待調皮學生我多了幾分耐心，多了幾次改正的機會。
作為班主任也許我不是最好的，但是我卻告訴自己我是問心無愧的，因為我已經竭盡全力了。現在我將三年班主任工作的一點心得大家分享一下：
第一，重視班團委的組建。俗話說，千軍易得，一將難求。將領的組織領導才能如何，將直接關系到一支軍隊的勝敗。班干部是班級的骨干力量，班主任的得力助手，是聯系班主任和學生的紐帶和橋梁，一個班級的班干部的組織領導作用發揮得如何，往往會影響到一個班級的凝聚力，關系到一個班級的興衰榮辱。因此，身為新班主任一定要先選好你的“將”，這樣才能帶好“兵”。當然，選人是為了用人，所以對于選好的班干部應該充分的信任，大膽放權給他們，耐心聽取他們在班級管理方面的合理化建議并采納，給他們足夠的信心和成就感，調動他們的工作積極性。
第二，重視班級文化建設。班級是學生最重要的成長環境之一，搞好班級文化建設，能為學生營造一個溫馨的家，一個和諧的學習環境，一個團結向上的班集體！班級文化建設不僅要有新意，有特色，更要有實效。高一進校時，因學生在行為習慣養成方面做得較差，于是在全班一至表決下，我們班通過了班級操行分評比及各項班規，而且在學習園地用彩紙做了一顆成果展示樹，促進大家共同進步；高二分科后，因我們班是文科班，女生較多（56人中其中40人是女生），普遍缺乏自信，課堂氣氛也不活躍，我組織班委做了“愈挫愈勇，永不言敗”的班級宣言貼在黑板正上方；到高三時，學習非常緊張，一周一小考，兩周一大考，學生主要遇到的是心理方面的問題，所以我讓宣傳委員在黑板的左邊開辟了一小塊地方，由值日生每天寫一句鼓勵性的話，共同沖擊高考，另在學習園地，黑板報上寫上各科學習方法，鼓勵性的名言警句等等。