江西省高等学校教学改革课题研究报告详细版.docx

1、江西省高等学校教学改革课题研究报告详细版课题编号JXJG-12-24-2江西省高等学校教学改革研究课题研究报告课 题 类 别：招标重点一般经费自筹（可多选）课 题 名 称：_PBL与CBS相结合的数据结构课程教学模式研究 课题主持人： 万里勇 课题参与人： 罗成、陈颖、刁志坚、查文利 完 成 单 位： 南昌工学院 完 成 时 间： 2015年5月 南昌工学院 课题组二 一四年五月课题性质与定位数据结构课程是计算机专业的核心课程，在众多专业的课程设置中占有重要的地位，是一门理论性和实践性很强的课程。它主要包括了数据结构概述、线性表、栈、队列、串、树、图、排序和查找等内容。对于这门具有理论基础强、

2、实践应用性突出、学科间知识综合性明显、学科内多层面内容交融、前沿新技术发展迅速等特征的课程,教学模式改革的关键是强化理论与实践的结合，即在传授数据结构理论知识水平的同时,更注重培养学生数据分析和解决数据结构应用问题的能力。在传统的教学模式中，学生与老师的互动性较差，学生自觉参与意识不强，从而导致了教学效果不太理想。为了改变这种现状，笔者在本课题中，将引入PBL与CBS相结合的教学模式，借助于PBL的优势将有利于调动学生的积极性，使他们主动参与到教学实践的中，从而更好的改善教学环境、提高教学质量。而CBS是一种案例分析的教学方法，它强调以案例为中心，能够较好将理论与实际进行相连接起来。CBS的优

3、势可以加深学生对理论的认识,培养学生的创新能力和分析问题、解决问题的能力等。结合我国市场经济发展对应用型人才的需求，国内外同类问题研究成果，并在对我计算机专业该门课程现状进行调查的基础上开展研究，建立PBL与CBS相结合的数据结构教学研究与实践体系。本课程的建设目标：解决目前传统课程教学实践中存在的一些问题，通过努力将使本课程更适合当前计算机专业人才培养方案的要求，满足社会对计算机应用型人才的需求。摘 要随着教育改革的不断深入与发展，教育思想、教育观念教学模式、教育评价等都要发生变化。这无疑对在校教师和未来教师提出了巨大的挑战，也对高等教育课程的教学提出了新的要求。为了进一步深化教学课堂改革，

4、丰富相关课程教育教学的教学模式，课题针对数据结构课程在教学内容、教学方式和实践教学等教学过程中出现的问题，提出了基于PBL与CBS相结合的联合教学模式。该联合教学模式旨在对PBL与CBS相结合的数据结构的知识框架、教学资源建设，并构建联合教学模式数据结构教学平台等方面进行深入的研究与实践。利用联合教学模式在数据结构课程教学中进行反复实践-研究实践，得到一系列相关研究成果，如包括：理论知识框架、实践知识框架、教学大纲、课件，考核方式及典型案例材料等，最后针对该联合模式提出了几点建议。关键词：PBL CBS 数据结构 教学改革前 言以问题为中心的教学模式（Problem-Based Learnin

5、g，PBL）和以案例为引导的教学模式（Case-Based study ，CBS）都是最先运用在医学教育领域的一种教学模式。PBL是一种比较先进的教学方法和理念，和我国目前倡导的素质教育的思想和目标相一致。当今在西方教育界非常兴盛。有利于培养学生自主学习和终生学习的能力、团队协作和解决实际问题的实践能力。而CBS是一种案例分析的教学方法，它强调以案例为中心，同时是理论联系实际的教学方法。CBS的优势可以加深学生对理论的认识,培养学生的创新能力和分析问题、解决问题的能力等。传统数据结构教学过程中，学生处于被动状态并缺乏必要的互动环节。因此，学生积极性得不到充分调动。这样学生容易厌倦课程的学习，同

6、时对问题的分析和对知识的实际转化能力的也得不到很好培养等。将PBL与CBS相结合教学法引入到教学中，通过对真实案例的分析与实现，结合PBL的项目驱动式教学，学生在这种互动的情境下，主动参与问题的讨论中，必要时与小组协作完成任务。这样有利于加深对知识的理解和掌握，更好将理论知识向实践的转化运用，从而增强学生的学习信心。相对来说，将PBL和CBS联合教学模式运用到数据结构课程教学中，具有很好的理论研究与实践价值，是一个值得深入研究的课题。课题性质与定位 摘 要 前 言 6.2 课程教学指导手册 326.3 课程教学大纲 486.3.1课程性质与教学目的 486.4 考核结果比较与分析 531 导论

7、1.1 研究背景科学技术的进步与飞速发展，给社会带了日新月异的变化。当前经济的发展和社会的进步越来越依赖于科学技术的发展。无论是发达国家还是发展中国家，都把科技人才视为提高提高其国际竞争力的重要因素，大力加强科技人才的开发和培养。科技人才的日益受重视，对高校人才培养产生了直接和重要影响，促进高校人才培养向着培养结构更合理，人才培养规格适应性更强，教育水平和质量更高的方向发展，以适应经济一体化和区域化的需要。然而长期以来，很多高校都采用传统的培养方式，即以课堂讲座为基本组织形式，以老师口授、学生记笔记为主开展教学实践，通过试卷的考核来对教学进行评估。这种培养模式在一定的历史条件下为我国造就了大量

8、适应当时经济和社会发展的人才，尤其是在改革开放以来，这些人才都成为我国重大工程和项目建设的主要力量。近年来，科学技术和教育的飞速发展，促进了人才培养机制的不断改革和创新。从当前人才培养改革的趋势来看，未来人才的独立学习、思考与解决问题的能力，成为衡量人才的重要标准，学生的考试分数不再是唯一的评价方式，学校和社会也更强调学生专业知识的系统性以及运用所学知识解决现实问题的能力。因此，高等学校对大学生实践能力和创新能力的培养显得十分必要和迫切。传统的人才培养机制，在新的国际环境和人才需求标准下，突显出了越来越多的弊端，其中问题主要集中在以下三个方面：第一，对学生的能力培养不足。传统的教学方法，过分强

9、调知识的灌输和学生的考试成绩，对学生的发现能力和探索能力的引导不够，最终导致学生过分注重学业分数，学习的重点放在应付考试上，忽视了对所学知识在实践中应用的思考，最终使得培养出来的学生不仅容易忘记依靠死记硬背掌握的知识，而且很难将自己所学的知识用于解决实际问题，难以满足行业的需要。第二，教师承担了过多的“学习”任务。课堂授课为主的教学形式使授课老师成为学习活动的中心，课堂上传授的知识全部由老师在课前搜集、整理并最后呈献给学生，老师承担了整个学习过程中的大部分任务，学生则处于被动接受知识的地位，最终导致了学生学习缺乏主动性和积极性，对专业知识的应用缺乏创新和探索精神。第三，与行业企业合作不够。传统

10、教学重理论轻实践的导向，使得学生参与工业企业实践的积极性不够，将理论应用于实践的经验缺乏。此外，学院或者专业参与行业研究或者开发的动力不足，这也在一定程度上阻碍了学生更广泛的参与工科实践。第四，管理部门的引导和激励机制不完善。长期以来，高校管理部门对人才培养活动管的过多过死，不利于提供人才培养方式创新的环境，同时对于新的培养方式和方法，管理部门缺乏有效的激励机制，不利于资源的利用和调动相关人员的积极性。PBL和CBS分别都是最先运用在医学教育领域的教学模式。PBL作为当前国际上流行的人才培养模式，从20世纪六十年代产生以来，经历了将近半个世纪的发展。目前，在西方教育界非常兴盛，被誉为当前国外教

11、学改革的浪潮中“多年来专业教育领域最引人注目的革新”。在西方，它不但已经被医科院校普遍采用，而且这种模式正越来越多地被其他领域所采用。PBL教学模式同我国目前倡导的素质教育的思想和目标相一致。它有利于培养学生自主学习和终生学习的能力、团队协作和解决实际问题的实践能力。而CBS是一种案例分析的教学方法，它强调以案例为中心，同时是理论联系实际的教学方法。CBS的优势可以加深学生对理论的认识,培养学生的创新能力和分析问题、解决问题的能力等。尤其是近年来，随着行业企业对人才在真实情境中处理问题能力的重视，新的交叉学科问题的不断涌现，以及心理学和教育学等方面的迅速发展，信息的极易获得性和信息呈几何数字增

12、长的现状，使得国内外教育人士对PBL与CBS的探索更加深入和广泛。目前，PBL和CBS教学在国外人才培养中的应用已经较为广泛，我国对PBL和CBS在人才培养中应用的探索处于刚刚起步阶段，应用的机制还很不完善，应用的层次比较肤浅，PBL和CBS相结合的人才培养模的探索研究更为缺乏。1.2问题陈述本课题正是在此背景下提出的，课题组力求在国内外相关的先进理论的指导下，充分借鉴国内外同类问题研究成果，并在对我院计算机专业该门课程现状进行调查的基础上开展研究，建立PBL与CBS相结合的数据结构教学研究与实践体系，为该门课程在同类高校的开展提供一定的参照。具体有以下几个问题：(1) 构建内容体系。如何将先

13、进PBL与CBS相结合的教学模式运用到数据结构课程教学中去，以合理的方式和手段构建教学系统体系结构流程图。更好的将PBL与CBS相结合模式融入到数据结构课程教学与学习中，充分发挥它的优势，从而满足课程学习的需要。以适应各专业对本课程的要求，让教师与学生、学生与学生之间满足各自所需的东西。图1 PBL与CBS相结合的教学体系结构图(2) 构建教学资源。结合新形势下高校大学生的特点，建立数据结构教学相关资料（教学大纲、教学手册和教学课件等），构建PBL与CBS相结合的数据结构课程教学平台。(3) 构建实验教学模式。结合数据结构内容结构体系，精选实用性和趣味性强的案例引导实验，从而激发学生的学习动机

14、，由“要我学”转变为“我要学”的学习状态，从而更自觉主动参与教与学的互动当中。(4) 构建考核方法。考核环节是教学中非常重要的一个组成部分，课程的形成性考核由哪些部分组成，每个部分占的比例多少是构建科学考核方法的关键。1.3研究意义数据结构课程是计算机专业的核心课程，在众多专业的课程设置中占有重要的地位，是一门理论性和实践性很强的课程。从以往的教学的经验看来，在传统的教学模式中，学生与老师的互动性较差，学生自觉参与意识不强，从而导致了教学效果不太理想。为了改变这种现状，笔者在本课题中，将引入PBL与CBS相结合的教学模式，借助于PBL的优势将有利于调动学生的积极性，使他们主动参与到教学实践的中

15、，从而更好的改善教学环境、提高教学质量。而CBS是一种案例分析的教学方法，它强调以案例为中心，能够较好将理论与实际进行相连接起来。CBS的优势可以加深学生对理论的认识,培养学生的创新能力和分析问题、解决问题的能力等。根据加拿大麦克马斯特大学PBL指导手册以及目前研究中对问题式学习和以案例为引导式学习的描述，该联合教学方法的优点主要在以下几个方面:(1)提高学生的团队工作能力和人际交往能力。问题式学习主要是以小组形式来开展各项教学活动，围绕问题而开展各项学习活动的过程，使学生能够更多和更深入地主动参与到学习过程，每个人都有很多“说”的机会，并在小组活动中培养与人相处的技巧、向他人学习的能力以及主

16、动参与小组活动并做出贡献的习惯.此外，团队式的学习方式也使每个小组成员能够切身体会团队的形成、发展过程，有更好的机会来学习团队问题的解决过程，有更多的时间来学习和实践协作。同时，团队的发展要求小组成员来共同承担责任，为学生提供了更多与同龄人比较和自我评估的机会，并且也更容易培养学生的自我学习的责任意识。(2)帮助学生构建灵活的专业基础。在问题式的学习过程中，小组成员需要去解决一系列的实际问题。为了寻找问题的解决方案，他们需要对问题分析、讨论、分解，形成各个细化的议题，然后按照分议题进行更为具体的学习。在这个过程中，知识与一定的实际情景相联系，使得获得的知识在相对较短的时间内就会体现出重要的现实

17、意义和实践指导作用。此外，小组成员在学习每个议题的过程中，他们需要查找大量信息，并从中提取有效信息、组织分析信息，最终形成了用于解决问题的知识。在经过了整个信息的搜集、分析、自我加工、知识应用过程之后，学生所获得的知识已经成为了学生自己的知识，这些知识很容易在实践中灵活迁移。(3)培养学生较强的社会实践能力。问题式学习将现实世界中的非结构化的问题呈现给学生，这些问题都是具有一定研究价值并且学生在未来的专业领域可能会遇到的，问题通常涵盖了不只一个学科的知识，是对广泛的学科或者主题的整合。学生在问题式学习的过程中，对问题的分析和分解以及以问题为核心所开展的团队协作与分工，锻炼了学生分析问题、解决问

18、题的能力，同时学生也初步获得了项目工作的知识，对项目过程有整体上的了解，并接触到专业领域内的问题，这些都会有利于提高其社会实践能力。(4)引导学生成为高效的自主学习者。通过问题式的学习，学生在自我引导的学习过程中，自我设置每个阶段的学习目标，对问题的相关部分进行独立的研究，并最终将自己收集、分析、整理的知识应用到问题的解决中去，同时还要不断的监控和反思问题的解决过程。因此，整个解决问题的过程，实质上也是学生进行自我学习与检验的过程，也是小组成员逐渐成为自主学习者的过程，问题的最终解决也促使小组成员成为独立自主的思考者和学习者。(5)促进良好的学习环境的形成。问题式学习中，老师作为小组运作的指导

19、者或者促进者，与学生有大量的接触机会，使得他们和学生之间更容易建立起融洽和谐的关系，同时他们也能够采用更多的个性化的教学方法，根据学生的不同需求进行个别指导。此外，老师参与指导，学生团队协作的学习方法，为学生建立了一个有利的环境，使他们能够学会倾听、接受批评以及提出自己的质疑。因此，PBL与CBS相结合教学模式能有效提高学生学习兴趣和动机，可以加深学生对理论的认识,培养分析问题、解决问题的能力等；以案例为引导，小组为基本单位进行学习，有利于学生的创新能力和和协作学习的能力，为终身学习打下基础。1.4研究队伍 课题组的全体研究人员，均来自于教学岗位的第一线的年轻教师。他们有着充足的时间和精力，为

20、开展课题研究提供了必要的基础。课题组成员大多数都是“双师型”的教师，不仅有5年以上的教学经验，而且大部分曾经主持或参与相关课题的研究和实践工作。这一系列的优势，为课题顺利开展和研究实践提供了有力的保障。2 研究目的本课题组成员首先对当前数据结构课程的教学和实践现状进行了调研，发现在传统的教学模式中，学生与老师的互动性较差，学生自觉参与意识不强等原因，从而导致了教学效果不太理想。由于教学环境和教学过程的局限性，学生的实践动手能力、问题分析能力和团体协作能力等无法得到较好训练和培养。为了尝试改变这种现状，以便更好提高数据结构课程教学效果，同时为学生各种能力的培养提供一个比较好的培养平台。课题组在借

21、鉴国内外相关研究的基础上，结合数据结构课程的教学特点，提出构建PBL与CBS相结合的数据结构教学理论和实践模式。3 研究过程本课题组于2012 年 6 月申报，经省教育厅批准正式立项于 2012 年 10 月。课题立项后，课题组全体成员严格按照项目实施的进度，分阶段进行了卓有成效的调查、分析和研究工作。现将研究的基本情况概述如下： (1) 2012年6月2012年9月：调研阶段，进行资料搜集、打印、报告撰写。(2) 2012年10月2013年1月：统计与分析阶段，进行资料分析、资料打印、撰写论文。(3) 2013年2月2013年8月：实验设计阶段，进行需求分析、规范制定、功能设计、系统流程设计

22、、实验教学指导手册撰写。(4) 2013年9月2014年4月：评价阶段，进行前后对比实验报告和相关论文撰写。(5) 2014年5月2014年6月：结题阶段，进行研究过程总结、材料整理、课题结题。4 研究方法以问题为中心的教学模式（Problem-Based Learning，PBL）和以案例为引导的教学模式（Case-Based study ，CBS）都是最先运用在医学教育领域的一种教学模式。PBL是一种比较先进的教学方法和理念，和我国目前倡导的素质教育的思想和目标相一致。当今在西方教育界非常兴盛。有利于培养学生自主学习和终生学习的能力、团队协作和解决实际问题的实践能力。而CBS是一种案例分析

23、的教学方法，它强调以案例为中心，同时是理论联系实际的教学方法。CBS的优势可以加深学生对理论的认识,培养学生的创新能力和分析问题、解决问题的能力等。 因此，本文通过借鉴国内外PBL与CBS相结合的应用实践，参考国内医学领域的已有研究成果，尝试将PBL与CBS相结合教学法应用于数据结构课程的理论与实践教学中。在研究和教学实践中，主要采用的方法有：（1）文献调研法。文献调研法是通过搜集、鉴别、整理文献资料，以达到某种调查研究目的的方法。笔者通过学校图书馆、中国知网、万方论文数据库、维普中文科技期刊数据库、外文数据库，如EBSCO数据库(ASP+BSP)、PQDD硕博论文库、国道特色专题数据库等，及

24、使用Google，XX等搜索引擎通过互联网收集与本研究密切相关的国内外资料，在辨别、整理、比较的基础上进行归纳演绎。（2）问卷调查法。本文研究建立在广泛细致的调查研究基础之上，通过设计问卷、选择调查对象、分发问卷、回收问卷等过程，对课程教学安排和学习者学习状况进行初测，从而了解研究对象对某一详细问题的看法或意见。笔者在教学前后对现代教育技术专业学生的学习情况进行调查，对学生的学习风格进行调查，以制定相应的学习策略。教学后对学生进行学习效果调查，了解学生对PBL与CBS联合模式的课程满意度，验证教学效果。（3）行动研究法。本文在了解现状并发现存在的问题以后，制定总体研究过程。行动研究法为其提供了

25、科学的研究思路和方向。论文研究的开展计划，包括课程和方案的设计，活动开展的时间、地点、人物以及如何开展等。计划好以后开展行动。关于方案的设计，借鉴了很多教育培训机构的相关素材，其中不乏创新点和可行性。在活动开展的过程中，对行动的过程、结果、背景及学生的特点进行观察。同时还要采用定量的研究方法，对行动过程进行研究。研究之后，再进行反思，以便对计划进行修正和再设计，从而更好的为论文的研究服务。（4）比较法。得出PBL与CBS联合培养模式教学的有效性；（5）统计法。收集整个研究过程中的各种数据（如问卷、试卷、教案等），统计数据。从方法论的角度对培养模式在新形势下高校非计算机专业的数据库原理与应用教育

26、的应用进行探究，把理论应用到实际中去，从实际中得出经验，反过来完善理论的辩证思想在本课题的研究中将有效地得到充分体现。5 研究内容5.1传统教学模式教学中存在问题的分析数据结构课程是计算机专业的核心课程，在众多专业的课程设置中占有重要的地位，是一门理论性和实践性很强的课程。在传统的教学模式中，数据结构课程教学，基本是处于“三个中心”的形式，即以“教师为中心，课堂为中心、教材为中心”。在这种模式下，教师是教学过程的主体。整个教学实践过程中，基本是教师在控制整个课堂教学，而学生基本处于被动接受知识的状态。这种“灌输式”的教学模式，限制和阻碍了师生之间进行沟通和交流的渠道。久而久之，容易使学生在课程

27、学习中缺乏主动自觉参与性、学习的主动性和积极性等，必能也将导致教学效果不理想。与此同时，学生的各种能力，也得不到较好的锻炼和培养。5.2 联合教学模式的可行性分析数据结构是计算机及相关专业的一门专业核心课程。数据结构主要包括了数据结构概述、线性表、栈、队列、串、树、图、排序和查找等内容。对于这门具有理论基础强、实践应用性突出、学科间知识综合性明显、学科内多层面内容交融、前沿新技术发展迅速等特征的课程,教学模式改革的关键是强化理论与实践的结合，即在传授数据结构理论知识水平的同时,更注重培养学生数据分析和解决数据结构应用问题的能力。基于问题学习（Problem-Based Learning, PB

28、L）是一种比较先进的教学方法和理念，和我国目前倡导的素质教育的思想和目标相一致。当今在西方教育界非常兴盛。有利于培养学生自主学习和终生学习的能力、团队协作和解决实际问题的实践能力。基于案例学习方法（Case-Based Study, CBS）是强调以案例分析为中心，同时做到理论联系实际的一种教学方法。CBS优势可以加深学生对理论的认识,培养学生的创新能力和分析问题、解决问题的能力等。本课题将将PBL与CBS结合教学法引入到数据结构课程教学中，通过对真实案例的分析与实现，结合PBL的项目驱动式教学，学生在这种互动的情境下，主动参与问题的讨论中，必要时与小组协作完成任务。这样有利于加深对知识的理解

29、和掌握，更好将理论知识向实践的转化运用，从而增强学生的学习信心。相对来说，将PBL和CBS联合教学模式运用到数据结构课程教学中，具有很好的理论研究与实践价值，具备了一定的可行性，是一个值得深入研究的课题。5.3联合教学模式的教学设计1、教学指导思想（1）学生从应用角度数据结构学习的框架。数据结构内容体系主要包括数据结构原理和数据结构实践应用两个大的方面，其中数据结构方面的知识主要包括数据结构概述、线性表、栈、队列、串、树、图、排序和查找等内容等。数据结构的实践运用方面利用数据结构知识解决现实生活中相关的实际问题。如：列车调度问题、信息系统设计数据结构问题、最短路径问题和通讯录设计问题等。在教学

30、过程中，将结合一些现实案例的应用进行课程的学习，使同学们在理论与实际运用方面做到统一，用所学的数据结构理论知识去指导实践，在不断的学习和实践过程中，加深对理论的理解，从而又更好的运用数据结构理论。（2）学生不再学习单一的数据结构理论知识，而以学习理论与应用实践相结合。顺应社会和时代的需要，改变传统的大学生重理论轻实践的观念。在本课题中涉及的一个重要的方面是，不但要求学生能够掌握本课程的要求，而且还要求学生能具有实践动手能力。在教学过程引入CBS教学模式，以生活真实案例为引导，将案例与数据结构知识进行串联起来。学生具体实践中，要将数据结构理论知识结合具体的语言，如C、C+和Java等高级开发语言

31、，完成对课本知识的迁移，将数据结构知识运用到现实问题中，使真正达到“学有所用，学完能用”。（3）在教学中引入PBL模式，能使学生增强自主学习、自主参与和相互学习的良好学习氛围。PBL模式中强调问题的讨论，带着问题去学习，学生与学生之间、学生与老师之间能够更好的互动交流，有问题大家可一起讨论学习，分组学习。在一定程度上，培养了学生的团体合作学习的精神。（4）提高学校考核和社会考核的通过率。结合考试大纲的要求，在PBL和CBS相结合教学模式下学生对数据结构知识的掌握更加牢固和深刻，使考试通过率将明显能得到提高。通过对课本知识的迁移，实施对具体实际问题的解决途径，加强学生实际运用能力，从而为学生走上

32、社会再添通行证和实践经验。2、教学过程设计（1）数据结构教学中问题设计问题是PBL的基础出发点以及引发学习活动的主线,问题设计的适当与否是PBL学习成功的关键。在数据结构课程教学中运用PBL与CBS联合教学模式,就是以有助于学生掌握数据结构基础知识、基本理论、基本技能为教学目标,以问题的提出、分析、求解为教学过程。以案例分析为引导，将抽象概念和理论与具体的实际案例结合起来，进行教学，从而调动学生的学习兴趣和热情、有效激发学生的创新精神、不断增强学生的实践能力。在数据结构课程教学中的问题，可分为两类：(1)是关于课程知识点本身的问题,(2)关于数据结构实践应用的问题。 对于计算机专业的本、专科生，在对数据结构课程学习过程中，不仅需要深入对数据结构基本理论和核心技术有所了解，而且还需要能够将数据结构与实际生活连接起来，能够将数据结构知识来解决现实生活中的问题。从课程的学习目标来看，数据结构的应用