“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)用”單元教學(xué)建議

熊雪亭

高中信息技術(shù)選擇性必修模塊1“數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”包括“數(shù)據(jù)及其價值”“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)用”三部分內(nèi)容?！皵?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)用”是模塊最后一部分內(nèi)容，是前面所學(xué)內(nèi)容的綜合應(yīng)用，是整個模塊非常重要的一部分。設(shè)計與實施好本單元教學(xué)，對整個模塊教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成起著至關(guān)重要的作用。

● 思深方益遠(yuǎn)

1.尋找單元內(nèi)容之間的邏輯線索

教師不僅要理解單元中的每個知識點，具備一定的知識存量，更要清楚單元之間、單元內(nèi)各內(nèi)容之間的邏輯線索，將各部分內(nèi)容建立關(guān)聯(lián)，形成整體的知識體系。

本模塊共分為“數(shù)據(jù)及其價值”“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)用”三部分內(nèi)容。第一部分主要圍繞數(shù)據(jù)概念展開學(xué)習(xí)，第二部分主要圍繞結(jié)構(gòu)展開學(xué)習(xí)，第三部分為本單元內(nèi)容額重點所在，主要從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)用過程中與算法密不可分的關(guān)系、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)用時的常用算法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)用時常用操作三方面展開，具體細(xì)化為理解算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的關(guān)系、體驗迭代和遞歸方法、實現(xiàn)數(shù)據(jù)的排序和查找三部分。

在利用編程解決問題時，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法有著密不可分的關(guān)系。算法是編程思想，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是這些思想的邏輯基礎(chǔ)。在解決問題時，兩者是在問題求解中相輔相成、不可分割的兩個方面。迭代與遞歸是應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解決問題的常用算法。遞歸是自己調(diào)用自己，每次旨在縮小問題規(guī)模;遞歸算法的執(zhí)行過程劃分為遞推和回歸兩個階段。迭代是自己執(zhí)行很多次，用新的結(jié)果替代自己，每次旨在更接近目標(biāo);迭代算法的執(zhí)行過程是不斷用變量的舊值遞推新值的過程。排序與查找是應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解決問題時最常見的操作。一般會先通過查找算法找到某個對象再對其進(jìn)行相應(yīng)操作，而排好序的數(shù)據(jù)更方便處理。通過本單元的學(xué)習(xí)，學(xué)生將會在查找和排序的基本操作中，學(xué)習(xí)并嘗試使用迭代和遞歸算法，應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解決實際問題。

2.分析單元內(nèi)容特點

本單元側(cè)重數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。在利用計算機應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解決問題時，離不開算法。本單元學(xué)生將學(xué)習(xí)兩種經(jīng)典的算法——迭代和遞歸，在實現(xiàn)排序和查找的過程中，嘗試根據(jù)具體問題合理選擇數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并設(shè)計相應(yīng)的算法，解決實際問題。其中，涉及的迭代和遞歸算法思想、排序和查找的實現(xiàn)思路、算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系等內(nèi)容呈現(xiàn)出理論性較強、較抽象的特點。在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中，排序和查找是常用的基本操作，編程實現(xiàn)排序和查找，需要考慮數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法思想、編程實現(xiàn)、調(diào)試程序、優(yōu)化程序等多方面的內(nèi)容，這就需要學(xué)生具備創(chuàng)新解決能力、實踐動手能力、綜合應(yīng)用能力等。因此，靈活應(yīng)用知識解決問題是本單元的內(nèi)容特點之一。整體來說，本單元內(nèi)容理論與實踐并重。

3.做好單元整體內(nèi)容的切分與統(tǒng)整

學(xué)生不應(yīng)盲目地學(xué)習(xí)具體的知識與操作，而應(yīng)對整個模塊、整個單元的知識體系有清晰而完整的認(rèn)知。教學(xué)中教師更關(guān)注每節(jié)課內(nèi)容的具體落實，往往忽略了節(jié)與節(jié)之間的關(guān)聯(lián)，這樣就造成課與課之間的相對孤立，不利于學(xué)生整體認(rèn)知和綜合能力的提升。因此，建議教師做好單元整體內(nèi)容的切分與統(tǒng)整，引導(dǎo)學(xué)生對單元及整個模塊進(jìn)行整體建構(gòu)。

● 謀定而后動

1.關(guān)注過程，關(guān)注發(fā)展

本單元的學(xué)習(xí)，應(yīng)重點圍繞學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，以內(nèi)容為載體，經(jīng)歷真實情境中的問題解決過程;關(guān)注點放在解決問題的過程，著重對解題的規(guī)律和思想方法的理解，注重學(xué)生理解能力、遷移能力的培養(yǎng)和提升。

2.以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的視角，突出應(yīng)用

（1）以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的視角

本單元的重點是理解算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的關(guān)系，應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相關(guān)內(nèi)容來解決問題。教學(xué)時需要突出本模塊的重點，著重從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的角度去分析解決問題。安排內(nèi)容和設(shè)計活動時著重體現(xiàn)選擇合理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，然后在此基礎(chǔ)上設(shè)計算法來解決問題?？蛇m當(dāng)選擇有代表性的項目或任務(wù)，突出對同一問題，由于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不同，設(shè)計的算法也就不同，從而對比體現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在問題解決中的重要性。這樣，與前面的內(nèi)容相呼應(yīng)，綜合應(yīng)用前面所學(xué)的關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)容，解決問題，使整個模塊教學(xué)形成一個整體。

（2）以應(yīng)用的視角

本單元的關(guān)鍵詞是應(yīng)用。教學(xué)時應(yīng)圍繞應(yīng)用展開，可以通過創(chuàng)設(shè)真實情境，選擇合適的項目，讓學(xué)生綜合應(yīng)用前面兩部分所學(xué)內(nèi)容來解決真實問題，如解決停車場管理問題、自駕游路線規(guī)劃問題、背單詞問題等。學(xué)生在真實情境中嘗試?yán)脭?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來解決問題，體會數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在解決問題時的重要性。

3.有效教學(xué)，方法得當(dāng)

（1）利用教具（學(xué)具）與可視化平臺破解內(nèi)容抽象難理解的難題

本單元有很多理論內(nèi)容，抽象，難理解。教師充分利用教具或?qū)W具，進(jìn)行演示或讓學(xué)生現(xiàn)場親身體驗，是個不錯的方法。例如，在利用漢諾塔這個經(jīng)典案例學(xué)習(xí)遞歸思想時，可以利用漢諾塔的教具或?qū)W具（實物），通過教師演示或?qū)W生親身體驗的方式來引導(dǎo)學(xué)生一步步地理解遞歸思想和執(zhí)行過程。

（2）利用PBL學(xué)習(xí)方式提升學(xué)生綜合解決問題的能力

PBL學(xué)習(xí)方式既是指Project-Based Learning——基于項目的學(xué)習(xí)，也是指Problem-Based Learning——基于問題的學(xué)習(xí)。無論是基于項目的學(xué)習(xí)還是基于問題的學(xué)習(xí)，都強調(diào)學(xué)生在團(tuán)隊合作的過程中，通過對真實情境中的問題或項目進(jìn)行積極的探究，實現(xiàn)對知識的主動建構(gòu);主張以學(xué)生為中心，以使學(xué)生實現(xiàn)自主學(xué)習(xí)為目標(biāo);倡導(dǎo)教師對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程實施積極的指導(dǎo)與促進(jìn)作用。

但在實施過程中應(yīng)注意，問題或項目的難易度一定要貼合學(xué)生的實際水平。推進(jìn)過程中應(yīng)注意學(xué)生的主體性和教師的主導(dǎo)性。教師要適時引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生綜合應(yīng)用前面所學(xué)內(nèi)容來分析和解決問題。

（3）利用自主學(xué)習(xí)或分組探究式學(xué)習(xí)給學(xué)生一定的學(xué)習(xí)空間和自由度

教學(xué)時應(yīng)適當(dāng)?shù)匕才艑W(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)或分組探究式學(xué)習(xí)，嘗試讓學(xué)生安排自己的時間，規(guī)劃自己的學(xué)習(xí)。在開展項目學(xué)習(xí)時，可以有意安排半開放或全開放的項目主題，讓學(xué)生在一定范圍內(nèi)自主選擇項目，合作開展學(xué)習(xí)，給學(xué)生一定的學(xué)習(xí)空間和學(xué)習(xí)自由度。

● 慮后而能得

單元實施后進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑u價和反思，可以考查學(xué)生達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)的程度和教師的教學(xué)水平，可以檢驗和改進(jìn)學(xué)生的學(xué)和教師的教，從而不斷完善教學(xué)過程，最終有效地促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展。

評價反思時要注意做到三點：評價要精準(zhǔn)、反饋要及時、反思要深入。其中要特別注意及時反饋的重要性，評價結(jié)果要盡快反饋給學(xué)生，讓學(xué)生及時了解自己對本單元內(nèi)容的掌握情況，以便及時調(diào)整之后的學(xué)習(xí)策略。