周晓谊，王隆娟，任　佳

(海南大学 信息科学技术学院，海南 海口 570228)



Seminar教学模式在数据结构课程中的实践

周晓谊，王隆娟，任佳

(海南大学 信息科学技术学院，海南 海口 570228)

摘要：分析了数据结构课程目前存在的问题后，结合Seminar教学的典型模式及其特点，以“队列”为例，展示了学生在Seminar中的活跃思维和积极效果.以海南大学信息科学技术学院2013级和2014级信息安全专业学生为研究对象，通过调查问卷和2届学生的成绩对比证明了采用Seminar教学法能够很大程度上增强学生的自主学习能力，提高其逻辑能力和编程兴趣，对数据结构的教学质量也有明显提高.

关键词：Seminar教学； 传统教学； 数据结构； 研讨课

Seminar在美国韦氏词典里有3种释义：1)学术研讨的会议；2)指通过讨论获取知识的一门课程；3)指研究生在教授的带领下通过报告和讨论交流研究成果.作为研讨课，Seminar教学是目前国外高校的一种普遍的教学形式，其源于1737年，德国著名学者Gesner J M在哥延根大学首次创建的Philosophy Seminar.之后，德国著名教育改革者Humboldt在哥延根大学的Seminar教学法里体会到独立思考对科学研究带来的益处，于是把自由独立的理念引入科研和学习中，使柏林大学有别于传统，成为独树一帜的学术研究性大学[1-4].

早期的 Seminar 教学法倾向研究，主要针对优秀的高年级本科生和研究生，其模式基本上为：首先教师指定相关题目，学生在课前有限的时间内搜集资料，准备发言稿；其次在课堂上与同学进行讨论，发言的学生再根据同学的提问和意见修改，撰写完整的报告；最后总结发言[2].Seminar 教学提倡的是以教师和学生为共同的教学主体，根据某些共同问题，在民主和谐的气氛中进行讨论的一种探究、研究的教学理念，在此理念下，课堂不再是以教师为主体，而是教师与学生之间，学生与学生之间的平等对话、思维碰撞、信息共享和小组合作的平台.

1课程概述

数据结构作为一门综合性专业课，不仅是高等院校计算机专业的必修核心课程，也是其他专业为了提高学生编程能力而设置的重要理论基础课程.例如，海南大学信息科学技术学院除了计算机系之外，其他各系如电子、通信、信息安全和应用数学等，数据结构均为必修课.

数据结构是一门实践性较强的软件基础课，其目的和任务是达到理论与实际应用相结合，将现实问题通过计算机表示出来，使学生能够根据数据对象的特性，选择数据的组织和处理方法(算法)，培养良好的软件编写技能和提高解决实际问题的能力，并为编译原理、数据库系统和操作系统等后续课程打下一定的理论和实践基础.但由于该课程内容广、概念多、难度大、算法编写复杂、具有很强的理论性和实践性，即是计算机专业学生，在教学过程中无论是理论课还是实践课都存在一定的困难.因此如何改进数据结构的教学方法、增强其课堂教学效果，使学生更积极主动地学习此课程，是高等院校计算机相关专业的迫切要求.

2课程教学存在的问题

由于课堂的学生人数较多，所以总体上，实现师生互动有一定难度，学生在教学中仍然处于被动地位，导致教学效果不甚理想，具体而言，存在以下几方面的问题.

2.1课程内容抽象数据结构的术语和概念较多，如数据之间的逻辑关系和其在计算机中的物理存储，各种排序和查找算法，内容较为抽象，算法多而且复杂.在课堂上应用了大量实例说明数据结构与现实生活的联系，如线性表一章，举了约瑟夫生死环游戏的例子：n个旅客同乘一条船，因为严重超载，加上风高浪大，危险万分，因此船长告诉乘客，只有将全船一半的旅客投入海中，其余人才能幸免遇难.于是议定n个人围成一圈，由第一个人开始，依次报数，数到第k人，便把第k人投入大海中，并从其下一个人数起，数到第k人，再将第k人投入大海，如此循环，直到剩下15个乘客为止.

但学生仍觉得课程抽象，代码编写难度大而失去学习兴趣.而“兴趣是最好的老师”，一旦缺乏兴趣，学生没有内在驱动力认真学习，即便教师经常在理论课堂上强调课程的重要性和实用性，实验课堂上督促学生完成当堂作业，学生的学习效果依然不理想.

2.2教学模式单一以笔者这几年的教学经历为例.在引入Seminar教学之前，数据结构的教学以课堂讲授为主，辅以提问、讨论和相关实验，理论内容教学64学时，实验32学时.因此理论内容远远多于实验内容，导致学生实验能力比较差,由于在实验教学之前采取以教师教授内容为主，所以学生填鸭式地被动接受知识，导致参与性不强，积极性和主动性较为欠缺，导致其缺乏独立思考的时间，学习课程的能力不理想.

2.3前导课掌握不够数据结构的教学对象是计算机及相关专业的学生，为了配合此课程的开展，海南大学信息科学技术学院学生均在第2学期学习C语言程序设计和离散数学，其中计算机系和信息安全系的学生在第1学期还学习了Java程序设计.但对前导课掌握不够的原因有以下几个方面：

1) 高级语言课面对的是大一新生，而其在学习该课程之前尚未经过严格的程序设计训练，因此普遍存在编程语言基础薄弱、程序结构设置不严谨(如出现较多的goto语句)、不熟练甚至不会使用程序调试和代码编写可读性差(如变量名不规范、不注意缩进格式)等问题；

2) C语言程序设计大多以较简单的数值运算问题作为例子，而数据结构中涉及的内容复杂抽象，不仅需要熟练运用C语言里的指针和结构体，还需要一定的数学功底建立模型才能达到相应能力，而这些内容正是学生薄弱的地方，也是大多数学生反映实践困难的原因所在；

3) 教师为了教学进度采取灌输式教学方式，导致学生对C语言理解不深，特别是指针、结构体和联合体等知识点，而这些知识点恰好贯穿数据结构教学的全过程.

2.4学生实践能力弱高级语言课程以及数据结构课程均以理论教学为主、实践教学为辅(海南大学信息科学技术学院各系的理论和实验的学时安排均为2:1)，因此学生的编程能力得不到很好的锻炼.其中C语言的结构体和指针内容是教学难点，但由于学时有限以及专业要求不同，对于这些知识强调不够深入，学生不能对此熟练掌握和应用.不少学生反映能听懂算法，却独自面对编程无从下手，这些都是实践能力弱的表现.此外，有些数据结构书籍大多采用类C/Java语言描述算法，虽然更简洁和更关注算法本身，但是对于刚学完计算机程序设计语言而且还未具有足够的编程能力的学生，在这些类C/Java算法的基础上添加main函数，并将其转变成可编译运行的程序往往无从下手，此状况很大程度上影响了数据结构的学习效果.

2.5学生惰于思考笔者从教十年的经验，认为学生的思维具有一定的局限性，尤其缺乏思考能力和分析能力.每每课堂提问，学生如临大敌，紧张之情溢于言表，造成此现象的原因有很多，其中最主要的是对知识理解得不够深入，而理解知识与思考息息相关.善于思考的学生，不仅在被提问的时候从容不迫，而且经常反过来提问老师.大部分学生惰于思考？笔者通过观察得出大部分学生惰于思考的原因如下：

1) 数据结构的课程经常设置在早上第1、2节课，上课时间为7：40，学生普遍抱怨睡眠不足，所以第1节课上都会看到后排的学生趴着休息，到了第2节课后情况稍微缓解一些；

2) 电子设备如智能手机、平板电脑的普及，加上有校园Wifi，少数学生玩游戏、上网和聊天等，自然无暇听课而疲于思考；

3) 学生习惯于在父母老师灌输的知识下成长，以分数为主的终极目的导致学习只遵从教师和“标准答案”，认为老师和答案都是对的，不会对此有质疑，因此学生习惯于知识的全盘吸收而失去了对知识事物的辨别能力，直接导致其缺乏独立思考能力，课堂积极性不高.

3Seminar教学的研究过程

鉴于之前的教学中存在的问题，2015年笔者在《讨论式课程建设项目》的支持下，在传统的数据结构课程基础上引入Seminar教学方法，要求学生在基于课本知识的基础上，摆脱课本的限制，额外阅读中英文文献，更要在阅读之后能对某个具体的问题构建数学模型并能编写代码，然后在课堂研讨中阐述个人见解和学术观点.

3.1研究方法Seminar 作为一种新教学方法，要在传统的教学理念基础上革故鼎新，具体来说，应该以课本知识作为基础，要勇于跳出课本的束缚.以数据结构课程为例，Seminar教学要求学生能将现实中的问题用数学语言表达并编程解决，甚至能够将最新科研动向引进Seminar教学的专题讨论中，从而拓展其视野、培养其创新能力[5].作为计算机相关专业的学生，其设计、创新和动手能力的培养十分重要，因此Seminar教学设计需要课内外相结合，即立足于课内的理论知识，在课外具体动手设计，使其得到全面锻炼.

鉴于此，在海南大学的课堂建设项目支持下，引入小组Seminar教学的互动教学法；同时，与案例教学法相结合，引发学生思考自己所学学科领域中有价值的问题；辅以比较研究法对海南大学信息科学技术学院信息安全系2013级和2014级的同一份卷面成绩做纵向比较；通过问卷调查对教学方法与效果进行信息和数据收集.

3.2研究对象海南大学信息科学技术学院信息安全系2014级本科生，共计 59人.实验在学期中完成，分小组进行，每组4～5人，由学生自行组队.教学效果由调查问卷和学生的期末卷面成绩(与2013级学生的卷面成绩相比)构成.3.3研究程序主要从教学结构和教学过程着手，讨论如何将Seminar教学应用于数据结构的课堂教学中.

1) 教学结构的规范通过教学过程的结构变化体现Seminar教学质量.

① 规范理论课程的结构和类型Seminar教学法使课程结构由传统的“讲授式”一元结构转变为“讲授-讨论式”的二元结构，使课程类型由过去的“教师主导式”变为学生与教师共同讨论甚至发言的“学生主体式”.

② 合理安排Seminar教学时间传统的教学中，任课教师直接讲解课本知识，由于数据结构内容较多而且枯燥，导致学生产生惰性不愿听课，降低教学效果.Seminar教学使一次90 min的理论课授课时间安排上发生变化，为了兼顾理论课按照常态进行，课程改革中，每次Seminar教学时间不超过30 min.采取如下的教学流程：教师布置研讨任务(根据内容深浅提前1～2周告知)→学生课外查找资料并编写程序→学生在课堂上用ppt讲解程序思路并演示 (10～15 min)→讨论(10 min)→教师评价与总结 (5 min)→课后不参与该次Seminar教学其余小组进行打分.

③ 更新理论课程的教学方法Seminar教学引入导致教学方法结构的变化，教师不仅要熟知每章节内容的应用范围以防学生找不到合适实例，而且要在学生做Seminar教学之前，理解其所做的实例是否与课本相关，其涉及的基本概念、理论、思路和应用领域等；此外还要指导和跟踪学生完成代码编写.如链表实例时，要求学生结合实际应用查阅相关文献，考虑单链表、循环链表和双向链表的算法设计以及在实践中的运用情况等.

④ 完善理论课程的考核体系传统的理论课成绩考核方式是30%平时分数+70%的考试卷面分数.而平时分数的评定则过分依赖学生的到课率、作业以及课堂表现，导致学生不注重课堂听课质量，每次上课只是为了混点名，作业也经常有抄袭的情况.因此，Seminar教学的引入对传统的考核体制起到一定的革新，能够对学生思维能力和创新能力的培养发挥积极的导向作用.

⑤ 层次化Seminar教学内容由于数据结构课程中有些章节内容较深，学生不能很好地与实际相关，并找不到与课本完全相同的实例，即便能找到，因为这些内容太难理解而需要花费更长时间.考虑到Seminar教学的主要目的是为了增强学生的自主学习能力和研究能力、促进学生大胆参与讨论、扩展学生的知识面，所以对Seminar教学按内容进行分类，分为设计型和研究型[6].

设计型Seminar如俄罗斯方块、走迷宫和八皇后问题等，这些游戏实例扩展了已有的数据结构，学生需查找资料才能更好地理解算法.笔者在教授数据结构时向2013级学生曾讲解过这些实例，但效果甚微，学生普遍反映对算法的实现仍然一知半解；在教授2014级学生时将这些实例的讲解改为Seminar教学的讨论内容后，学生的积极性普遍提高，课堂气氛也活跃很多.

研究型Seminar如推荐系统、五子棋(博弈树)等问题，因为算法本身很复杂，所以侧重于研讨.将数据结构理论综合运用于这些问题之中，初步了解某些软件工程项目的核心问题是什么，其解决思路有哪些.比如教授推荐系统时可结合淘宝网，探讨其可以根据客户所购买或者浏览的产品给出推荐产品的依据是什么.

⑥ 严格Seminar的要求笔者缩短了理论课的时间引入Seminar教学，目的就是为了鼓励学生跳出课本的束缚寻找与课本相关又能联系实际应用的知识，培养学生的自学能力、思考能力、探索能力和对科学质疑的能力；还将Seminar教学的讨论情况计入期末成绩，约束学生务必参与到Seminar教学中，使得该教学法能得以保质保量地进行.

2) 合理安排教学过程通过合理安排教学内容和教学流程.

尝试引进新的教学理念和与之匹配的讨论教学法，重点实践了Seminar教学和小组课堂讨论，时间为各章内容结束后的下一次课的前半个小时左右.全班59人共分为12组，每组一个学期只需演示一次，根据自己的兴趣爱好选择与某一章内容相关的专题.

考虑到数据结构内容较多，理论课的时间本身就不够充裕，所以Seminar教学的时间不宜过多，30 min的Seminar教学的结构是：

① 课前准备(至少1～2周)一方面，教师于本章内容结束前布置Seminar教学任务，并对下次讨论的主题、人员和进程作简要介绍和安排，鼓励学生思考有研究价值的或者前沿性的课题，并对其进行指导；另一方面，学生根据要求在查找相关资料(必要时甚至要求其查阅英文资料、硕士或博士的毕业论文)并编写算法，以备课堂中使用.

② 台上讲解为了防止在学生中存在苦乐不均现象，小组抽签选出其中一个人对所研究的课题上台进行ppt讲解(15 min).由于至少有 1～2 周查找和阅读相关文献资料，报告人对所做研究有了一定的了解，可以将自己的理解融入发言中.

③ 程序演示因为数据结构与编程有关，所以代码是必须的，不强制性要求学生需要写多少代码，但至少能根据所做的内容写个简单的程序演示，然后讲解程序中所需要的数据结构以及设计的思路.

④ 提问与辩论(10 min)主要围绕交流主题展开，任何学生可以根据报告人的发言提问，甚至质疑，或对发言者的ppt和程序等提出改进意见，报告人也可以进行解释、补充甚至反驳.此环节是Seminar教学中最精彩的部分，充分展示了学生们的思辨能力和学术积累.

⑤ 总结与点评(5 min)教师简要评价报告人的发言与课堂讨论结果，必要时可以根据学生对报告的掌握程度加以补充和扩展.

⑥ 学生在课后进行不署名打分并将分数提交给学习委员进行分数汇总，为了提高学生积极性，分数作为平时分数的50%计入期末成绩.

4Seminar教学在课程中运用的实践案例

4.1Seminar教学专题设计的要点在数据结构的Seminar教学中，指导学生如何选择合适的专题在教学过程中起着举足轻重的作用，同时对教师提出更高的要求，要能够正确掌控专题与章节的相关度和其难易程度，并结合难以程度组织教学(简单的适当扩展，复杂的适当解释).在研讨的过程中，专题内容处在一个核心地位，其内容直接影响课堂教学效果.在此结合实践，提出以下几个专题设计的要点：

1) 专题内容的选择不仅要考虑学生的专业，而且尽可能与生活和科学前沿联系，这样才可能更好地扩展其视野，提高其学习兴趣，有利于提高课堂气氛.

2) 在专题内容的选取上，要尽可能紧扣当前的教学内容，不能跨度太大，在有相关结合点的基础上，适当延伸知识，扩展其对知识的理解.

3) 专题的选取要依据教学目标的要求，选择难易适当的内容，过于简单会让学生觉得没有挑战性而失去兴趣.

课堂使用电子工业出版社出版的《数据结构》教材，根据书中章节安排设计Seminar教学专题如表1所示，其中有些专题是学生自己找的，有些则是教师指定(因学生阅读资料后依然寻求教师帮助，所以才指定).

表1　专题设计

数据结构中较为重要的排序和查找内容并没有在专题中体现，原因是所找的专题内容与课本内容相关度太大，不符合笔者的开设Seminar教学的目标，所以采用分组讨论的方式教学，在此不赘述.

4.2Seminar教学在队列中的应用队列是与栈放在同一章里讲述的，栈的实例不胜枚举，如八皇后、走迷宫和停车场管理等.选取“队列”作为教学案例分析，并不是偶然，而是笔者在寻找队列的例子过程中，没有发现合适实例.虽然有一组学生以舞伴问题作为专题，但是例子不够有趣，无法很大程度地激发学生的兴趣，直到有一位学生在玩飞鸟游戏后根据上课所掌握的内容自行编写出程序.此例充分体现了Seminar教学不仅能激发学生的创新思维，而且为该类学生创造了良好的展现平台.

1) 飞鸟游戏描述是一款飞鸟避开障碍物取得胜利的游戏，飞鸟可以穿越沙漠，冰河时代和丛林，目标是避免障碍.由于采用C语言，所以学生在设计游戏时进行简化，以随机的上下方块作为障碍物，以菱形作为飞鸟，游戏中通过箭头按钮控制飞鸟的行为，其界面如图1所示.

图1　飞鸟游戏界面

2) 概要设计(采用队列的数据存储结构)

typedef struct

{char data[Width][Height];

int head,rear; //用来指向width

}Map;//飞鸟游戏界面的二维数组

3) 详细设计(编写了6个函数)

① Void reset(Map *p)初始化地图

② Void fill_h(char *p)把某个宽的高全部都填充成障碍物

③ Void background(Map *p)用来生成一个背景

④ Void print(Map *p)打印map这个二位数组

⑤ Void TM(Map *p,int ti)地图中控制障碍物生成.

⑥ DWORD WINAPI bird(LPVOID lpParam) 开启另一个线程，与主函数同时工作，通过接受键盘数据来控制飞鸟的移动.

4) 障碍物生成的流程图，如图2所示.

5Seminar教学效果及存在的问题

经过1个学期的课堂教学实践之后，用2种比较方法检测Seminar教学法的效果.

5.1纵向比较

从图3可以看出，卷面成绩总体偏低，考虑到加上平时成绩，总评成绩会基本达到正态分布，所以笔者并没有因此降低卷面难度.同时也可以发现，2013级信息安全系学生成绩的优秀率为1.79%，良好率为13.56%，中等率为19.64%，及格率为19.64%，不及格率为53.57%；2014年信息安全系学生经过1个学期的Seminar教学后，优秀率为13.56%，良好率为20.34%，中等率为8.47%，及格率为16.95%，及格率为16.95%，不及格率为40.68%.这些变化证明了Seminar教学法可能有助于提高学生的学习效果，对于中上等学生提升幅度非常大，而对于学习能力较弱、基础较差的学生虽然提升幅度不够明显，但也同样有效.

5.2调查问卷Seminar教学课程结束后，采用问卷调查形式对此教学结果进行了调查测评.调查问卷共发放59份，收回55份，有效率为93.2%.

表2　数据结构Seminar教学效果学生问卷

由学生调查问卷的统计显示(调查问卷的项目和反馈信息详见表 2所示，表2参考了文献[3])，70.9%的学生对Seminar教学非常感兴趣；96.4%的学生认为该教学方法收获较大；95.3%的学生认为Seminar教学优于传统教学；96.3%的学生认为经过Seminar教学与其他课程教学相比，能够较大程度上培养动手和自学能力；96.4%的学生经过Seminar教学之后，对课程的理解更深入了；高达98.2%的学生认为Seminar教学很大程度上提高了编程和逻辑能力.

此外有3个学生在调查问卷下面提出了个人意见，有学生说“希望(Seminar教学)课程时间再多一些”，有学生说“以后也想继续分组上Seminar教学”，还有学生对Seminar教学提出改进意见“讲解的同学和台下同学互动需要提高”.

通过调查问卷的结果，可以看出学生们对Seminar教学效果评价非常之高，说明学生喜欢并接受此教学模式，对专题内容、周围同学对Seminar教学的积极程度以及对自己能力的培养都给予了充分肯定，并对课程有很高的兴趣，获得了极佳的效果.

98.2% 的学生认为Seminar教学课程增进了师生和学生之间的关系，说明学生有更多的机会了解其他同学的想法，而且能与教师近距离探讨问题；而教师也有更多机会了解学生的想法，挖掘其潜力.

5.3Seminar教学模式存在的问题通过Seminar教学的实施，笔者发现Seminar教学模式仍有一些需要改进的问题.

1) 学生参加研讨的积极性问卷调查统计表明，“你在Seminar教学课程中所用的时间”和“周围同学参加Seminar教学的积极程度”2项占所有项目的得分率最低，学生评价为“中”和“差”的比例分别为10.9%和7.3%，虽然比例不高，但在各项调查中，这2项的“中”和“差”评价比例尤为明显.笔者认为，导致这样的结果是由于现行的教育模式长期处于教师“权威式”的单向教学模式中[5]，学生依然习惯于完成在课本中查找到相关解答的练习，尚不习惯无标准答案而自主学习并融入自己观点的讨论，所以一时难以适应.

2) 学生未能完全习惯跳出课本限制、查找课外文献并自主学习.

6小结

将教授理论知识由主体转变为载体，用小组Seminar教学方法能够营造学生积极参与的教学环境，用计入期末分数等手段激励学生参与，最终使其积极主动学习.为了完成 Seminar教学所要求的任务，学生必须跳出课本的束缚，阅读课外资料、运用科学的方法分析和思考问题，必须认真地准备课堂的展示，所有的工作都要在组长的带领下协作完成，这一过程使学生自然而然地经历科学研究的过程，并且培养了团队合作精神.

由于每次专题报告演示完毕后，台上和台下的学生需要评分、提问，这样的教学经历使学生的挑战权威的意识与批判性思维得到了较好的培养和提高，促使学生不仅学会了如何用幻灯片在有限的时间内阐述自己的观点，而且学术研究能力、创新能力得到了很大提高.

Seminar教学将传统教学上的“单向传导模式”改变为“双向互动模式”，不仅拓宽了学生的视野，教师对课程的理解也因为学生而得到提升，是一种双赢的教学模式.

参考文献：

[1] 宋孝忠,习明纳. 一种值得探讨的教学和研究制度[J]. 华北水利水电学院学报,2005,21(1):67-69

[2] 刘荣. 案例教学法与 Seminar 教学法综合运用于法学本科教学的实践与探索[J]. 教育理论与实践,2008(30):60-62.

[3] 刘劲聪. 日本大学本科Seminar课程教学模式在我国的应用探析[J]. 广东外语外贸大学学报,2008(5):105-108.

[4] 何卫平. 关于“Seminar”方式的意义—兼谈德国大学文科教学中解释学与辩证法的传统[J]. 高等教育研究,2011(4):76-85.

[5] 龚红仿, 许波. 数据结构 Seminar 课程教学探究[J]. 中国校外教育(理论),2007(3):134,155.

[6] 龚红仿,李友云. Seminar教学法在数据结构实验教学中的应用[J]. 信息系统工程,2013(10):139-141.

Practice Results of the Seminar Teaching Mode in Data Structure

Zhou Xiaoyi， Wang Longjuan，Ren Jia

(College of Information Sciences and Technology, Hainan University, Haikou 570228, China)

Abstract：In this paper, the problems existing in the course of Data Structure were analyzed. Combined with the typical teaching mode of seminar and its characteristics, the “queue” was used as an example to demonstrate the active thinking and positive effects of the students in a seminar. Through questionnaire and the comparison of the scores from two grades' students (Grade 2013 and 2014) who major in Information Security, we proved that the seminar can greatly mobilize the self-directed learning ability of the students, and improve their logic capability and programming interests. Therefore, the teaching quality of Data Structure has been improved significantly.

Keywords：Seminar teaching; traditional teaching; data structure; Seminar

收稿日期：2015-09-30

基金项目：海南大学2015年度讨论式课程建设

作者简介：周晓谊(1979-)，海南海口人，女，博士，副教授，研究方向：信息安全，E-mail：xy.zhou.xy@gmail.com

文章编号：1004-1729(2016)01-0082-08

中图分类号：G 642.0

文献标志码：ADOl：10.15886/j.cnki.hdxbzkb.2016.0013