《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》混合式教學(xué)模式的研究與實(shí)踐

吳岳芬　楊勃　李文彬　方欣

摘要：針對(duì)地方高校轉(zhuǎn)型，以工程應(yīng)用能力培養(yǎng)為主要目標(biāo)，探索《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程混合式教學(xué)模式。通過構(gòu)建三位一體的信息化教學(xué)環(huán)境，以網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)開展自主學(xué)習(xí)，以工程案例進(jìn)行課堂翻轉(zhuǎn)，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行拓展提升，提高課堂知識(shí)內(nèi)化效率、提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和工程應(yīng)用能力，同時(shí)也為程序設(shè)計(jì)類課程混合式教學(xué)模式改革提供新思路。

關(guān)鍵詞： 混合式教學(xué)；工程應(yīng)用能力；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）31-0120-02

The Research and practice of Blended Learning Teaching of data structure

WU Yue-fen， YANG Bo， LI Wen-bin， FANG Xin

（College of Information and Communication Engineering， Hunan Institute of Science and Technology， Yueyang 414006， China）

Abstract： In view of the transformation of local colleges and universities， the main goal is to train the engineering application ability，research Blended Learning teaching of data structure Courses.Through the construction of three-in-one informationize teaching environment，carries on autonomous learning with the network platform， classroom flip on engineering cases，the task driven to expand and improve， improve the efficiency of classroom knowledge internalization，promote students' autonomous learning ability and application ability，as well as Blended Learning of Programming Courses reform provides new new ideas.

Key words： Blended Learning；The Engineering Application Ability；Data Structure；Teaching Mode

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心課程，也是電子信息工程、通信工程、信息工程等相關(guān)專業(yè)的必修課程。該課程主要介紹各種基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型的定義、存儲(chǔ)，處理以及相關(guān)算法的設(shè)計(jì)、分析與評(píng)價(jià)，是一門理論與工程實(shí)踐密切結(jié)合的綜合性課程。

現(xiàn)在正處于地方高校轉(zhuǎn)型時(shí)期，為了更好培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力，《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程采用工程案例教學(xué)法，開展混合式教學(xué)模式改革[1]。本課程以工程應(yīng)用能力培養(yǎng)為主線，依托互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)平臺(tái)，以MOOC、微課為載體，借鑒CDIO工程教育理念[4]，以翻轉(zhuǎn)課堂理念為指導(dǎo)，構(gòu)建翻轉(zhuǎn)課堂與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合的混合式教學(xué)模式[2，3]，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用能力、自主學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和創(chuàng)新精神，達(dá)到提升教學(xué)效果、提高工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量的目的，形成一套基于現(xiàn)代信息技術(shù)的、適合地方高校應(yīng)用轉(zhuǎn)型發(fā)展的工科課程學(xué)習(xí)模式。課程混合式教學(xué)改革圍繞課程的教學(xué)體系、教學(xué)形式、項(xiàng)目設(shè)計(jì)、微視頻制作、教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)、實(shí)踐實(shí)訓(xùn)、自主學(xué)習(xí)、小組探究、個(gè)性化指導(dǎo)、質(zhì)量監(jiān)控評(píng)價(jià)反思等教學(xué)環(huán)節(jié)展開研究與實(shí)踐，取得較好效果。課程混合式教學(xué)改革總體框架如圖1所示。

1 以工程應(yīng)用能力培養(yǎng)為目標(biāo)

根據(jù)課程特點(diǎn)，選擇在日常生活和計(jì)算機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的知識(shí)點(diǎn)作為教學(xué)內(nèi)容，將整門課程講授分為前后銜接的四個(gè)部分。

第一部分簡(jiǎn)要介紹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法概述；第二部分介紹線性結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)、基本操作和應(yīng)用；第三部分介紹非線性結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)、基本操作及應(yīng)用；第四部分介紹程序設(shè)計(jì)中常用的典型算法。如圖2所示。

課程借鑒CDIO工程教育理念，以“理論夠用，重在實(shí)踐”為教學(xué)導(dǎo)向，采用“工程案例教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)法”貫穿課程教學(xué)，緊緊圍繞工程應(yīng)用能力培養(yǎng)的主線，精選工程案例，緊扣工程應(yīng)用，切實(shí)培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用能力。

本課程是以培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和學(xué)生工程應(yīng)用能力作為主要教學(xué)目標(biāo)。

（1） 知識(shí)目標(biāo)：理解各種基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型的定義、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法的關(guān)系，算法設(shè)計(jì)與分析的基本知識(shí)；

（2） 能力目標(biāo)：學(xué)生通過學(xué)習(xí)該課程后能夠運(yùn)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)思維，針對(duì)不同數(shù)據(jù)對(duì)象的特性，選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)的算法，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決實(shí)際問題能力。

（3） 情感目標(biāo)：在課后實(shí)踐中對(duì)全班同學(xué)進(jìn)行分組，培養(yǎng)學(xué)生勇于探索、勇于創(chuàng)新、團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。

2 以網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)開展課前自主學(xué)習(xí)

利用互聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)，建立課程在線學(xué)習(xí)平臺(tái)、移動(dòng)課堂和練習(xí)測(cè)試平臺(tái)，制作知識(shí)點(diǎn)基礎(chǔ)理論的微課，便于學(xué)生課前碎片化自主學(xué)習(xí)課程基礎(chǔ)知識(shí)。構(gòu)建三大課程平臺(tái)，如圖3所示（左上：在線學(xué)習(xí)平臺(tái)；左下：練習(xí)測(cè)試平臺(tái)；右：移動(dòng)課堂），內(nèi)容涉及：

（1） 教學(xué)資源：教學(xué)大綱、實(shí)踐大綱、電子教案、課件PPT、微課70節(jié)、翻轉(zhuǎn)課堂工程案例、實(shí)踐實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目、知識(shí)點(diǎn)動(dòng)畫演示、練習(xí)測(cè)試題庫(kù)600題、作業(yè)、網(wǎng)上考試系統(tǒng)、輔助材料等。構(gòu)建學(xué)生課前、課中、課后學(xué)習(xí)環(huán)境，改善學(xué)習(xí)效果，為課內(nèi)知識(shí)傳遞學(xué)習(xí)與課外學(xué)習(xí)的結(jié)合提供了支撐。

（2） 交流互動(dòng)：通過論壇、答疑、研討、Email等方式，實(shí)現(xiàn)了師生、生生之間的自由討論，實(shí)現(xiàn)面授輔導(dǎo)與網(wǎng)上輔導(dǎo)相結(jié)合，突破了傳統(tǒng)教學(xué)的時(shí)間、空間限制。

（3） 在線評(píng)測(cè)：學(xué)生提交程序，由系統(tǒng)評(píng)測(cè)正誤，排名等。

3 以工程案例進(jìn)行課堂翻轉(zhuǎn)

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程邏輯性強(qiáng)、抽象、理論概念多，晦澀難懂，加之有些章節(jié)算法復(fù)雜，學(xué)生難學(xué)，老師難教。為了提高教學(xué)效果和質(zhì)量，整門課程我采用工程案例教學(xué)法講授。

理論教學(xué)采用雙主線教學(xué)[5]。第一條主線是：從應(yīng)用到理論又回到應(yīng)用的教學(xué)過程；第二條主線是：從邏輯結(jié)構(gòu)到存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)到算法分析的教學(xué)過程。教學(xué)過程中采用工程應(yīng)用案例結(jié)合原理講解，主要工程案例如表1所示。

4 以任務(wù)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行拓展提升

在實(shí)踐教學(xué)中采用三層次[6]四級(jí)階梯式任務(wù)驅(qū)動(dòng)，即“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)訓(xùn)、工程實(shí)踐、創(chuàng)新項(xiàng)目”四級(jí)階梯式任務(wù)，創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目主要包括、程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽等。四級(jí)階梯式任務(wù)驅(qū)動(dòng)如圖5所示。

采用團(tuán)隊(duì)形式。全班分為若干小組，每組2-4人，組長(zhǎng)負(fù)責(zé)，分組進(jìn)行研討、分工，確保任務(wù)按質(zhì)按量完成。其中，第1層次：基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)是要求全班所有學(xué)生掌握；第2層次：綜合實(shí)訓(xùn)和工程實(shí)踐是要求班級(jí)絕大多數(shù)學(xué)生熟練；第3層次：創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目是要求班級(jí)少數(shù)學(xué)生嘗試。

5 評(píng)價(jià)與反饋

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程混合式教學(xué)的評(píng)價(jià)與反饋，主要包含學(xué)習(xí)行為分析、教學(xué)評(píng)價(jià)反饋兩個(gè)部分。學(xué)習(xí)行為分析包括資源訪問分析、學(xué)習(xí)時(shí)間分配和學(xué)習(xí)成績(jī)相關(guān)分析。教學(xué)評(píng)價(jià)反饋包括課程建設(shè)效果評(píng)價(jià)和課堂教學(xué)模式改革效果評(píng)價(jià)。通過采集學(xué)生在線學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)， 開展學(xué)習(xí)行為要素、行為特征、學(xué)習(xí)類型、學(xué)習(xí)差異性分析，進(jìn)行學(xué)習(xí)效果評(píng)估；設(shè)計(jì)教學(xué)調(diào)查問卷，開展在線教學(xué)調(diào)查；根據(jù)學(xué)習(xí)評(píng)測(cè)和調(diào)查結(jié)果，設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)優(yōu)化路徑，改進(jìn)教學(xué)方案，提高學(xué)生滿意度，進(jìn)行教學(xué)調(diào)整。

6 結(jié)束語(yǔ)

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程混合式教學(xué)改革的研究與實(shí)踐，基于工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)，從教學(xué)理念、教學(xué)形式、實(shí)踐教學(xué)、教學(xué)方法與手段等方面對(duì)課程的教學(xué)進(jìn)行了深入細(xì)致的改革研究。經(jīng)過兩年多的課程資源建設(shè)、平臺(tái)搭建以及混合式教學(xué)的實(shí)施，課程組教師重新修訂了我校應(yīng)用型本科生《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程的教學(xué)大綱、實(shí)驗(yàn)大綱、考核大綱、教學(xué)課件、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目等教學(xué)資料。課程組教師指導(dǎo)學(xué)生參加省級(jí)程序設(shè)計(jì)大賽、創(chuàng)新項(xiàng)目比賽，多次榮獲獎(jiǎng)項(xiàng)?！稊?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程混合式教學(xué)改革大大提升了學(xué)生的工程應(yīng)用能力、自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力，同時(shí)也為程序設(shè)計(jì)類課程混合式教學(xué)模式改革提供新思路。

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