基于課堂派混合模式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)改革實(shí)踐

陳俊仁

摘? 要： 為了有效解決數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，提出基于課堂派的線上線下混合教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)改革。該教學(xué)模式主要借助課堂派，重新設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程的課前、課上和課后三個(gè)階段，并采用注重學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的考核方式。實(shí)踐表明，該教學(xué)方法可以有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)學(xué)生自學(xué)能力，增強(qiáng)課堂師生互動(dòng)，提升課程教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞： 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);課堂派;混合教學(xué)模式;教學(xué)改革;線上線下

中圖分類號(hào)： G642? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A? ? DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2020.10.077

本文著錄格式：陳俊仁. 基于課堂派混合模式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)改革實(shí)踐[J]. 軟件，2020，41（10）：295297

【Abstract】： In order to solve the problems in the teaching of data structure courses， an online and offline mixed teaching model based on “Ketangpai” is proposed for teaching reform. This teaching model mainly relies on the “Ketangpai” to redesign the three stages of the teaching process before， during and after class， and adopts an assessment method that focuses on the students learning process. Practice shows that this teaching method can effectively stimulate students interest in learning， strengthen students self-learning ability， enhance classroom teacher-student interaction， and improve the teaching effect.

【Key words】： Data structure; Ketangpai; Mixed teaching model; Teaching reform; Online and offline

0? 引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng)+教育”正逐步出現(xiàn)在高校課堂。與傳統(tǒng)的教育模式相比，“互聯(lián)網(wǎng)+教育”很大程度上依賴于互聯(lián)網(wǎng)軟件產(chǎn)品。目前，市場(chǎng)上已有多款功能齊全、極具特色的在線教育軟件平臺(tái)，如課堂派、學(xué)習(xí)通、雨課堂等。這些平臺(tái)為課堂教學(xué)提供了多種新穎靈活的教學(xué)場(chǎng)景[1-5]。與此同時(shí)，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展已使大學(xué)生離不開(kāi)手機(jī)陪伴，如何正確引導(dǎo)大學(xué)生利用手機(jī)進(jìn)行在線學(xué)習(xí)將是高校教學(xué)改革的重點(diǎn)。因此，把互聯(lián)網(wǎng)教育平臺(tái)引入到課堂教學(xué)，實(shí)現(xiàn)線上和線下教學(xué)的有機(jī)融合，是高校實(shí)施教學(xué)改革的重大課題。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是一門(mén)計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的核心課程，起著承上啟下的重要作用[6-7]。該課程既是對(duì)離散數(shù)學(xué)和程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的深化，也是算法設(shè)計(jì)與分析、數(shù)據(jù)庫(kù)原理、操作系統(tǒng)等后續(xù)課程的鋪墊，更是多數(shù)學(xué)生將來(lái)找工作和考研的敲門(mén)磚[8]。為此，很多高校對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程提出了不同角度的探討與建設(shè)[9-10]。

基于以上考慮，本文將根據(jù)本校學(xué)生學(xué)習(xí)的特點(diǎn)以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題，并結(jié)合線上和線下混合的教學(xué)模式，把課堂派引入到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中，對(duì)該門(mén)課程進(jìn)行教學(xué)改革。

1? 課程教學(xué)現(xiàn)狀

（1）課程理論性強(qiáng)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程理論知識(shí)繁多、內(nèi)容抽象、邏輯復(fù)雜，并且部分知識(shí)點(diǎn)的理論推演和其編程實(shí)現(xiàn)存在較大跨越，學(xué)生時(shí)常出現(xiàn)聽(tīng)懂理論講解，但是仍然無(wú)法著手編程實(shí)現(xiàn)。因而，多數(shù)學(xué)生認(rèn)為該課程抽象枯燥，逐漸失去學(xué)習(xí)的興趣。

（2）授課方式不適合學(xué)生。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，部分授課教師采用滿堂灌的方式講授數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程。然而，班級(jí)中的學(xué)生往往存在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和能力相差較大的情況，因此基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生無(wú)法適應(yīng)此種授課方式，最終造成教學(xué)效果不理想。

（3）學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性不高。對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，不僅需要學(xué)生在課堂認(rèn)真聽(tīng)講，而且要求其利用課外時(shí)間進(jìn)行強(qiáng)化學(xué)習(xí)。然而，普通本科院校的大部分學(xué)生，自主學(xué)習(xí)能力相對(duì)薄弱，學(xué)習(xí)的主動(dòng)性相對(duì)較低。所以，多數(shù)學(xué)生無(wú)法真正做好課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)，學(xué)習(xí)該課程的時(shí)間大多集中在課堂上，由此對(duì)教師的講授依賴程度較高。

（4）理論講授學(xué)時(shí)有限。目前，多數(shù)高校在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程大綱中均有安排理論教學(xué)和實(shí)踐環(huán)節(jié)，兩者分開(kāi)教學(xué)，加上其他課程的學(xué)時(shí)限制，故而一般將理論教學(xué)設(shè)置為48課時(shí)。然而，該課程的理論章節(jié)較多，教師在48課時(shí)內(nèi)難以完成所有知識(shí)點(diǎn)的詳細(xì)介紹。因此，部分知識(shí)點(diǎn)只能一筆帶過(guò)，無(wú)法在課堂上深入剖析。由此造成學(xué)生對(duì)部分知識(shí)點(diǎn)理解不夠透徹，進(jìn)而導(dǎo)致其實(shí)踐過(guò)程無(wú)章可循，最后無(wú)法達(dá)到理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的教學(xué)目標(biāo)。

2? 基于課堂派的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)改革策略

結(jié)合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程當(dāng)前的教學(xué)狀況，秉承“以學(xué)生為中心，以有效教學(xué)見(jiàn)長(zhǎng)”的教學(xué)理念，融合線上和線下教學(xué)模式，提出了基于課堂派的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)改革。在該課程的教學(xué)中引入課堂派平臺(tái)，將有助于打破教學(xué)的時(shí)空限制，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，增加課堂的有效教學(xué)，延伸課程的學(xué)習(xí)深度，最終提升課程的教學(xué)效果。課程的教學(xué)改革主要從兩個(gè)方面入手：一是，課程的教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì);二是，學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程考核。

2.1? 課程教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

為提升新模式的教學(xué)成效，需對(duì)課前、課上和課后等教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，教學(xué)過(guò)程如圖1所示。采用該平臺(tái)后，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，其學(xué)習(xí)方式將更加豐富，同時(shí)也能夠加強(qiáng)他們的課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí);對(duì)教師而言，將能更加了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并更加有針對(duì)性地進(jìn)行教學(xué)準(zhǔn)備和課程講授。

（1）課前階段

課前階段對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)極其重要，學(xué)生的預(yù)習(xí)自學(xué)需要在此階段完成。為了更好地督促學(xué)生預(yù)習(xí)，同時(shí)也為彌補(bǔ)課程理論學(xué)時(shí)的不足，教師將在該階段通過(guò)課堂派完成教學(xué)資源的發(fā)布，以供學(xué)生預(yù)習(xí)和自學(xué)。其中，教學(xué)資源可以是教學(xué)課件、知識(shí)點(diǎn)講解視頻、算法演示動(dòng)畫(huà)等形式，這些資源需要教師精心制作。

以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的線性表為例。首先，教師需要根據(jù)線性表的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行教學(xué)方案設(shè)計(jì)，把線性表分為順序表和鏈表兩大部分;接著，參照各個(gè)部分的知識(shí)要點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)課件的制作。由于鏈表的類型較多，學(xué)生容易混淆，因此教師可采用課前短視頻錄制，以供學(xué)生提前學(xué)習(xí)區(qū)分，也可補(bǔ)充因課時(shí)不足而落下的對(duì)比講解;最后，再將相關(guān)的教學(xué)資源發(fā)布到課堂派的“課堂互動(dòng)”或“資料庫(kù)”中，供學(xué)生下載學(xué)習(xí)。在發(fā)布教學(xué)資源的同時(shí)，教師可設(shè)置預(yù)習(xí)的截止時(shí)間，也可添加互動(dòng)試題。在接收到預(yù)習(xí)通知后，對(duì)于教學(xué)課件，學(xué)生必須在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成預(yù)習(xí)，在此過(guò)程可以通過(guò)課堂派對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)提出疑問(wèn)和進(jìn)行評(píng)論。教師在上課之前，將結(jié)合學(xué)生所提的疑難點(diǎn)進(jìn)行再次備課，以便授課過(guò)程更加有針對(duì)性地講解重點(diǎn)、難點(diǎn)和疑點(diǎn)。例如，多數(shù)學(xué)生難以理解鏈表中的指針，教師在教學(xué)課件中增加指針指向的動(dòng)畫(huà)，借此讓學(xué)生在聽(tīng)課過(guò)程對(duì)指針的作用有更直觀的印象。另外，教師亦可通過(guò)該在線教學(xué)平臺(tái)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)功能了解學(xué)生課前的學(xué)習(xí)情況，及時(shí)與未完成任務(wù)的學(xué)生進(jìn)行溝通。

（2）課上階段

課上階段是教學(xué)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵階段，也是學(xué)生答疑解惑的階段。為了檢驗(yàn)學(xué)生課前預(yù)習(xí)的完成情況，教師在課上階段的前5～10分鐘通過(guò)課堂派發(fā)布測(cè)試題對(duì)學(xué)生進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試的內(nèi)容主要是預(yù)習(xí)任務(wù)的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。此外，在講解環(huán)節(jié)中，教師主要根據(jù)學(xué)生的課前預(yù)習(xí)情況，對(duì)講授的內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。例如，大多數(shù)學(xué)生不理解鏈隊(duì)列中頭結(jié)點(diǎn)的作用，教師講授時(shí)則重點(diǎn)講解鏈隊(duì)列入隊(duì)操作的相關(guān)代碼，以便學(xué)生更好地掌握該疑難點(diǎn)。針對(duì)學(xué)生自學(xué)時(shí)提出的問(wèn)題，教師授課時(shí)可采用課堂派的課件放映功能，講解到相關(guān)位置時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)提示學(xué)生的提問(wèn)，教師則可以相應(yīng)地為學(xué)生答疑解惑。還有，由于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中的理論知識(shí)點(diǎn)較多，講解過(guò)程難免有些枯燥，學(xué)生注意力不集中時(shí)有發(fā)生。課堂派的彈幕功能能夠有效解決此類問(wèn)題。教師適時(shí)開(kāi)啟彈幕功能，不僅可以活躍課堂氛圍，而且能夠吸引學(xué)生聽(tīng)講，同時(shí)減少部分學(xué)生上課玩手機(jī)的情況發(fā)生。為了增強(qiáng)課堂互動(dòng)，并及時(shí)掌握學(xué)生的聽(tīng)課效果，教師可通過(guò)課堂派的隨機(jī)提問(wèn)或搶答方式讓學(xué)生回答問(wèn)題。對(duì)回答正確和積極回答的學(xué)生進(jìn)行星星獎(jiǎng)勵(lì)，并公布星星排名以激發(fā)學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)和提升其學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而提高課程的學(xué)習(xí)效果。

另外，針對(duì)前一次課的課后鞏固練習(xí)和作業(yè)，教師可借助課堂派的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能，在課上的前階段進(jìn)行課堂講解，主要講解錯(cuò)誤率較高的習(xí)題。通過(guò)這部分內(nèi)容的講授，不僅可以對(duì)學(xué)生的錯(cuò)題進(jìn)行解惑，而且能夠做到課前回顧和知識(shí)的承前啟后。

（3）課后階段

課后是學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)的重要階段，也是教師了解總結(jié)學(xué)生掌握情況的關(guān)鍵時(shí)機(jī)。教師每次課后會(huì)通過(guò)課堂派下發(fā)在線習(xí)題測(cè)試或在線作業(yè)，其截止時(shí)間一般設(shè)為下次上課的前一天，以便教師提前分析和準(zhǔn)備。其中，在線測(cè)試習(xí)題主要針對(duì)理論知識(shí)點(diǎn)和計(jì)算題較多的章節(jié)設(shè)置，比如KMP算法的next數(shù)組計(jì)算、特殊矩陣的壓縮存儲(chǔ)地址計(jì)算、棧的出棧序列推算、圖的基本概念等。其題型主要分為選擇題、填空題和判斷題。課堂派可對(duì)這三類題型進(jìn)行自動(dòng)判題，同時(shí)統(tǒng)計(jì)每道題目的正確率以及學(xué)生答題的情況。學(xué)生提交之后亦可立即查看自己的完成情況。在線作業(yè)則主要面向需要推演解題過(guò)程的知識(shí)點(diǎn)，如哈夫曼樹(shù)的構(gòu)建、二叉樹(shù)性質(zhì)的證明、關(guān)鍵路徑的計(jì)算、排序算法的每趟結(jié)果輸出等。學(xué)生可通過(guò)電子文檔或紙質(zhì)書(shū)寫(xiě)后拍照上傳課堂派完成此類作業(yè)，教師再借助該平臺(tái)的批閱功能對(duì)學(xué)生的作業(yè)進(jìn)行評(píng)閱和批注，完成之后學(xué)生能夠在線查看作業(yè)評(píng)語(yǔ)。通過(guò)課后練習(xí)和作業(yè)實(shí)施，學(xué)生可以及時(shí)復(fù)習(xí)鞏固和查缺補(bǔ)漏，教師能夠?qū)崟r(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。

2.2? 學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程考核

由于近年來(lái)計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的就業(yè)形勢(shì)較好，這些專業(yè)的學(xué)生人數(shù)逐漸增多。因此，大班教學(xué)，教師難以全面掌握學(xué)生的平時(shí)表現(xiàn)，故而無(wú)法較為客觀地評(píng)定其平時(shí)成績(jī)。為了較好地對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行評(píng)價(jià)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程將結(jié)合課堂派上的數(shù)據(jù)，把平時(shí)成績(jī)?cè)O(shè)置成由考勤（10%）、課前預(yù)習(xí)完成得分（15%）、預(yù)習(xí)測(cè)驗(yàn)得分（15%）、星星獎(jiǎng)勵(lì)得分（20%）、在線練習(xí)得分（20%）和在線作業(yè)得分（20%）等六大部分組成。其中，考勤由課堂派的簽到功能完成;課前預(yù)習(xí)完成得分由學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)和學(xué)習(xí)狀態(tài)綜合評(píng)判;預(yù)習(xí)測(cè)驗(yàn)得分和在線練習(xí)得分則是根據(jù)課堂派自動(dòng)評(píng)卷功能加以換算計(jì)分;星星獎(jiǎng)勵(lì)是由學(xué)生平時(shí)課堂回答問(wèn)題積累所得，計(jì)分時(shí)再根據(jù)比例換算;在線作業(yè)得分是由教師對(duì)每次作業(yè)的評(píng)閱獲得。

3? 教學(xué)效果分析

2019年筆者在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)開(kāi)展基于課堂派的線上和線下混合教學(xué)模式，結(jié)合學(xué)生對(duì)教師和課程的評(píng)教，在學(xué)期結(jié)束后與2018年的普通教學(xué)班級(jí)進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)資源、教學(xué)管理、教學(xué)方法、教學(xué)效果等方面的認(rèn)可度均是前者好于后者，詳見(jiàn)圖2。另外，通過(guò)圖3可得，采用本文所提教學(xué)方法的課程班的期中和期末成績(jī)也好于普通教學(xué)的課程班。因此，從一定程度上可反映出該教學(xué)模式初具成效。

4? 結(jié)束語(yǔ)

將課堂派作為教學(xué)輔助平臺(tái)，采用線上和線下融合的教學(xué)模式，有助于學(xué)生完全融入整個(gè)教學(xué)過(guò)程。學(xué)生的學(xué)習(xí)將不再受限于上課的時(shí)間和地點(diǎn)，可以隨時(shí)隨地進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的學(xué)習(xí)，為此有效解決課時(shí)不足帶來(lái)的困境。課堂派功能的多樣性也使得學(xué)習(xí)變得更加有趣生動(dòng)，教學(xué)方法更加豐富多彩，學(xué)生與教師的雙向交流更加順暢。從教學(xué)實(shí)施過(guò)程來(lái)看，這種教學(xué)改革方法能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，增強(qiáng)課堂的教學(xué)成效，提升課程的教學(xué)效果。

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