基于微課程的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)模式研究

蘭曉俐蘇有邦謝樹云

摘 要：微課程是具有泛在性、可視性、關(guān)聯(lián)性等特點(diǎn)的一種新型學(xué)習(xí)資源，它給信息技術(shù)和課程教學(xué)的深度融合帶來了新的挑戰(zhàn)。在深入理解微課程內(nèi)涵及應(yīng)用的基礎(chǔ)上，結(jié)合計算機(jī)專業(yè)核心課程《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》的教學(xué)要求，就相關(guān)知識點(diǎn)進(jìn)行微課程設(shè)計，以促進(jìn)該課程教學(xué)改革。

關(guān)鍵詞：微課程；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；教學(xué)模式

DOIDOI：10.11907/rjdk.161931

中圖分類號：G434

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號文章編號：16727800（2016）011022303

0 引言

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、信息管理等專業(yè)的一門專業(yè)核心必修課程，主要探討在面對實際應(yīng)用問題求解時數(shù)據(jù)的邏輯組織、計算機(jī)內(nèi)的物理實現(xiàn)及相關(guān)操作的實現(xiàn)算法。在計算機(jī)科學(xué)中，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不僅是一般程序設(shè)計的基礎(chǔ)，還是設(shè)計和實現(xiàn)編譯程序、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)系統(tǒng)及其它系統(tǒng)程序和大型應(yīng)用程序的重要基礎(chǔ)[1]。通過課程系統(tǒng)學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握實際問題求解過程中組織、存儲及處理數(shù)據(jù)的基本方法。對于即將從事程序設(shè)計和軟件開發(fā)工作的學(xué)生，該課程的學(xué)習(xí)效果將直接影響其對專業(yè)的興趣及對后續(xù)課程的理解和掌握能力。

由于課程概念抽象、算法繁多，不少學(xué)生反映課程學(xué)習(xí)難度大， 不易理解和掌握。如何在學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)薄弱、教學(xué)課時有限、課程教學(xué)難度大等約束條件下獲取最優(yōu)教學(xué)質(zhì)量，并使學(xué)生程序設(shè)計能力和計算思維能力得到提升和發(fā)展值得思考。本文從分析《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程存在的問題出發(fā)，結(jié)合教師多年的授課經(jīng)驗，通過以微課程為核心的新型教學(xué)模式實踐探索，總結(jié)出其適用于信息化教育環(huán)境的實施方案。

1 《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)存在的問題

1.1 課堂理論教學(xué)枯燥晦澀，難以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)一般以教材為依據(jù)、教師為主體、講授為主要教學(xué)方式，教師期望通過灌輸將知識“塞”進(jìn)學(xué)生腦袋，而忽視了學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和接收消化知識的能力。此外，由于整個教學(xué)過程需要按照預(yù)先編寫的教學(xué)大綱和教學(xué)工作計劃表組織，在有限的課堂時間里，教師僅僅通過簡單的課堂問答和作業(yè)練習(xí)無法準(zhǔn)確了解學(xué)生真實學(xué)習(xí)效果。隨著學(xué)習(xí)進(jìn)度的深入，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣減弱，課堂聽講專注度下降，作業(yè)敷衍了事，教學(xué)效率低。

將多媒體教學(xué)引入課堂后，《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)方法稍有改變，PPT課件結(jié)合板書的教學(xué)使得教學(xué)效率得到提升，但部分算法僅靠教師講解代碼分析，缺乏動態(tài)變化的直觀性效果，且多媒體授課存在信息量大、學(xué)生聽課期間認(rèn)知負(fù)荷重、理解困難等問題，阻礙了對知識的建構(gòu)學(xué)習(xí)，嚴(yán)重影響了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效率。

1.2 上機(jī)實驗教學(xué)流于形式，效率較低

目前，《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程上機(jī)實驗教學(xué)流程為：①教師布置實驗任務(wù)，課堂上利用少量時間進(jìn)行介紹，學(xué)生動手編碼調(diào)試，教師巡回進(jìn)行答疑指導(dǎo)。實驗任務(wù)設(shè)計一般以課本教材為主，與現(xiàn)實問題結(jié)合較少，難以吸引學(xué)生興趣；②由于學(xué)生在先修的程序設(shè)計課程中所處理的問題較為簡單，當(dāng)面臨數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)多個功能函數(shù)調(diào)用的算法要求時，大部分學(xué)生缺乏分析問題并設(shè)計算法解決問題的能力；③實驗課時有限，而部分的實驗內(nèi)容是相互關(guān)聯(lián)、層層遞進(jìn)的，需要花大量的課余時間來研究分析，學(xué)生沒有做到這點(diǎn)，造成問題堆積。

同時，由于每次實驗教師僅靠學(xué)生提交的實驗報告和算法編碼進(jìn)行成績評定，沒有很好的監(jiān)管機(jī)制，少數(shù)學(xué)生在自身無法完成程序設(shè)計及任務(wù)調(diào)試時，就復(fù)制或“借鑒”他人的報告或代碼，企圖蒙混過關(guān)；還有一部分學(xué)生雖然態(tài)度認(rèn)真，但因為細(xì)節(jié)原因調(diào)試程序失敗，學(xué)習(xí)積極性受到影響，自我放棄，程序設(shè)計能力難以得到提升。

2 基于微課程的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》教學(xué)探索

2.1 微課程概念與特點(diǎn)

微課程又名迷你課程或微型課程，是將原有學(xué)科課程內(nèi)容運(yùn)用建構(gòu)主義方法進(jìn)行分化，結(jié)合學(xué)生學(xué)習(xí)規(guī)律，分解成對應(yīng)教學(xué)過程和教學(xué)資源的微型系列化課程體系。微課程的雛形最早見于美國北愛荷華大學(xué)Leroy A McGrew教授1993年所提出的60秒課程[2]。2008年美國新墨西哥州圣胡安學(xué)院的David Penrose提出了“MicroLecture”的概念[3]，從而引發(fā)了國內(nèi)外學(xué)者對微課程的全面系統(tǒng)化研究。李玉平教師組織的微課程培訓(xùn)、胡鐵生教師倡導(dǎo)的微課理念、可汗學(xué)院的微教學(xué)視頻等，促使微課程成為“微時代”網(wǎng)絡(luò)化課程中嶄新的一員。

目前對微課程的定義很多，不同學(xué)者有自己的解讀。劉明卓等[4]認(rèn)為：微課程是指按照新課程標(biāo)準(zhǔn)及教學(xué)實踐要求，以教學(xué)視頻為主要載體，反映教師在課堂教學(xué)過程中針對某個知識點(diǎn)或教學(xué)環(huán)節(jié)而開展教與學(xué)活動的各種教學(xué)資源的有機(jī)組合；余勝泉等[5]研究者定義微課程是以闡釋某一知識點(diǎn)為目標(biāo)，以短小精悍的在線視頻為表現(xiàn)形式，以學(xué)習(xí)或教學(xué)應(yīng)用為目的的在線教學(xué)視頻。無論何種定義都強(qiáng)調(diào)了微課程的幾個特征：信息技術(shù)成為首要的載體選擇，移動終端成為學(xué)習(xí)的主要平臺；微型的碎片化學(xué)習(xí)內(nèi)容設(shè)計；多種學(xué)習(xí)情境的靈活應(yīng)用等。

2.2 微課程研究理論基礎(chǔ)

研究微課程教學(xué)模式過程中，主要理論基礎(chǔ)有：

人本主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為在合適的條件下，每個人具有的學(xué)習(xí)、發(fā)現(xiàn)、經(jīng)驗的潛能是能夠釋放出來的。學(xué)習(xí)者可以通過自主學(xué)習(xí)去激發(fā)自身潛能，求得自身充分的發(fā)展[6]。教師在教學(xué)設(shè)計中應(yīng)有意識地引導(dǎo)學(xué)生發(fā)掘自身優(yōu)勢融入學(xué)習(xí)。

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為“情境”、“協(xié)作”、“會話”和“意義建構(gòu)”是學(xué)習(xí)環(huán)境中的四大要素或四大屬性[7]。學(xué)生在自身原有的經(jīng)驗基礎(chǔ)之上理解新信息，從而完成對新知識的意義建構(gòu)。教師開展教學(xué)時應(yīng)提供充分的學(xué)習(xí)資源，創(chuàng)設(shè)與學(xué)生契合的學(xué)習(xí)情境，并提供多元化的交流協(xié)作平臺。

教學(xué)過程最優(yōu)化理論強(qiáng)調(diào)在現(xiàn)有的教學(xué)環(huán)境下，教師需要充分考慮各項教學(xué)要素，對整個教學(xué)過程進(jìn)行有效的監(jiān)控，使相關(guān)教師和學(xué)習(xí)者消耗最少的必要勞動時間，獲得最好的教學(xué)效果。

3 《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》微課程設(shè)計基本思路

微課程設(shè)計包括4個階段：選題、教學(xué)設(shè)計、課件制作、拍攝錄制及后期制作。

3.1 選題階段

微課制作時需以學(xué)生為中心，從學(xué)生的角度看問題。因此在備課期間，教師需要充分了解學(xué)習(xí)者的基本情況（包括知識及技能起點(diǎn)、學(xué)習(xí)風(fēng)格和態(tài)度等），從而合理設(shè)定課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)，選擇適合微課的知識點(diǎn)。如《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程緒論章的知識點(diǎn)分析如表1所示。

在進(jìn)行選題時需遵循宜小不宜大、宜少不宜多的原則，教師要在眾多知識點(diǎn)中進(jìn)行分析篩選，如基本概念中的“數(shù)據(jù)”、“數(shù)據(jù)項”等知識點(diǎn)，課堂教學(xué)中就可以講解清楚；而介紹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的作用內(nèi)容時，教師可以通過案例分析，鼓勵學(xué)生采用猜想與驗證、遷移與類比、交流與辨析的思想來完成，無須做成微課。

通過對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)習(xí)者的分析，緒論章適合制作成微課的內(nèi)容總結(jié)如表2所示。

3.2 教學(xué)設(shè)計階段

在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計時，應(yīng)做到：教學(xué)對象分析深入細(xì)致；教學(xué)目標(biāo)清晰可見；教學(xué)內(nèi)容制作充實嚴(yán)謹(jǐn)，深入淺出；教學(xué)過程的組織和安排符合學(xué)習(xí)者的認(rèn)知規(guī)律，脈絡(luò)清晰，重點(diǎn)突出；靈活運(yùn)用教學(xué)策略，詳盡和有趣地詮釋知識，激發(fā)學(xué)習(xí)者興趣和思考。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的理論概念比較抽象，教學(xué)時應(yīng)與具體生活實例相結(jié)合，通過案例分析、問題引導(dǎo)等方式進(jìn)行講授，如隊列的知識可以結(jié)合日常生活的排隊現(xiàn)象，圖的遍歷可以結(jié)合對當(dāng)?shù)氐穆糜温肪€設(shè)計等進(jìn)行講授，便于學(xué)生理解；而算法設(shè)計部分則可以通過流程圖分析、動態(tài)演示系統(tǒng)、Flash動畫積件等方式，讓學(xué)生有直觀化的學(xué)習(xí)體驗。

3.3 課件制作階段

微課制作方法有多種，但大都需要有良好的課件支持。制作課件的常用工具是PowerPoint，制作時應(yīng)遵循以下原則：精選美觀大方的設(shè)計模板進(jìn)行制作；文字大小適宜，方便學(xué)習(xí)者辨認(rèn)閱讀；每張幻燈片突出一個主題，對關(guān)鍵字進(jìn)行精煉標(biāo)示，方便學(xué)生記憶；選用合適的圖片，提供直觀視覺感受和體驗，豐富講述事實和內(nèi)容；通過自定義動畫和幻燈片切換功能設(shè)置動畫效果，動靜結(jié)合，給予學(xué)習(xí)者動態(tài)感、空間感的美。

3.4 微課拍攝錄制及后期制作階段

在微課視頻制作之前，需要進(jìn)行慎重的媒體分析，選擇最優(yōu)化的媒體組合。微課視頻可選用PPT演示加配音的形式來表現(xiàn)，設(shè)計時結(jié)合動畫演示，教學(xué)效果較好。當(dāng)然，拍攝時還要適度考慮藝術(shù)設(shè)計，如場景布置、教師的衣著打扮、鏡頭表現(xiàn)等。

腳本設(shè)計是制作微課程的重要環(huán)節(jié)。以“頭插法創(chuàng)建單鏈表”這節(jié)微課為例，其腳本設(shè)計和教學(xué)過程分別如表3和表4所示。

經(jīng)過上述過程的設(shè)計、錄制、剪輯與包裝后，微課已初具雛形，經(jīng)過教師同行、學(xué)生觀看評價后，在討論交流中發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，修改后將資源組合后上傳到網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺，供學(xué)習(xí)者課余時間學(xué)習(xí)使用。

4 《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》微課程教學(xué)效果

教師利用學(xué)習(xí)博客及QQ群將學(xué)習(xí)材料（微課視頻、課件、大綱、Flash積件等）共享給學(xué)生自學(xué)，通過作業(yè)、答疑、討論等各種輔助學(xué)習(xí)活動啟發(fā)學(xué)習(xí)者思維，加深理解，解決知識難點(diǎn)。微博、QQ群聊天及短信等交流平臺的使用，使師生、生生關(guān)系日益融洽，學(xué)生的學(xué)習(xí)變得積極、溫馨和人性化。

經(jīng)過兩個學(xué)期的課堂實踐，微課程既實現(xiàn)了傳統(tǒng)教學(xué)的有益補(bǔ)充，又開辟了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的新場所。相對于傳統(tǒng)教學(xué)，學(xué)生對于一些課堂理解不夠深入的內(nèi)容得到了重新學(xué)習(xí)的機(jī)會，上機(jī)實踐也可以通過相關(guān)微課程提前學(xué)習(xí)，能有的放矢地進(jìn)行程序設(shè)計，編程水平有所提高，學(xué)習(xí)效果有了較大改善。

5 結(jié)語

綜上所述，對于《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)而言，微課程的引入必將革新傳統(tǒng)的教學(xué)與教研方式，突破教師傳統(tǒng)的聽評課模式。對于學(xué)生而言，微課程的應(yīng)用實現(xiàn)了線上資源與線下活動的連續(xù)統(tǒng)一，是一種真正以學(xué)習(xí)者為中心的課堂結(jié)構(gòu)，能更好地實現(xiàn)因材施教，按需學(xué)習(xí)。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，在未來教育中，基于微課程的移動學(xué)習(xí)、泛在學(xué)習(xí)將得到更好的普及推廣。

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（責(zé)任編輯：孫 娟）