基于微課的《數據結構》多元化教材建設研究

王海艷+駱健

摘要：教材建設是高等院校教學工作中的重要組成部分。在教育信息化快速發展的趨勢下，高等院校《數據結構》教材建設相對滯后，存在問題。微課的興起對傳統教學模式帶來了不小的沖擊，但同時也為教材建設帶來了的革新機會。本文討論了《數據結構》教材建設的現狀，闡述了微課的內涵和特征，介紹了多元化教材的主要特色，給出了建設《數據結構》多元化教材的設計思路。

關鍵詞：微課；《數據結構》；教材建設

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）25-0205-02

一、引言

教材是教學體系里的一個重要組成部分，是教學過程中的主要工具之一，教材的質量直接關系到教學水平。目前，國內已出版了眾多《數據結構》教材，這些教材能夠滿足基本的教學需要，但同時也存在一定顯著的問題：（1）教材出版形式單一，缺乏豐富的配套資源；（2）部分教材過分注重教材中知識的系統性、完整性而忽視了學習者的個性化學習；（3）教材過分關注如何方便教師教學而未考慮如何方便學習者進行自主性學習。為解決以上問題，提高《數據結構》課程的教學質量和教學效果，建設和開發滿足時代發展需要的《數據結構》多元化教材刻不容緩。

二、微課的內涵與特征

在教育信息化快速發展的今天，微課已成為國內外教育技術研究應用的熱點。微課是以單一知識點為教學目標，以教學時長短小的在線視頻為表現形式的微小課程。學術界對微課展開了討論和研究。胡鐵生[1]分析了高校微課建設的現狀并針對高校微課建設中存在的主要問題提出了解決方案。張靜然[2]對國內外微課的發展現狀和成效進行了系統地梳理。范福蘭[3]對微課視頻在教學中的應用效果進行了探索研究。梁樂明[4]對國內外微課進行了對比分析，研究微課的設計模式。微課具有以下幾個主要特征：（1）教學用時較短。微課的時長一般為5—10分鐘，最長不超過15分鐘。這符合學習者的認知規律，若用時過長，學習者的注意力容易分散。（2）教學內容較少。微課通常只突出某一知識點，方便學習者利用碎片化時間進行學習。（3）教學活動完整。微課內容雖少，但必須是一個完整的教學活動。（4）資源容量較小。微課視頻的容量一般在幾十兆，方便學習者實現移動學習。

三、基于微課的《數據結構》多元化教材建設的特色

傳統教材主要由教科書、實驗指導書、習題集等紙質材料組成，所提供的信息量相對較小，表現形式也較為單一。基于微課的《數據結構》多元化教材將現代信息技術與教育教學緊密融合，突破了傳統教學模式的束縛，將紙質版教科書、習題集、微課視頻、CAI課件、程序源代碼、演示軟件等豐富的教學資源包含在內，形成新的知識傳授模式。基于微課的《數據結構》教材建設將促進教學理念更新，推動《數據結構》教授和學習方式朝著教學資源多元化、學生學習個性化的方向轉變。多元化教材的主要特色有以下幾點。

1.方便學習者個性化學習。傳統教材的使用主要局限于課堂教學和課后練習。多元化教材的應用打破了傳統的教授和學習模式，為學習者提供了一個更加開放、自主的學習模式。多元化教材通過微課的形式全面闡述《數據結構》課程中的重點、難點，涵蓋線性表、樹、圖等所有章節，形成了一套完整的微課教材資源。學習者可以根據自己的學習進程，利用時間碎片，隨時隨地、自由、靈活地學習，從而有效地提高了學習效率，使多元化教材真正創造出以學生為中心的個性化學習模式。

2.提高學習者的學習興趣和學習效果。多元化教材將文字、音頻、微課、圖文、動畫完美融合，使教學內容以更加形象、生動的形式呈現給學習者，提高了學習者的興趣。學習者可根據自身水平和學習狀態有選擇性、自主地學習，對于已經學會的內容可以快進跳過，對于需要思考的程序可以暫停，遇到暫時聽不懂的算法可以多次重放，有助于學習者對重點、難點知識的理解和消化，提高學習者的學習效果。

3.理論與實踐緊密結合。多元化教材采用理論知識結合案例的編排形式，充分利用我校教師實踐經驗豐富的優勢，真正突出南京郵電大學重實踐的辦學特色。教科書中大多章節均增加了實踐案例，例如線性表、樹、圖等章節，通過對實際案例地分析，強調對理論知識的應用，將幫助學生在充分理解理論知識的基礎上學會應用，以體現知識點的實踐價值和應用意義。

四、基于微課的《數據結構》教材的設計

多元化教材主要包含紙質版教科書、微課、CAI課件等豐富的教學資源，其中紙質版教科書、微課是多元化教材建設的重中之重。因此，本文主要針對教科和微課的設計進行闡述。

1.紙質教科書的設計。紙質教科書的設計原則是以學生為中心、案例驅動為導向。紙質教科書的編寫必須始終站在學生的角度，思考如何組織編排教授內容才能讓學生更好地掌握理論知識與實際應用之間的聯系，真正獲得能夠解決實際問題的編程能力。《數據結構》中有許多數據結構和算法都來源于生活，如：隊列、樹、圖等。以現實生活中關于隊列、圖等的例子作為案例引入，將讓學生認識到現實生活與算法之間的關聯。案例通常主要由問題描述、問題分析、知識關聯、問題實現、問題總結等多個模塊組成。

下面以拓撲排序算法[5，6]應用案例為例，簡要闡述案例的編排。問題描述：編寫一個對某專業各學期課程進行安排的算法，其中每門課需設定課時，各學期的總課時不能超過一定的上限。問題分析：各門課程之間有的是相互獨立的，而有些課程之間則是存在先修關系的限定。知識關聯：拓撲排序是判斷工程項目安排是否合理的重要算法。問題實現：以課程為頂點，以課程之間的先修關系為邊，建立有向圖，對圖中頂點進行拓撲排序，并同時考慮每學期選修的課程數和課時數的限制。問題總結：這是一個主要針對拓撲排序算法進行應用的案例，它同時也涵蓋了堆棧、排序等相關知識，具有較強的綜合性。

2.微課的設計。微課的設計原則是認真篩選、梯度遞進、逐步啟發。首先根據學生的實際學習篩選出《數據結構》課程中的重點和難點，確認微課教學內容。在教授過程中，教師可按“發現問題→解決問題→分析→拓展思路→引導創新”的“梯度遞進”方式，在短時間內迅速抓住學生的注意力，通過這種逐步啟發的模式，引導學習者厘清思路、探究問題，提高學習者思考問題和解決問題的能力。

下面以散列表中的刪除元素問題為例，闡述微課設計中使用“梯度遞進”式的教學步驟。（1）發現問題：在散列表中刪除元素時，若僅是直接刪除元素將可能導致表中后繼的一些元素無法被查找到。（2）解決方法：引導學生思考如何解決這一問題，學生思考后可能的解決方法是：將后繼元素全部前移一個位置。（3）分析：這種辦法不可行，后繼元素全部前移一個位置將使部分元素偏離基位置。（4）拓展思路：在散列表中增加標記數組記錄元素狀態可解決上述問題。（5）引導創新：再次引導學習者思考，散列表的結構改變之后，對之前的查找算法和插入算法有何影響？該如何解決呢？

教材是教學過程中的重要工具，在教育信息化的大背景下，突破傳統教材模式，將現代信息技術與教學理念相結合，構建基于微課的多元化教材，這有利于提升學生的學習興趣，提高《數據結構》課程的教學效果，并為后續課程的學習打下堅實的基礎。

參考文獻：

[1]胡鐵生，周曉清.高校微課建設的現狀分析與發展對策研究[J].現代教育技術，2014，24（2）：5-13.

[2]張靜然.微課程之綜述[J].中國信息技術教育，2012，（11）：19-21.

[3]范福蘭，張屹，等.基于交互式微視頻教學資源教學模式的應用效果分析[J].現代教育技術，2012，（6）：24-28.

[4]梁樂明，曹俏俏，張寶輝.微課程設計模式研究——基于國內外微課程的對比分析[J].開放教育研究，2013，（2）：65-73.

[5]陳慧南.《數據結構——使用C++描述（第2版）》[M].北京：人民郵電出版社，2008.

[6]嚴蔚敏，李冬梅，吳偉民.《數據結構（C語言版）》[M].第2版.北京：人民郵電出版社，2016.

Construction of Diversity Textbooks for "Data Structures" Based on Micro-Courses

WANG Hai-yan， LUO Jian

（School of Computer Science， Nanjing University of Posts and Telecommunications， Nanjing， Jiangsu 210023， China）

Abstract：Construction of textbooks is one of the important parts for the teaching in colleges and universities. Under the trend of rapid development of educational information， lay problems of construction of textbooks for "Data Structures" are becoming more and more serious. The rise of micro-courses has not only brought forward a big impact on traditional teaching models but also provided with an opportunity for the construction of textbooks. This paper discusses the state of art for the construction of textbooks for "Data Structures"，elaborates on the contents and characteristics of micro-courses， introduces the features of diversity textbooks， and presents the methods for the construction of diversity textbooks for "Data Structures".

Key words：micro-course；"Data Structures"；construction of textbooks