談《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程精品課堂建設(shè)

李宗璞

摘要：該文從教學(xué)目標(biāo)、課堂組織、考核方式等三個(gè)方面展開論述《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程的教學(xué)建設(shè)，在教學(xué)過程中取得良好的效果。

關(guān)鍵詞：教學(xué)目標(biāo);課堂組織;考核方式

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）33-0098-02

1教學(xué)目標(biāo)

按照Bloom模型從簡(jiǎn)單到復(fù)雜：知識(shí)、理解、應(yīng)用、分析、綜合和評(píng)估的理念，可以描述教學(xué)目標(biāo)如下：用計(jì)算機(jī)解決任何問題都需要進(jìn)行數(shù)據(jù)表示和數(shù)據(jù)處理，而數(shù)據(jù)表示和數(shù)據(jù)處理正是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程要研究的內(nèi)容。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生深刻地理解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)的基本概念以及有關(guān)算法，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)抽象能力和算法設(shè)計(jì)能力。不僅為后繼課程提供必要的知識(shí)準(zhǔn)備，而且為提高軟件設(shè)計(jì)和編程水平打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

從OBE理念出發(fā)，按照工程認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)，描述課程教學(xué)目標(biāo)如下：

目標(biāo)1.掌握線性表、棧和隊(duì)列、樹和二叉樹、圖四種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的邏輯結(jié)構(gòu)、物理結(jié)構(gòu)及其操作實(shí)現(xiàn)，掌握常見的查找算法和排序算法，針對(duì)實(shí)際應(yīng)用問題能夠選擇某種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述和定義。

目標(biāo)2.了解算法評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)，能夠運(yùn)用空間復(fù)雜度的計(jì)算方法選擇合適的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，能夠運(yùn)用算法時(shí)間復(fù)雜度計(jì)算方法對(duì)算法時(shí)間性能進(jìn)行評(píng)價(jià)和比較。熟練掌握四種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相關(guān)算法的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用，針對(duì)實(shí)際應(yīng)用問題，在選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述和定義的基礎(chǔ)上，能夠運(yùn)用其基本操作實(shí)現(xiàn)及常見算法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，并能夠?qū)?shí)現(xiàn)的算法進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。

目標(biāo)3.理解程序設(shè)計(jì)的基本思路和方法，能夠進(jìn)行編碼完成設(shè)計(jì)并解決設(shè)計(jì)和編碼實(shí)現(xiàn)中出現(xiàn)的各種錯(cuò)誤和問題。

2教學(xué)組織形式

教學(xué)組織形式，從二維來俯視全局教學(xué)過程，簡(jiǎn)稱為“一橫一縱”。

“一橫”：按照一堂課的課堂教學(xué)環(huán)節(jié)來組織教學(xué);

“一縱”：按照章節(jié)順序來組織教學(xué)。

2.1根據(jù)課堂內(nèi)容特點(diǎn)，每一堂課的課堂教學(xué)教學(xué)環(huán)節(jié)如圖1

（1）課前：利用時(shí)間碎片化，把下周要講的內(nèi)容，使用錄屏軟件把基本知識(shí)進(jìn)行錄屏，放到B站;同時(shí)下發(fā)任務(wù)書，發(fā)布到QQ或雨課堂，任務(wù)書格式如圖2所示。

學(xué)生進(jìn)行預(yù)習(xí)，除了讀閱課本外，利用茶余飯后的時(shí)間，隨時(shí)隨地，登錄B站，搜索對(duì)應(yīng)的錄屏小節(jié)，進(jìn)行觀看錄屏。如下界面：

通過觀看，學(xué)生能培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)的能力，同時(shí)帶著問題進(jìn)入課堂。

（2）課中：分成三個(gè)時(shí)間片段。

第一時(shí)間片段是教師根據(jù)任務(wù)書中的任務(wù)，采用反轉(zhuǎn)課堂方式，先由學(xué)生分組討論本次課的基本內(nèi)容以及通過觀看錄屏，發(fā)表自己的學(xué)習(xí)體會(huì)，回答教師設(shè)定的問題，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力和溝通能力，以及團(tuán)隊(duì)意識(shí);

第二個(gè)時(shí)段是教師進(jìn)行解惑，啟發(fā)式教學(xué)模式，知識(shí)進(jìn)行拓展、把重點(diǎn)難點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)串起來，讓節(jié)知識(shí)系統(tǒng)化，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力;

第三個(gè)時(shí)段是課堂消化、鞏固、測(cè)試、總結(jié)，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識(shí)。

（3）課后：分成章節(jié)，在PTA平臺(tái)上有適量的章節(jié)練習(xí)題，題目分成兩類：一類是“基礎(chǔ)性”題目集，這樣的題目要求全部學(xué)生都要完成;一類是“提高類”題目集，這樣的題目作為拔高題，可以選做，這些題目意在培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考問題的能力和創(chuàng)新能力，為ACM大賽輸送力量，真正達(dá)到以賽促教。PTA平臺(tái)部分題目集如下：

綜上，可以用時(shí)間軸來描述線上、線下使用情況，如下：

2.2下面是按照章順序組織

（1）緒論

主要內(nèi)容是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本術(shù)語、算法概念和算法分析，難點(diǎn)是算法分析。對(duì)于概念性知識(shí)通過學(xué)生課前學(xué)習(xí)錄屏講課，主要是使用翻轉(zhuǎn)課堂形式;算法分析方法使用講授法，分析各種情況的算法復(fù)雜度的求法。

（2）線性表

主要是線性表概念，線性表的兩種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，以及線性表的應(yīng)用。概念和兩種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)通過錄屏學(xué)習(xí)，使用翻轉(zhuǎn)課堂，同時(shí)兩種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)使用驗(yàn)證法、小組討論、任務(wù)驅(qū)動(dòng)等形式完成教學(xué)。

（3）棧和隊(duì)列

介紹了兩種特殊的線性表一棧和隊(duì)列。主要是它們的概念、特點(diǎn)、基本操作，重點(diǎn)是應(yīng)用，前面內(nèi)容以翻轉(zhuǎn)課堂為主，后面內(nèi)容主要是講授和演示法。

（4）樹和二叉樹

主要是基本概念術(shù)語，這些以看智慧樹平臺(tái)為主;二叉樹的性質(zhì)、遍歷主要是翻轉(zhuǎn)課堂、分組討論;二叉樹的相關(guān)算法，主要是驗(yàn)證、實(shí)驗(yàn)、演示為主;哈夫曼樹主要是討論、講授。

（5）圖

概念、術(shù)語主要是網(wǎng)絡(luò)資源的錄屏;存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)主要是討論、實(shí)驗(yàn)等;圖的應(yīng)用主要是講授，發(fā)揮學(xué)生想象、啟發(fā)、討論、翻轉(zhuǎn)課堂形式。

（6查找和排序

靜態(tài)查找和動(dòng)態(tài)查找，主要內(nèi)容是折半查找、二叉排序樹和哈希表;排序主要是希爾排序、堆排序和快速排序，以及其他的簡(jiǎn)單排序。在提前觀看錄屏的基礎(chǔ)上，使用方法是翻轉(zhuǎn)課堂、討論、講授、實(shí)驗(yàn)法。

以上每章在PTA平臺(tái)上設(shè)計(jì)了相應(yīng)的“基礎(chǔ)”題目集和“提高”題目集，同學(xué)們課下完成。每堂課，在課上有課堂測(cè)試題，教師使用雨課堂推送試題給學(xué)生，學(xué)生在課堂上完成。

考核內(nèi)容和方式：

主要?dú)w納為6個(gè)一級(jí)知識(shí)點(diǎn)，其下包含了23個(gè)二級(jí)知識(shí)點(diǎn)，如下表所示：

使用PTA考試平臺(tái)（https：//pintia.cn）閉卷上機(jī)考試的形式進(jìn)行。

采用過程性評(píng)價(jià)體系，包括平時(shí)成績(jī)和期末考試成績(jī)兩部分成績(jī)，采用線上和線下兩種模式產(chǎn)生。其中線上成績(jī)有在PTA完成的成績(jī)，包括實(shí)驗(yàn)成績(jī)、單元測(cè)試成績(jī)、期末考試成績(jī)，還有再M(fèi)OOC平臺(tái)上的學(xué)習(xí)成績(jī);線下成績(jī)使用雨課堂完成，包括課前測(cè)試、隨堂測(cè)試和課后測(cè)試。

計(jì)算公式：學(xué)業(yè)成績(jī)=期末考試成績(jī)*50%+平時(shí)成績(jī)*50%

平時(shí)成績(jī)=PTA單元測(cè)試成績(jī)*50%+雨課堂成績(jī)*25%+（PTA實(shí)驗(yàn)成績(jī)+MOOC成績(jī)）*25%+平時(shí)表現(xiàn)加分 期末考試成績(jī)（占50%）：考核線性表、棧和隊(duì)列、串、數(shù)組和廣義表，樹和二叉樹、圖、查找、排序等概念，理論知識(shí)和算法編寫。重點(diǎn)考核理論知識(shí)的應(yīng)用能力以及編程能力。期末考試采用上機(jī)考試形式，主要題型有選擇題、函數(shù)題、主觀題。全體教師集體命題完成題庫(kù)，采用隨機(jī)組卷形式，多題多卷，每個(gè)知識(shí)點(diǎn)設(shè)置一個(gè)隨機(jī)池，學(xué)生試卷內(nèi)容隨機(jī)、題目順序隨機(jī)、選擇題選項(xiàng)隨機(jī)。

平時(shí)成績(jī)（占50%）：平時(shí)成績(jī)由雨課堂測(cè)試成績(jī)，PTA平臺(tái)實(shí)驗(yàn)成績(jī)以及單元測(cè)試成績(jī)組成。其中，雨課堂成績(jī)占平時(shí)成績(jī)的25%，成績(jī)由雨課堂即時(shí)評(píng)測(cè)或教師評(píng)價(jià)、學(xué)生互評(píng)產(chǎn)生。雨課堂課前測(cè)試重點(diǎn)考查學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的預(yù)習(xí)情況，雨課堂課上測(cè)試重點(diǎn)考查學(xué)生對(duì)課堂授課重點(diǎn)內(nèi)容的掌握情況，雨課堂課后測(cè)試重點(diǎn)考查學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的綜合運(yùn)用情況。PTA平臺(tái)實(shí)驗(yàn)成績(jī)占平時(shí)成績(jī)的25%，主要考查學(xué)生平時(shí)訓(xùn)練情況，成績(jī)采用系統(tǒng)即時(shí)評(píng)測(cè)。單元測(cè)試成績(jī)占平時(shí)成績(jī)的50%，主要考核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)和學(xué)生編程能力，成績(jī)采用系統(tǒng)即時(shí)評(píng)測(cè)。

3總結(jié)

通過教學(xué)實(shí)施，教學(xué)效果良好，能達(dá)到OBE教學(xué)目標(biāo)要求。