基于慕課下的《數據結構》課程教學內容設計

樊守芳 王繼成

摘要：慕課正悄悄地改變著高等學校教學模式，引入慕課后的教學，能提高學生自主學習能力，采用傳統的課程教學模式，很大程度制約了學生編程能力的提高。根據數據結構課程的特征特點，對基于慕課視角下的數據結構課程教學內容設計進行研究與探討，對培養高級編程人才、促進高校計算機教學起到借鑒作用。

關鍵詞：慕課；混合型教學；算法；數據結構

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）31-0172-03

一、引言

“慕課”一詞是我國教育研究工作者根據“Massive Open Online Courses”的英文縮寫MOOC音譯而來的。“慕課”以網絡為平臺，學生可以通過計算機和移動設備在線觀看慕課視頻，學習者之間可以在線互動與進行討論，線下可以不受空間的限制繼續進行交流。

世界上被公認最早的“慕課”是2008年斯坦福大學兩名教授開設的網絡公開視頻課，在較短的時間內就有十多萬學員注冊，這說明了“慕課”課程的學習既不受學員數量的限制，也不受時間與地域的局限，更不受學員的知識層次與年齡結構的限制，它是一種在非常寬松、自由的網絡環境下開設的超大型網絡視頻課程。

在我國最早參與“慕課”建設的是香港中文大學，隨后，“慕課”作為一種嶄新的教育教學形式，便引起了我國教育工作者的廣泛關注。吳萬偉[1]談到“2012年是國外意氣風發的慕課年，2013則是慕課頻遭失敗和質疑的一年”。

而我國國內正好是在2013年掀起了“慕課”熱的高潮，這一年9月，北京大學設置了4門課程作為“慕課”課程發布網絡平臺上，開啟了全球網絡“慕課”教學之旅。到目前為止，參與慕課課程建設的高校大部分是國內的一流大學。由于社會對慕課認可度不高，慕課結業者的市場競爭力差，慕課學習者在結業后，面臨就業市場的篩選，即使有能力也不給機會的尷尬境地。因此，在肯定“慕課”教學作用與成就的同時，也要對“慕課”在教學實踐過程中發現的問題進行理性和客觀的反思和評價，這樣更有利于“慕課”的開發與發展，從而為我國教育事業的發展創設一個更好的平臺。

本文根據數據結構課程的特征特點，對基于慕課視角下的數據結構課程教學內容設計進行研究與探討，從而使網絡技術與數據結構課程教學有機結合到一起，對培養高級編程專業人才、促進地方本科院校計算機教學起到借鑒作用。

二、數據結構課程特點及教學現狀

1.數據結構課程特點。數據結構是一門討論與研究描述現實世界實體的數學模型（非數值計算）及其上的一組操作并且在計算機中如何表示和實現的學科。首先，該門課程不僅要將解決實際問題的抽象想法轉化為具體的能在計算機上實現的算法，還要將相應的算法設計轉換為程序代碼在相應編譯環境下實現，因此數據結構課程既具有理論性，又有很強的實踐性。其次，數據結構課程既是編譯原理和算法設計與分析等課程的基礎，又介紹了數據的邏輯結構、存儲結構與檢索和排序算法等專業知識。所以，數據結構課程本身基礎性、專業性較強。最后，數據結構課程主要講解線性結構、樹形結構和圖形結構等內容，表面上各內容之間沒有任何關聯，它們的存儲結構有較大的不同。但如果從數據的邏輯結構層面去考慮，線性結構是一對一，樹形結構是一對多，圖形結構是多對多的對應關系，因此，從邏輯角度來看，樹形結構是線性結構的推廣，圖形結構又是樹形結構的拓寬，這幾種結構之間有一定的關聯。另外，對樹與圖進行相應遍歷都會得到一個線性序列，這說明在操作上線性結構與非線性結構也有一定的聯系。并且，從圖的相應遍歷過程中可以生成一棵樹，還有樹形結構中有些概念可直接推廣到有向圖中，如樹結點的度，實際上就是有向圖頂點的出度，由此可以看出數據結構課程的教學內容具有分散性和系統性。

2.數據結構課程的教學現狀。目前《數據結構》課程主要以多媒體課件教學為主要手段，再根據不同的授課對象（如高職生、本科生與研究生等），利用不同的高級語言，采用各具特色的教學方法，例如啟發式、動式、案例式、研究式和項目導向式等教學方法。雖然《數據結構》課程教學方法改進與教學模式的研究對教學效果的提升和對學生學習效率的提高起到了一定的作用，但由于該課程內容多、抽象性強，加上大多數數據結構教材中算法描述都以類高級程序設計語言形式給出，造成了大部分學生讀不懂教材上所描述的算法，或者讀懂了算法也不能將教材上偽碼描述算法改成標準的程序設計語言。也有一些基礎較好的學生，算法的基本思想和設計方法較清晰，將描述的算法在計算機上調試時，一旦出現錯誤就不知道如何處理，就會直接放棄，這就讓很多基礎差的學生對本門課程產生畏難情緒，從而大大地減弱了學生對《數據結構》課程學習的積極性。

3.數據結構課程的學生學習現狀。（1）我們學校使用的是C語言版的《數據結構》教材，學好該課程要求學生必須具有C語言基礎。在我們學校的C語言期末考核采用的考核模式還是傳統的閉卷筆試，不太重視培養學生的程序設計能力。由于學生對指針與數組概念不清晰，結構體類型理解不透；對函數與函數的邏輯關系、函數的形參和實參以及對遞歸概念及遞歸函數掌握與理解不到位。而這些內容正是在數據結構課程中使用最頻繁的內容。這樣必然導致學生對《數據結構》課程的學習不感興趣，使教學效果不好。（2）高校擴招之后，我校大部分學生學習習慣不好，數學基礎比較薄弱。再加上很多學生認為高等數學內容與計算機專業課程學習沒多大關系，對數學學習重視不夠，導致學生的邏輯和抽象思維能力偏差，故學生對理論性較強且抽象性較高的數據結構課程內容的學習很難掌握，導致該課程的教學效果不理想。

三、基于慕課的數據結構課程的教學內容設計

通過以上對數據結構課程的教學現狀分析，旨在通過將幕課視頻直接納入課程教學中，而不是作為課堂教學的補充，形成了數據結構課程的混合型教學模式，從而改變了傳統課堂教學與課下作業的教學模式，有效地解決了數據結構課程教學內容多與教學課時少的問題，故有必要通過網絡為學生搭建這種自主學習平臺，將學生學習的主觀能動性挖掘出來，提高學習興趣和效率。

數據結構課程主要包括線性結構、樹形結構和圖形結構三大部分。其中線性結構含有線性表、棧、隊列和串、數組與廣義表等內容；樹形結構含有樹、二叉樹和特殊形態的二叉樹等內容；圖形結構含有圖的存儲、圖的遍歷、圖的最小生成樹和圖的應用等內容；作為幾種結構的應用還有查找、排序等內容。考慮到各部分內容之間的邏輯關系及特點，我們把易學易懂的基本概念和基本算法部分采用傳統的課堂教學方式，將晦澀難懂的算法部分制作成慕課視頻，讓學生利用課下時間進行學習。這就形成了數據結構課程混合型教學模式。教學內容設計如表1所示。

由表1可以看出，我們將《數據結構》課程中最重要、當然也是不容易弄懂、最難理解的大部分算法抽取出來錄制成慕課視頻。學生就可以在課下不受時間、地點和收看次數的限制，利用碎片化時間進行學習，這樣既提高了學習效率，又激發了學生學習該課程的學習興趣，同時壓縮了課堂教學學時。

四、結語

我校數據結構課程教學基本上利用課堂教學和機房上實驗課的傳統授課方式，這樣不利于學生的完整性、透徹性學習。本文提出了利用基于慕課平臺的教學與傳統的課堂講授相結合的混合型教學模式，不僅激發了學生的學習興趣，還能培養學生自主學習的能力，提高了課堂教學效率，為學生學習后繼課程打下了堅實的基礎。總之，慕課對改善傳統教學模式有積極的參考價值。

參考文獻：

[1]吳萬偉，“慕課熱”的冷思考[J].復旦教育論壇，2014，12（1）：10-16.

[2]龔暉，儲節磊.“慕課”八問[J].中國大學教學，2016，（3）：11-16.

[3]徐秀芳，徐森.基于慕課的“數據結構”混合式教學探索與實踐[J].產業與科技論壇，2017，16（5）：192-193.

[4]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，2015.