基于學習反饋系統(tǒng)的“算法分析與設計”課堂教學實踐

余亮 吳塵 師曉曄 許斌 孫希霞

摘? 要： 學生的學習反饋信息對于教師提高課堂教學質量具有重要作用。針對“算法分析與設計”課堂中采用傳統(tǒng)反饋信息獲取方式存在的不足，文章設計并實現(xiàn)了一種基于互聯(lián)網(wǎng)的學習反饋系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有適用性廣、準確性高、不依賴教師授課經驗、不暴露學生個人隱私、成本低廉等特點。基于學習反饋系統(tǒng)的“算法分析與設計”課堂教學實踐表明了該系統(tǒng)可幫助學生提高知識點的掌握程度。

關鍵詞： 學習反饋系統(tǒng); 算法分析與設計; 課堂教學實踐; 教學質量

中圖分類號：G642? ? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2019）08-103-03

Abstract： Learning feedback information from students contributes to the improvement of teaching quality for teachers. When adopting traditional methods of acquiring learning feedback information into the course of "Algorithm Analysis and Design"， some drawbacks could be found. In this paper， an Internet-based learning feedback system is implemented to overcome the drawbacks of traditional methods and offer some advantages （e.g.， wide applicability， high accuracy， without relying on teachers' teaching experience， without leaking privacy， and low cost）. The classroom teaching practice based on the learning feedback system shows that the system can help students to improve their understandings of algorithmic knowledge.

Key words： learning feedback system; algorithm analysis and design; classroom teaching practice; teaching quality

0 引言

算法分析與設計課程是高等學校計算機專業(yè)及其相關專業(yè)（如物聯(lián)網(wǎng)工程）的核心課程，其開設對于提高學生利用計算機解決實際問題的能力具有重要作用[1-2]。在講授算法分析與設計課程時，為了生動形象地展示某種算法動態(tài)執(zhí)行過程、快速展示某些定理的推導細節(jié)、快速展示幾種算法的性能對比等，通常采用以PPT為主的授課方式。由于PPT響應速度較快，留給學生的思考時間較少，另外，算法分析與設計課程本身有大量公式，短時間內不易消化。上述兩方面原因，會使學生學習信心下降，注意力不集中，進而影響聽課效果。為了有效地應對這些困難，教師很有必要通過反饋方式獲知學生對知識點的理解和掌握程度。然后基于反饋結果，調整自身講課方式/方法，進而改善學生學習效果。

傳統(tǒng)的反饋信息獲取方式包括：課程練習、提問、觀察學生表情和集體應答等[3]。然而，這些反饋方式大多存在一些不足。例如，課程練習可能并不適用于一般概念性和算法思想的理解;提問方式有采樣范圍小和不準確等缺點;教師通過觀察學生表情來判斷學生是否理解是憑經驗的;集體應答主要是口頭應答和舉手應答。口頭應答準確率不高，而舉手應答面臨的挑戰(zhàn)在于個人隱私暴露顧慮（例如：舉手表達沒聽懂容易被其他同學嘲笑，而舉手表達聽懂了又會被其他同學認為不謙虛）引發(fā)的低參與度。

為了彌補上述反饋方式存在的不足，我們設計并實現(xiàn)了一種基于互聯(lián)網(wǎng)的學習反饋系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有適用性廣、準確率高、不依賴教師授課經驗和不暴露學生個人隱私等優(yōu)點。此外，該學習反饋系統(tǒng)不需要現(xiàn)有大多互動反饋系統(tǒng)中用到的投票發(fā)射裝置、鍵盤等[3-5]，具有成本低廉和操作簡單等優(yōu)勢。我們將該學習反饋系統(tǒng)應用到了本學期開設的算法分析與設計課程中，初步教學實踐結果表明了該系統(tǒng)可有效幫助學生改善學習效果。本文后續(xù)部分將介紹基于互聯(lián)網(wǎng)的學習反饋系統(tǒng)并展示該系統(tǒng)在算法分析與設計課程教學實踐結果。最后，我們對全文進行小結。

1 基于互聯(lián)網(wǎng)的學習反饋系統(tǒng)

基于互聯(lián)網(wǎng)的學習反饋系統(tǒng)示意圖如圖1所示，其中：每個學生的智能手機終端通過移動基站或AP接入點與互聯(lián)網(wǎng)相連。通過手機掃碼或直接輸入網(wǎng)址的方式，學生可以訪問部署在Web服務器上的課程投票系統(tǒng)并參與知識點掌握情況的投票。教師可以通過教室內連接互聯(lián)網(wǎng)的臺式機訪問Web服務器獲取全體同學投票信息。而且，該信息可以通過連接臺式機的投影儀顯示在屏幕上。由于投票反映的是總體情況，故不會泄露每個學生的隱私信息。最后，教師根據(jù)總體反饋信息，決定是否需要進一步調整授課方式/方法來加深學生對某些知識點的理解。

部署在Web服務器上的課程投票系統(tǒng)可支持管理員（可管理學生和教師的個人注冊信息）、教師和學生三種角色（不同角色下的功能模塊如圖2所示）。教師角色的功能模塊包括賬號管理、投票主題管理、教學資源管理和問題反饋管理。賬號管理包括修改和查詢個人注冊信息等。投票主題管理包括投票主題的新建、刪除、顯示、隱藏和查看等。教學資源管理包括課件等資源的上傳/下載。問題反饋管理包括查看和回復問題。學生角色的功能模塊主要包括搜索/查看投票主題、參與投票、匿名提問、下載教學資源等。在實際使用過程中，教師和學生通過該課程投票系統(tǒng)進行互動，具體流程圖如圖3所示。首先，教師上課前應當根據(jù)想獲取的反饋信息設置好投票主題，然后根據(jù)大綱要求進行知識點的課堂講授。教師講解完一個或若干個知識點后，讓學生通過各自的智能手機終端訪問課程投票系統(tǒng)并獲取投票主題信息。待匿名投票階段結束后，教師訪問課程投票系統(tǒng)，獲取投票總體信息，結合大部分同學的理解掌握情況，有針對性地對重點難點進行補充講解。通過改變講解方式/方法來改善學生對知識點的掌握程度。

2 基于學習反饋系統(tǒng)的“算法分析與設計”課堂教學實踐

本節(jié)展示了學習反饋系統(tǒng)在“算法分析與設計”課堂教學實踐中的應用。圖4展示了以教師角色登錄后的部分界面截圖。教師可以管理自己個人信息、新建投票主題、查看主題投票情況、管理與自己關聯(lián)的學生、回復學生匿名提問、上傳下載教學資源。

3 結束語

針對傳統(tǒng)學習反饋信息獲取方式應用到算法分析與設計課程時存在的不足，本文設計并實現(xiàn)了一種基于互聯(lián)網(wǎng)的學習反饋系統(tǒng)，并展示了該系統(tǒng)用于算法分析與設計課堂教學實踐的初步結果。實踐結果表明：采用該系統(tǒng)能有效幫助學生提高對知識點的掌握程度。后續(xù)將繼續(xù)開展課堂教學實踐并完善系統(tǒng)功能（提升主題列表加載速度和頁面穩(wěn)定性等），結合本學期學生期末考試中各個知識點的答題情況反過來分析學習反饋系統(tǒng)在反映學生知識點掌握程度方面的可信程度，為以后進行基于學習反饋系統(tǒng)的算法分析與設計課堂教學實踐（如問題類型設置、選項設置等）提供經驗積累。

參考文獻（References）：

[1] 紀霞.算法分析與設計課程研究型教學模式探索與實踐[J].計算機教育，2015.23：57-60

[2] 余亮，柯昌博，趙學健.貪心法求解一般背包問題的教學探討[J].計算機時代，2016.1：71-72

[3] 黃立新.教學傳播過程中反饋信息的精細處理[J].電化教育研究，2007.7：16-20

[4] 魯琴，羅武勝，杜列波.基于互動反饋系統(tǒng)的傳感器與測試技術課堂反饋式教學實踐[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2014.17：62-64

[5] 余慧杰.互動反饋系統(tǒng)在力學課程的應用及效果評估[J].電腦知識與技術，2018.14（1）：136-137