數據結構課程線上直播課堂教學探討

蔡秋茹 戴仁俊 柳益君 李紅衛

【摘要】在高校紛紛啟動線上教學的背景下，如何確保線上教學課堂的質量是擺在教師面前的一道必答題。本文探討計算機專業核心課程數據結構的線上直播課堂教學，闡述數據結構課程直播教學的課前、課中、課后實施過程，為高校線上直播教學提供參考。

【關鍵詞】線上直播 ?課堂教學 ?數據結構

【基金項目】教育部產學合作協同育人項目“工程認證理念下服務外包類專業的教學內容與課程體系的研究與實踐”（201901240031）;江蘇理工學院教學改革項目（11210512050，11610311722，11610311905）。

【中圖分類號】G434 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2020）24-0083-02

1.引言

隨著現代化信息技術的發展，線上線下混合式教學模式被運用到高校課堂中[1]。2020春季學期伊始，新冠肺炎疫情洶涌而來。受疫情影響，教育部做出了2020春季學期延期開學的決定，并于2020年2月5日印發《關于在疫情防控期間做好普通高等學校在線教學組織與管理工作的指導意見》。文件要求保證在線教學與線下課堂教學質量實質等效，同時開放全部在線教學資源，實現資源共享，為保證線上教學質量提供有力支撐。如何確保線上教學課堂的質量是擺在教育工作者面前的一道必答題。

數據結構是高等教育計算機科學與技術專業的必修基礎課，它的前導課程是程序設計基礎和離散數學，同時它又是算法設計與分析、操作系統、數據庫、軟件工程等專業課程的前導課，在課程體系中起到承上啟下的關鍵作用。當前，共享經濟的出現改變著人們的生活，“互聯網+”的推進使共享經濟更加多元化[2]，也極大地促進了教學資源的共享。本文作者在數據結構的線上教學中采用異步SPOC+長江雨課堂的線上教學方式教學，異步SPOC源課程采用國家級精品課程西北大學耿國華教授的數據結構課程，智慧教學工具選擇清華大學的長江雨課堂，長江雨課堂具有強大的課堂實時交互以及教學數據留存功能，可以為線上教學提供強有力的數據支持，有效解決不能和學生面對面交流的問題，同時通過彈幕、紅包等措施可以激發學生的學習積極性，活躍課堂氣氛。本文以“算法和算法分析”的教學內容為例，闡述數據結構課程線上直播教學的實施過程。

2.線上教學的課前預習

上課前一周教師在雨課堂推送通知，布置學生在異步SPOC平臺觀看算法基礎知識的兩個視頻，視頻時長分別是8分6秒和14分59秒，如圖1所示。學生不需要花費大量時間和精力，通過觀看視頻便可基本了解算法和算法分析的基本概念和基礎知識，以及算法性能評價的方法。教師登錄SPOC平臺查看學生觀看視頻的數據，并且在上課前兩天通過QQ群提醒學生完成課前預習。為保證教學效果，將SPOC平臺的學習數據計入學生的平時成績，學生通過共享優質教學資源開闊了視野，激發了學習興趣，提高了學習積極性。

3.線上教學的課中課堂教學

課堂教學在長江雨課堂進行。學生簽到進入課堂，教師可以實時獲取到課的學生名單，同時及時提醒未到課的學生盡快進入課堂。為了檢測學生的課前預習效果，同時也為了集中學生的注意力，布置學生做兩道基礎題目，每道題目回答時間是1分鐘，如圖2所示。從圖中可以看出，77位學生回答正確，預習到位。為活躍課堂氣氛，同時激勵學生，教師給回答正確的學生發紅包，既是對學生課前預習的肯定，又把學生的注意力吸引到課堂上，同時拉近了師生關系，讓學生切身體會到課堂的真實存在。

通過兩道基礎題目的練習，了解到學生對于算法和算法分析的基本概念和基礎知識的掌握情況，正式進入課堂教學。課堂教學的核心內容是兩個知識點：算法描述和算法性能評價。首先，通過開啟彈幕的形式引入算法的概念，將學生回答情況生成詞云后投屏發給每位學生。繼而，引入一道經典的程序設計題目使學生對算法有具體的認識，通過共享屏幕將程序代碼展示給學生并上機調試，使學生的注意力集中到算法這個知識點上，結合課前觀看視頻，將知識點的講解具體化。布置學生上機調試打印N個整數的程序，并對比輸入分別為100、1000、10000、1000000的運行結果，查閱資料，思考原因。通過該題目的教學，強調算法和算法分析的重要性，讓學生懂得再簡單的問題都有多種解決方法，每種方法都有各自的特點，學習的過程就是積累的過程，也是增長智慧的過程。程序代碼和學生反饋如下圖3所示。

然后，通過典型例題講解算法時間復雜度分析和計算方法，總結算法時間復雜度的計算技巧。同時強調，從現在開始在每次設計算法的時候，養成評價算法時間效率的習慣。開啟彈幕，讓學生們通過彈幕回答“程序設計課程中學習過的哪個算法的時間效率是對數階？”使學生把理論和實踐有效結合在一起，同時強調線性對數階時間復雜度的算法在后續學習中有重要應用。最后，對本次課堂內容進行總結。

4.線上教學的課后學習評價

課后布置作業，將作業及要求通過雨課堂推送通知學生。要求學生以思維導圖的形式整理課堂筆記，完成相關作業，在規定時間內通過智慧教學工具提交。基于大數據分析的智慧教學工具為教師對學生進行學習評價提供了很大方便[3]。教師通過批改學生作業，查看學生筆記，整理智慧教學工具在教學過程中的留存數據得到學生的學習情況，如圖4所示。教師根據學習評價結果，通過網絡平臺對學生進行分類指導，重點幫扶學習有困難的學生，并對學有余力的學生進行提優。

5.結束語

數據結構課程直播教學的初步實踐表明，優質課程資源選擇、智慧教學工具應用、教學內容的合理設計、課堂實時大規模數據交互，以及課后及時反饋跟蹤是線上教學質量的保障。在此，引用清華大學于歆杰老師在“如何以高質量在線教學應對高校疫情防控大考？”講話中的一段話：“人才培養是校園各種方式、載體、人員交流和文化的浸潤，方能熏陶出具有這個群體形象和氣息的人，故此，教師不會敗給AI（Artificial Intelligence）大學，更不會被精品課程所取代”，與各位在疫情中投身于直播教學的教育工作者共勉。

參考文獻：

[1]任志芳.線上線下混合式教學模式在病原生物學與免疫學中的應用與反思[J]. 課程教育研究， 2019（34）：223.

[2]李鵬飛，范亞斌，趙英慧.關于校園線上資源共享平臺的研究[J]. 課程教育研究， 2019（41）：18-19.

[3]胡伏湘. 基于大數據的智慧職教——內涵、平臺設計與應用[J]. 中國職業技術教育， 2017（3）：85-91.