金課視角下數據結構課程教學內容設計

黃橡麗 孟巍 周艷聰 天津商業大學 信息工程學院

一、引言

目前，淘汰“水課”，打造“金課”是中國本科教育中的重要任務。數據結構是計算機科學與技術專業最為重要的專業基礎課程，也是基礎課和專業課之間的橋梁，不僅為操作系統、數據庫系統、編譯方法、計算機網絡等后續課程提供了必要的知識基礎，而且也為計算機及其專業人員提供了必要的技能訓練。數據結構做為本校首批金課建設課程之一，如何在課程建設過程中合理增加其難度、拓展其深度，提高其教學質量是我們面臨的首要問題。

本文基于多年數據結構課程建設和教學改革研究經驗，根據數據結構課程的特點，在金課視角下對數據結構課程教學模式、教學內容設計以及學習過程評價方式等進行探討，以期能為培養高級編程人才、促進高校計算機教學改革提供參考。

二、基于金課的教學模式設計

根據金課的建設任務及數據結構課程特點，可以在數據結構金課中引入翻轉課堂教學模式。翻轉課堂構建包括兩個角色和三個階段，兩個角色分別是教師和學生，三個階段分別是課前、課中和課后。在課前，教師以知識點為單元，將教學內容制作成微課視頻，設計好課前習題，并上傳到教學平臺。一般考慮到學生的時間和能力有限，微課視頻的內容分為基礎和拓展兩部分，拓展部分主要以實際問題為主線，講解問題解決的方法及算法實現。學生課前通過教學平臺觀看微課視頻，完成課前習題。課堂中，教師首先根據課前獲得的反饋信息進行重點講解；然后教師提出問題或學生提出問題，師生針對提問進行課堂討論；最后教師向學生提出應用問題，例如講到循環鏈表時，提出約瑟夫環問題，讓學生思考并上臺講解，教師再進行總結分析。課后，教師要對學生的學習情況進行有效跟蹤與管理，通過課后作業、評價，引導學生完善學習過程中的不足，讓每個學生都能夠深刻地理解知識要點，完成學習。

三、基于金課的哈夫曼樹教學內容設計

在哈夫曼樹的金課教學中，需要詳細地進行課前、課中和課后設計，包括知識點的劃分、擴展知識材料的準備、習題的設計、課堂PPT及問題的準備、以及學習過程的評價設計等。

(1）課前金課

哈夫曼樹課前學習的主要任務是要求學生自學哈夫曼樹的相關概念，掌握哈夫曼樹及其編碼的方法、算法描述及其實現。因此，將其教學內容按知識點劃分成五部分：哈夫曼樹的基本概念及應用背景、建立哈夫曼樹的方法、哈夫曼編碼的方法、建立哈夫曼樹的算法實現、哈夫曼編碼的算法實現等，具體內容如圖1所示。課前共錄制了五個短視頻，設計了10道選擇題和判斷題。本校主要使用雨課堂教學平臺，學生能在平臺上觀看視頻、做習題，然后帶著問題走進課堂。教師也可以通過雨課堂了解學生課前對哈夫曼樹的掌握情況，有針對性地準備課堂上需要講解的內容和提出的問題，使課堂輔導更精準。

（2）課中金課

學生通過課前的學習雖然已經基本掌握了哈夫曼樹的相關知識點，但仍會有一些教學內容學生不能完全理解，所以教師就需要根據學生的課前掌握情況在課堂上進行重點講解及討論。例如：在哈夫曼樹的基本概念、手工求解哈夫曼樹及其編碼過程的實例方面，根據課前反饋這部分內容學生并沒有完全理解，所以就采用由教師先講解，然后讓學生提問的方式，師生之間進行充分的討論，極大地活躍了課堂氣氛，調動了學生的學習積極性。最后，教師引出哈夫曼樹的應用問題，讓學生思考及討論。例如：為什么哈夫曼編碼是使電文總長最短的編碼方法？哈夫曼樹是否有度為1的結點？哈夫曼樹及其編碼的存儲結構是如何定義的？哈夫曼編碼是如何發送和接受的？哈夫曼編碼可應用于哪些領域？

(3）課后金課

課后學生還會在作業和實踐中有很多問題，因此，課后，教師還要對學生的學習進行跟蹤和管理。通過課后的作業設計、評價設置，引導學生完善學習過程中的不足，從而讓每個學生都能夠深刻地理解知識要點，完成學習。

由此可見，在金課教學中，師生圍繞問題展開提問和討論，教學不再只是教師講學生聽，而是依據問題的解決過程由教師和學生逐步建構起來的。

四、學習過程評價設計

根據金課的教學模式，學生學習評價要綜合考慮整個學習過程。學生每次課前觀看視頻的次數、練習的提交情況及正確率情況、課堂討論的發言情況、課堂練習的情況、課后作業完成的情況等都是學習過程的評價依據。

學生課前觀看視頻的次數、練習的提交及正確率情況都需計入過程評價，考慮占比可以設置在10% 左右，通過這種方式可以督促學生進行課前學習。課中的討論發言情況、課堂練習的情況也要計入過程評價，占比可設置在10% 左右，以便于保證學生上課能夠認真聽講、積極參加課堂討論。章節小測驗或期中考試可以考慮設置為10% 左右，以促進學生能夠及時進行章后總結和復習，鞏固學習成果。上機實踐是數據結構課程中非常重要的部分，可以將學生上機實踐的表現及實驗報告的撰寫情況計入過程評價，這一部分可以考慮按照20% 進行設置。因此反映學習過程的評價，即平時分，設置總占比為50% ，期末考試設置占比50% 。

這種評價體系設置，不但是對學生進行考核，更是讓學生明白社會實踐中，對于一個人的能力、表現的評判，結果很重要，但過程也是很關鍵的，同樣需要重視，需要認真對待。

五、結論

在數據結構“金課”的建設過程中，根據數據結構課程的特點，在金課視角下對數據結構課程教學模式、哈夫曼樹教學內容設計及學習過程評價方式等進行了較為詳細的探討。該教學模式已應用于數據結構課程的部分章節的教學過程中，不僅激發了學生的學習興趣，還培養了學生自主學習的能力，為后繼課程的學習打下了堅實的基礎。今后將進一步總結完善教學模式、教學內容設計以及學習過程評價體系，將更多的教學內容建設成金課，為培養高級編程人才、促進高校計算機教學改革提供參考。