基于互聯(lián)網(wǎng)+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的線上教學(xué)模式探索與實(shí)踐

王雪梅 鄒雪蘭

摘? 要：隨著5G互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，對(duì)快速增長(zhǎng)數(shù)據(jù)量的管理和應(yīng)用已經(jīng)運(yùn)用到多個(gè)領(lǐng)域，其中包括醫(yī)療、家用電器、交通運(yùn)輸、軍事導(dǎo)航、金融市場(chǎng)。計(jì)算機(jī)專業(yè)課程在大數(shù)據(jù)的核心概念理解中起到至關(guān)重要影響。以“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程改革為例，為了適應(yīng)多樣化的授課方式，通過信息化技術(shù)手段拓展學(xué)習(xí)時(shí)空，實(shí)施個(gè)性化、分層次教學(xué)。該文分析了線上教學(xué)遇到的問題，并提出了相應(yīng)的改革方案，最后，用數(shù)據(jù)證明學(xué)生聽課效果提高明顯。

關(guān)鍵詞：線上教學(xué)? 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)? 探索實(shí)踐? 互聯(lián)網(wǎng)+? 課程改革

中圖分類號(hào)：G807? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791（2020）11（a）-0021-03

Exploration and Practice of Online Teaching Mode Based on Internet + and Data structure

WANG Xuemei? ZOU Xuelan

（School of Media Engineering， Communication University of Zhejiang， Hangzhou， Zhejiang Province， 310018? China）

Abstract： With the development of 5G Internet， the management and application of fast-growing data has been applied to many fields， such as medical treatment， home appliances， transportation， military navigation， financial market. Computer courses play an important role in understanding the core concepts of big data. Taking the curriculum reform of data structure as an example， in order to adapt to the diversified teaching methods， we should expand the learning time and space by means of information technology， and implement personalized and hierarchical teaching. This paper analyzes the problems encountered in online teaching， and puts forward the corresponding reform plan. Finally， the data proves that the effect of students' listening to the class has improved obviously.

Key Words： Online teaching; Data structure; Explore and practice; Internet? ?; Curriculum reform

隨著5G時(shí)代的到來，大數(shù)據(jù)的應(yīng)用已經(jīng)受到廣泛關(guān)注，其中包括軍事導(dǎo)航、家用電器、交通運(yùn)輸、醫(yī)療、金融市場(chǎng)等多個(gè)領(lǐng)域中。計(jì)算機(jī)專業(yè)課程對(duì)大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)的理解和使用都尤為重要，譬如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法與分析、操作系統(tǒng)原理與應(yīng)用、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)等。

同時(shí)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法課程在計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)中所處地位也是至關(guān)重要的。美國IEEE和ACM的教學(xué)計(jì)劃中，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法分析類課程作為計(jì)算機(jī)及電子應(yīng)用技術(shù)的相關(guān)學(xué)科的本科必修基礎(chǔ)課程。后續(xù)多門計(jì)算機(jī)專業(yè)課，譬如操作系統(tǒng)原理與應(yīng)用、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等課程都是以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法的思想和概念作為課程基礎(chǔ)。這門課又是將數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)軟件與硬件、計(jì)算機(jī)理論與上機(jī)實(shí)踐融合在一起的一門學(xué)科。而且，計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的學(xué)生畢業(yè)后，無論從事研發(fā)工作還是進(jìn)修深造過程中，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法課程的內(nèi)容都是必不可少的基礎(chǔ)知識(shí)。

線上教學(xué)不受時(shí)間、地域限制，沒有傳統(tǒng)課堂教學(xué)的人數(shù)限制，充分利用了現(xiàn)代化信息技術(shù)，教學(xué)形式靈活多樣。

1? 線上教學(xué)存在的問題

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)理論知識(shí)較抽象，難以理解和掌握，涉及的選修課知識(shí)多，在學(xué)生的學(xué)習(xí)中存在一些問題。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)采用線上教學(xué)過程中遇到常見的問題如下。

1.1 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)打破學(xué)生傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式

線下教學(xué)時(shí)學(xué)生可在課前預(yù)習(xí)或課中學(xué)習(xí)時(shí)，把重難點(diǎn)在書上勾畫出來，方便課程后期的復(fù)習(xí)。而線上教學(xué)，學(xué)生沒有實(shí)體教材，只能閱讀電子書籍、參考電子課件，觀看平臺(tái)提供或教師自己錄制的視頻。

1.2 不能及時(shí)有效地掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)涉及先修課程知識(shí)多，如果掌握不好，對(duì)接下來的課程影響較大。線下教學(xué)時(shí)通過簡(jiǎn)單的課堂提問，可以從學(xué)生回答問題情況及時(shí)了解學(xué)生對(duì)某知識(shí)點(diǎn)掌握情況，以此調(diào)整授課方式，對(duì)所需知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)充或擴(kuò)展。線上教學(xué)通過教師提問的方式只能了解少數(shù)幾個(gè)學(xué)生的聽課情況，如果教師與學(xué)生互動(dòng)過多，耗時(shí)較多會(huì)影響教學(xué)進(jìn)度。

1.3 重點(diǎn)不突出，學(xué)生學(xué)習(xí)較為盲目

每次上課前已將綱要發(fā)給學(xué)生，讓學(xué)生有重點(diǎn)地去聽課，經(jīng)過一周學(xué)習(xí)后發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果不好。

1.4 線上學(xué)習(xí)時(shí)間過長(zhǎng)

根據(jù)調(diào)查，線上教學(xué)時(shí)多數(shù)教師采用的教學(xué)方法是通過平臺(tái)提供的視頻或者教師提供自己錄制的講課視頻，讓學(xué)生在課下提前進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，等到上課時(shí)間再次進(jìn)行線上答疑講解。學(xué)生學(xué)習(xí)花費(fèi)時(shí)間幾乎超過線下教學(xué)課時(shí)量的2倍。

總之，如果僅采用學(xué)生平臺(tái)和教師視頻播放、教師課堂答疑，或是僅教師進(jìn)行課堂直播，都不能達(dá)到線下課堂教學(xué)效果。

2? 解決方法

為了保障線上數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)質(zhì)量，針對(duì)上述問題，我們提出以下解決方案。

2.1 及時(shí)掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況

提前把下節(jié)課內(nèi)容中涉及到先修課程的知識(shí)點(diǎn)，采取一個(gè)知識(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)電子課件，一個(gè)知識(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)微視頻形式，在慕課堂進(jìn)行上傳。讓每個(gè)學(xué)生根據(jù)自己不清楚的知識(shí)點(diǎn)提前預(yù)習(xí)，有選擇性播放。同樣在每節(jié)課后，及時(shí)發(fā)放自測(cè)單，要求學(xué)生在規(guī)定的短時(shí)間內(nèi)完成。線上課程結(jié)束后通過完成的自測(cè)單答題情況、提問反思等方式反饋學(xué)習(xí)結(jié)果，有效掌握學(xué)生課前和課后的學(xué)習(xí)情況。在接下來的線上講授課堂中，對(duì)學(xué)生理解得不透徹的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講授。

2.2 課程選擇及有效的線下預(yù)習(xí)復(fù)習(xí)

教師要針對(duì)學(xué)生特點(diǎn)，有選擇性地發(fā)布MOOC中引用的課程內(nèi)容。如果平臺(tái)上所選擇課程的某節(jié)課內(nèi)容不適合學(xué)生，教師應(yīng)自己錄制相應(yīng)視頻并上傳平臺(tái)。課前把標(biāo)記好重點(diǎn)的電子書發(fā)給同學(xué)，方便同學(xué)預(yù)習(xí);課后把每個(gè)重要知識(shí)點(diǎn)及典型例題詳細(xì)講解用電子文檔形式發(fā)送給同學(xué)，方便同學(xué)復(fù)習(xí)。課堂作業(yè)試題講解后，再把每一道題采用視頻或音頻的形式上傳到SPOC視頻庫中。學(xué)生可以根據(jù)自己的情況，有選擇性地進(jìn)行課前和課后音/視頻學(xué)習(xí)。

2.3 重點(diǎn)突出，帶著問題聽課

在每節(jié)課用20 min時(shí)間，對(duì)視頻學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)的串聯(lián)、把下節(jié)課程視頻中的重點(diǎn)難點(diǎn)簡(jiǎn)單講解，且提出問題，讓學(xué)生帶著問題聽課。課后學(xué)生可提出問題，帶著疑問來到課堂，在課堂上能得到充分解惑，使其保持學(xué)習(xí)連貫性，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)掃清障礙。該課程的編程練習(xí)、測(cè)試和作業(yè)在中國大學(xué)SPOC和PTA上進(jìn)行。

2.4 優(yōu)化教學(xué)手段

在教學(xué)過程中綜合運(yùn)用問題導(dǎo)向、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)及案例教學(xué)等教學(xué)方法，從現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際問題入手，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探求答案，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手解決實(shí)際問題的應(yīng)用能力，讓學(xué)生變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)探究。

動(dòng)態(tài)幻燈片及動(dòng)畫的使用可以增加學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法中抽象的概念和復(fù)雜算法的進(jìn)一步理解，將算法和理論直觀化，達(dá)到以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。

引入浙江大學(xué)的ACM練習(xí)平臺(tái)，組織學(xué)生積極參數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽、ACM國際大學(xué)生程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽等競(jìng)賽項(xiàng)目。以賽促建，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。

2.5 實(shí)施多維度評(píng)價(jià)方式改革

整個(gè)教學(xué)過程中，從多維度對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)課程進(jìn)行成績(jī)?cè)u(píng)判，學(xué)生對(duì)成績(jī)的計(jì)算方法清晰明了。用成績(jī)可以促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，可以更好地管控學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)。線上教學(xué)過程中的考核方式可以根據(jù)學(xué)生簽到情況、線上參與討論和發(fā)言的情況、每次小測(cè)的成績(jī)、課程的視頻或音頻觀看時(shí)間長(zhǎng)短、作業(yè)提交和回答情況等多個(gè)要素作為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程平時(shí)成績(jī)的組成部分。每次測(cè)試后除了及時(shí)公布考試答案和成績(jī)外，教師還要做一個(gè)學(xué)生對(duì)課程意見反饋的調(diào)查。

3? 教學(xué)效果

用上述提出的教學(xué)方法后，學(xué)生上課聽課情況明顯轉(zhuǎn)好。圖1給出的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程線性結(jié)構(gòu)部分在PTA上測(cè)試情況統(tǒng)計(jì)。圖2給出3周學(xué)習(xí)后，在樹這部分的分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)情況，根據(jù)與圖1的比較，可以明顯地看出，學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)提高比較明顯。表1給出了學(xué)生到課情況和觀看直播課程時(shí)間，從PTA的測(cè)試成績(jī)及直播課堂平臺(tái)的出勤統(tǒng)計(jì)情況比較來看，學(xué)生的到課情況與測(cè)試的成績(jī)基本一致。

4? 結(jié)語

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程在線上教學(xué)模式改革實(shí)施以來，通過統(tǒng)計(jì)學(xué)生測(cè)試情況、出勤情況、評(píng)教分?jǐn)?shù)、分析平臺(tái)上的學(xué)生留言等方法對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行了調(diào)研，大部分學(xué)生反映課程資源豐富，課程設(shè)置更為靈活，對(duì)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)更加深入透徹。學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的學(xué)習(xí)興趣比傳統(tǒng)授課模式要高，教學(xué)實(shí)踐證明教學(xué)改革模式是可行的、科學(xué)的，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)習(xí)主動(dòng)性，對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)的線上教學(xué)提供了一定的經(jīng)驗(yàn)和指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 任雪萍.基于線上線下融合的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)改革[J].計(jì)算機(jī)教育，2019（7）：5-9.

[2] 程敏，郭樂江，涂文婕，等.兩結(jié)合四步走的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)教育，2020（3）：88-91.

[3] Adedoyin A， Kapetanakis S， Petridis M， et al. Evaluating case-based reasoning knowledge discovery in fraud detection[C]//ICCBRWorkshops， Spinger， Germany.2016：182-191.

[4] Tomasic I，F(xiàn)unk P.Potential synergies between case-based reasoning and regression analysis in assembly processes[C]//Workshop Proceedings of the Twenty-Second International Conference on Case-Based Reasoning，Spinger，Germany.2014：192-201.

[5] 金望智.翻轉(zhuǎn)課堂與傳統(tǒng)教學(xué)模式的比較研究[D]. 江西科技師范大學(xué)，2019.

[6] 許寧.基于云平臺(tái)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究[D].山西師范大學(xué)，2019.