疫情中“數據結構”網課與疫情后時代教育思考

李文藻，張 敏，馬文英

（成都信息工程大學 通信工程學院，四川 成都 610225）

0 引言

在2020年初突如其來的新冠疫情，讓教育秩序與教學計劃面臨空前巨大的壓力。也對教育系統的戰斗力進行了一次全方位的突擊考驗。在教育部的領導下，1 732萬名專任教師，勇敢堅守了教書育人的陣地，確保了2.8億學生的“停課不停學”[1]。在教學過程中，面臨了網絡平臺、網絡教學工具學習、師生心理健康及教學考核等諸多挑戰性問題。尤其在“數據結構”這類實踐教學特征明顯的重要基礎課教學中，該問題顯得尤為明顯。在新冠病毒疫情突如其來的情況下，在線教育實踐成為保障“停課不停學”要求的首選方式。在網絡基礎設施與信息技術高速發展的背景下，多種實時多媒體工具與專屬教學工具為網課教育方案提供了有力支撐[2]。一方面，網絡教育的工具多樣化滿足了對課程設計中的諸多環節需求，計算機信息處理提升了教學數據采樣效率等優勢。另一方面，網絡教育中的互動性、工具熟悉程度差異性與考核公平性存在一定的缺陷。同時，在實踐類如“數據結構”課程中，由于推行工程認證教育工作，對其中的指標數據的采集有效性需要對教師的教育方法的設計與工具熟悉提出更高的要求[3]。因此，本文重點討論基于成都信息工程大學“數據結構”課程網課實踐教學情況的建設情況與考核結果對比。并且基于網課中的若干問題進行討論分析，在對疫情后時代現場教學與網絡信息化工具教學相結合的教育模式下，對理論實踐類課程的多種教學途徑融合的改革方法提供了依據。

1 “數據結構”課程中的教學環節與網絡在線教學工具

在“數據結構”課程中，是基于成果導向（Outcome Based Education,OBE）模型，將最終學習成果作為教學設計與教學實施的目標[4]。因此，作者所在“數據結構”課題組中基于兩個重點支撐的畢業需求擬定了以下的教學目標：（1）理解通信系統、操作系統等本專業密切相關系統中常用的數據結構和算法。（2）掌握經典數據結構包括線性表、棧、隊列、二叉樹、圖的概念、邏輯結果和各種操作并可以有效應用。（3）掌握經典算法并能夠通過計算機語音實現這些算法。（4）掌握經典數據結構存儲結構和各種操作的具體算法。（5）至少能夠利用一門課程設計語言實現基本的存儲結構和算法。（6）能夠把經典數據結構和基本查找，排序算法作為工具在不同場景下的應用。基于以上教學目標設計的基礎上，“數據結構”課程教學環節中構建了基于理論教學與實踐教學兩個環節。并且由于課程遞進式的邏輯結構，在前期教學實踐過程中，課程組達成了該門課程教學中理論與實踐重疊進行教學最佳的共識。因此基于該課程的特色，在該課程教學中需要考慮如下關鍵問題：（1）理論知識的講解與互動。（2）實踐課程中軟件工具的選擇與實驗結果分析。（3）知識點掌握反饋與考勤。在往年常規的課題教學過程中，課程中設置了如下的環節，以保障上述關鍵點與教學目標的達成：（1）課堂講授；（2）課堂作業；（3）課后作業；（4）課堂討論；（5）實驗實踐；（6）問題回答與答辯；（7）考勤。

從表1可以看到，多樣化的方法完全覆蓋了教學目標與關鍵問題。同時基于達成度考核將其中的教學目標進行了量化。在持續改進的過程中，該方法在知識點的教授量化上基本上達到一個較為穩定的狀態。

表1 常規課堂教學中環節同教學關鍵點涵蓋分析

但是由于疫情的突然爆發，為了響應教育部“停課不停學”與疫情防御的要求，教學形式需要依托于網絡授課的方式進行。這對以上的教學方法形成了巨大的挑戰。但是由于國內網絡基礎設施建設與信息化的發展迅速，這為網絡授課提供了較為成熟的條件。其中云服務提供商如阿里云，騰訊云等，為網絡授課中的教學相關網絡數據量大，并發數多，延遲低等特征的服務器提供了較好的支持[5]。在采取網絡授課初期，大量的網絡課程軟件和工具上線，為教師提供了較多的選擇。

表2列舉了疫情期間較為流行的網絡課堂替代工具，從列表可以看到，不同軟件的功能與使用方法等具有較大區別。雖然由于疫情的發生較為突然，導致各個在線教育工具在不斷完善與更新。但是在教育活動中，不同工具對網絡要求、授課實時性與服務器穩定性表現具有一定的差異性。由于阿里巴巴集團與騰訊集團本身較為優異的云服務能力，在實踐教學中應對大規模的線上音視頻教學表現較好。例如，在二月初，釘釘技術人員就在阿里云上緊急擴容網絡與計算能力，基于彈性計算資源編排服務，在2小時內就新增加了1萬臺云服務器，為網絡教育的低延遲、低數據丟失在最短的時間內得到了緩解。

表2 常見網絡教學工具對比

2 “數據結構”課程疫情間教學與未來線上線下課程結合方法

“數據結構”課程是計算機類學科中極為重要的專業基礎課程，其主要特征集中在基于C語言前序課程的基礎上，對實踐與理論講授都較為重要。而針對課程的特征結合疫情期間的教學活動，對在線網絡教授“數據結構”課程的缺點進行了如下的總結。（1）教學平臺繁多且功能使用上較為復雜，對教師要求較高。（2）實踐類課程中需要為學生提供過程的監督與針對性指導，該項功能對實踐性實踐課程支持較弱，特別需要試驗耗材與硬件工具的課程無法滿足。（3）由于“數據結構”課程的特征，課程中作業、課程后作業的抄襲現象較多，且工具無法分別。（4）無法觀察在授課過程中學生的專注程度。在明確以上存在的缺點情況下，課程組在疫情期間采取了騰訊課堂與PTA（Programming Teaching Assistant）程序設計類實驗輔助教學平臺結合方式，以最大化弱化與彌補上述存在的弱點。并且，基于教學工具多樣化的背景下，降低學生與教師對軟件學習的負擔，傾向性選擇大眾化工具，也是其中選擇的考量。在最終的考核中，采取騰訊會議視頻與PTA在線考試功能，實現了對課程的考核工作。從課程開始到結束，將工具限制在兩種的最小數量。

基于網課經驗作者團隊認為在后續的“數據結構”課程中，充分利用在線作業收集批閱、考勤、在線答疑與練習題集加線下集中授課互動的線上線下結合的方式，將對拓展學生時間邊界、合理部署理論實踐內容交疊，與釋放教師部分考核批閱負擔等方面，具有重要的作用。

3 結語

本文基于2020年初疫情中線上“數據結構”課程實施情況，針對“數據結構”課程傳統授課與疫情期間授課的進行了梳理。在論述了本門課程的教學與考核基礎上，對線上教學的缺陷與疫情后時代的線上線下融合教學方式進行初步的探討。信息化潮流勢在必行的背景下，更多線上線下融合方案、線上資源豐富對后續的軟件實踐類課程具有重要的現實討論意義。