數據結構與算法課程線上線下結合教學模式探索

鹿旸

[摘 要] 傳統的教學模式以教師為主體，機械地傳輸知識，而單一的線上教學模式缺少課堂互動。針對這些問題，結合數據結構與算法課程實際，緊扣以“學為中心”的教學理念，積極探索線上線下結合的實踐教學新模式、新路徑和新方法，重點探討了以“學為中心”的線上線下融合方案、課堂交互反饋，以及考核評價標準的改革方法，以有效地融合各種優質資源，提供更好的教學方式方法，讓學生成為教學活動的主體，變被動為主動，達到提升教學效果的目的。

[關鍵詞] 線上教學;線下教學;數據結構;教學模式

[基金項目] 2019年度中國地質大學（北京）本科教育質量提升計劃項目“以‘學為中心的‘數據結構與算法課程教學改革研究”

[作者簡介] 鹿 旸（1981—），女，河北保定人，博士，中國地質大學（北京）信息工程學院講師，主要從事分布式網絡和軟件工程研究。

[中圖分類號] G642.41? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2021）20-0069-04? [收稿日期] 2021-02-01

一、引言

在教育教學信息化高速發展的今天，傳統的課堂教學模式迎來了巨大挑戰，也在悄然發生著變化。2020年初，一場疫情加速推進了高等教育從傳統模式急速向線上模式的轉變。在疫情得到有效控制后，高等學校逐步恢復線下授課。結合線上和線下的教學經驗、特點，很多教學團隊積極探索線上線下結合的教學新模式[1]。

“數據結構與算法”課程是計算機和軟件相關專業的一門重要的專業基礎課程，也是編程語言類課程、操作系統、數據庫原理等其他專業課程的基礎。該課程涉及內容廣泛，理論知識點多，學習起來枯燥。在傳統的線下課堂中，學生容易失去學習興趣，出現畏難情緒。線上授課雖然提供了多樣的學習工具，但課程缺乏面對面的互動，理論知識的講解效果不佳。因此，我們嘗試引入線上線下結合的教學方法，突破傳統課堂以“教為中心”的陳舊方式，將線上教學平臺和工具引入教學，從而將教學活動延伸到課堂之外，激發學生的學習主動性，進而提升學習效果，為新條件下數據結構與算法的教學提供一種新的模式，取得了較好的成效。

二、傳統教學方法的問題

課程是人才培養的核心要素。學生從大學里受益最直接、最核心、最有效的就是課程。在課程中包含“教”與“學”兩層含義，所以出現了以“教”為中心和以“學”為中心的兩種教學模式。表1從多個方面對這兩種教學模式進行比較。傳統的教學模式是以“教”為中心的。教師是教學的主體，提前自主選擇合適的教材。開課前，教師備課時，根據自己的經驗組織教學內容，安排授課節奏。課堂上，也是以教師講授為主，學生被動參與，教師很難獲得學生的反饋信息。布置作業和結課考試環節，依舊是以教師為主導，根據講授內容設計題目并規定考核方法。綜合來看，在整個教學過程中，如備課、講課、組織課堂、布置作業和考試，所有環節都是教師主導。學生在教學過程中只是被動參與。教師并不能得到學生的積極反饋，即便非常認真負責地做教學工作，最后可能也是收效甚微，很多學生的學習效果并不理想。

舉例來說，“數據結構與算法”課程知識框架體系完善清晰，教學難點是知識的抽象性和動態性。本課程的學習也是復雜程序設計的訓練過程，理論性和實踐性均較強。由于部分學生基礎知識掌握不牢固，再加上課程本身內容抽象，尤其是涉及大量算法，因此學習難度非常大。在以“教為中心”的傳統授課方式中，教師會按照自己的思路設計課程，依序介紹算法的思想、思路、流程圖、代碼和算法復雜度，進行可能的算法優化，并且和同類別的算法進行比較分析。在教師的講授過程中，弱化了學生的主體地位。學生在學習過程中缺乏主動性和積極性。并且，教師一味地進行理論知識的講解，使得理論和實踐環節脫節，逐漸讓學生失去了學習的興趣。

因此，必須對以“教為中心”的、機械傳輸知識的教育理念進行反思和轉變。結合線上線下的多種教學手段，逐步落實以“學為中心”的教學理念，培養學生思考問題的方法和自我學習的能力。

三、以“學為中心”的線上線下相結合的教學模式

為應對疫情特殊時期，教育部印發了《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》（以下簡稱《指導意見》）[2]，對線上教學順利開展提出了具體的要求，做出了“停課不停學，停課不停教”的部署。中國地質大學（北京）迅速響應，積極采取“線上教學”模式，通過超星學習通平臺開展直播及錄播課程，結合其他線上教學平臺和遠程交互軟件，多模式地開展網絡在線教學，保障教學任務的順利開展。

疫情期間，全國高校均開展了形式多樣的在線教學，積累了很多寶貴的教學經驗[3-5]。總結單一線上教學的經驗教訓，結合長期的線下教學積累的經驗，要將線上和線下有機地結合起來，積極探索以“學為中心”的線上線下結合的教學新模式、新路徑和新方法。

（一）線上自主學習模式

疫情期間，教育部開放了全國2.4萬余門在線課程，鼓勵教師結合優勢教學資源，豐富、完善教學內容。線上教學方式多種多樣，可以綜合使用多種教學手段提升教學效果，注重在線上教學過程中，充分利用線上資源，拓寬互動形式，增加互動頻率，增強互動效果。

開課前，在線上教學平臺組建課程共享空間，用于發布課程介紹、課程組織程序、課程答疑通道、課程評價體系等內容。教師應充分利用微信群、QQ群等社交平臺組建教學班級群，進行日常答疑和交流，發布學習任務，進行互動教學。

每節課前，教師通過線上教學平臺發布本周教學內容，布置課前先導問題，要注重用探究性、綜合性、創新性的問題引導學生。可將數據結構與算法課程中重要的算法問題提前布置給學生。例如，講解數據結構串時，可以將串的匹配算法作為先導問題，鼓勵大家先利用網絡資源進行自主學習，并嘗試給出解法，分析時間復雜度，或記錄遇到的問題以便在課上討論。自學過程中，可以在線上討論區進行師生和生生的互動。課前的線上熱身學習環節，不受地域和時間的限制，促進了學生間的互幫互助，充分激發了學生的學習熱情，有效地培養了學生自主學習的主動性。