數據結構課程混合式教學資源建設與實施方案探討

周朝萱 劉小英

（攀枝花學院，四川 攀枝花 617000）

1 引言

數據結構是計算機相關專業的一門重要核心專業基礎課程，也是很多計算機類專業碩士研究生入學考試的必選課程。該課程具有理論性和實踐性強、內容抽象、知識點多等特點，學生普遍反映理解困難、學習興趣不大，尤其是采用C語言描述算法時，涉及結構體、指針、遞歸函數等，更是讓學生感到理解和算法編寫困難。在傳統的教學模式中，教師投入足夠的精力備課和講授，學生也認真聽課，但這種教學模式不重視學生的主觀意愿，往往教師講什么，學生就學什么，學生常常反映課堂上聽懂了，但完成作業或進行算法設計時卻很迷茫，不會應用知識解決問題，教學效果較差。

為了提高教學效果，有必要對數據結構課程進行教學改革。混合式教學模式是借助網絡平臺，進行學生的在線自主學習和教師的課堂教學相結合的一種教學模式。清華大學在線教學指導專家組組長于歆杰認為混合式教學會成為大勢所趨。

2 數據結構混合教學在線課程資源建設

2.1 混合式教學中線上線下教學內容設計

在混合式教學中，一方面學生借助網絡教學資源自主學習知識，另一方面以教師講授等方式開展課堂教學，加深學生對知識的理解和應用。合理設計自主學習和課堂教學內容，才能將學生的自主學習與傳統的課堂教學有機結合，提高教學效果。在數據結構課程的混合式教學中，教師首先將知識點分為了解、記憶、理解與應用等不同層次，分別進行線上和線下教學。

（1）線上教學內容。學生在網絡平臺自主學習了解和記憶層次的基礎知識，在課堂教學后，完成單元測試和在線作業，以檢驗單元知識是否達到教學目標。

（2）在課堂教學中，以教師為主導，是通過講授等教學方式，學習理解和應用層次的知識，引導學生運用知識進行算法分析、設計和實踐，應用知識解決實際問題。

2.2 基于“超星”平臺的混合教學在線課程資源建設

豐富的教學資源和友好的網絡平臺能激發學生的學習熱情，數據結構課程的在線資源依托于“超星”平臺，教學團隊根據課程以及在線學習課程的特點，建設的教學網站主要包括課程介紹、教學大綱、考核辦法、課程章節等模塊，其中，課程章節是本平臺的重點建設內容，主要包含教學視頻、課件、章節測試、線上作業、討論等。課程平臺首頁如圖1所示。

圖1 《數據結構》在線教學平臺首頁

平臺中的學生在線學習的資源主要分為教案、章節、資料、通知、討論、作業、考試、題庫等板塊，重點建設的是“章節”內容。數據結構課程教學內容包括線性結構、樹形結構、圖形結構、查找算法與排序算法4大模塊。我院常選用嚴蔚敏的《數據結構(C語言版)》教材，該教材中，將知識共分為9個章節。在進行教學資源建設時，按章節劃分知識，每一個章節一個單元，共建設了9個單元，每個單元分為多個教學專題，為每個單元精心制作了微課視頻和PPT課件，設計了討論問題和單元測試的試題庫等。以“樹和二叉樹”單元為例，其資源按根目錄逐級向下細分結構如圖2所示。

圖2 數據結構資源建設目錄級劃分

（1）單元建設。在單元建設中，主要包含單元導學案和專題設計。

①單元導學案。在單元導學案中，列出了本單元的主要知識點、學習目標、時間安排、視頻、典型例題和練習題、推薦學習網站等，學生在進入本單元學習之前能根據單元導學案制定學習計劃，在學習完成后，通過典型例題和練習題鞏固知識。

②專題設計。為了細化知識點，每個單元都分為多個專題，例如，在“樹和二叉樹”這一單元中，共設計了5個專題，每一個專題設計了相應的專題導學案和專題講稿，錄制了一到多個專題視頻，每個視頻時間盡量控制在20分鐘以內，主要講授本專題的基本概念和基礎知識，以“樹和二叉樹”單元為例，該單元的專題、視頻數量及時間如表1所示。

表1 樹形結構單元的專題、視頻數量及時間

（2）在線測試。在資源建設過程中，教學團隊搜集了大量的數據結構課程相關試題，并按單元知識點進行整理歸類，建設了按單元知識點劃分的較全面的試題庫，包含選擇、填空、判斷、問答和算法設計等多種題型。

（3）在線討論。在線平臺中開辟了討論區，方便師生之間互相討論、答疑，教師在每個單元中都事先設計了多個在線討論問題，學生帶著問題進行自主學習和在線討論，學生在自主學習時遇到了問題或難點，可以將問題發布到平臺進行討論。

（4）在平臺中還提供了課件PPT、在線作業、教學大綱、教學日歷、實驗教學資料、課程設計資料及學生的優秀編程作品和設計報告等，供學生自主學習過程中使用和參考。其中，課件資源是混合式教學中不可缺少的資源，本課程目前已根據教材章節安排制訂了9個單元的完整課件。

3 混合式教學實施方案

在2020年和2021年中，本院采用了混合式教學模式對2018級、2019級計算機類專業的數據結構課程進行教學。課程教學中，采用課前預習、課堂教學和課后鞏固三個階段和多個步驟、多種教學方法實施方案。

（1）課前預習

①線上教學資源準備。任課教師課前在網絡平臺中準備好視頻、導學案、PPT課件、試題庫、在線作業、討論問題等學習資源。在導學案中布置好學生課前自主學習的學習要求、目標、相關的學習資源列表、時間計劃等。

②學生線上自主學習。學生觀看網絡教學平臺上的視頻、參與線上討論，在線答疑，完成單元和專題導學案中的課前練習題等。在學習過程中，學生可以自由組合，分成小組進行，也可以獨立完成，有時還會運用釘釘等平臺，進行答疑、課程直播等，提升學習積極性。

（2）課堂教學

數據結構混合式教學的課堂教學流程如圖3所示。

圖3 數據結構課程教學過程

①通過預習提問，或者學生以小組為單位匯報學習情況，檢查學生自主學習效果。

②在本課程的教學中，一些如“串”等掌握程度要求不高的知識，完全由學生自學，鑒于本人所在學校是二本院校，學生整體的自學能力不夠強，課堂教學中教師還須詳細講授重、難點知識點，常采用啟發式教學、案例教學、投稿展示、分組討論等方法開展課堂教學。教師首先提出問題或給出案例，然后引導學生分析案例、開展小組討論、學生闡述解決方案、教師歸納總結等，引導學生逐層深入理解和掌握知識，應用知識解決問題，提高學生參與度，活躍課堂氣氛。

③借助雨課堂等平臺進行隨堂測試與練習，了解學生的知識吸收程度和課堂學習效果，最后，教師對本次課內容進行總結并布置課后練習題。

（3）課后鞏固

在課堂教學后，學生通過完成線下作業、借助平臺上的資源自主復習，鞏固知識，在每一單元教學結束后的兩周內，學生進行本單元的在線測試，檢驗學習效果。教師跟蹤學生的學習狀態，及時督促學生完成課后學習任務，總結教學效果，適時調整教學計劃和教學方式。

4 考核方式與教學效果

4.1 考核方式設計

為了跟蹤和評價教學效果，本課程考核成績主要由三部分組成，總評成績評定方法為：在線學習成績占20%，課堂表現成績占20%，期末考試成績占60%。其中：在線學習成績包括學生在線視頻學習次數與時長、在線作業成績、在線測試成績、課程討論區互動參與度等。課堂表現成績包括課堂教學時學生的課堂討論參與情況、回答問題正確情況、課后作業完成情況等。期末考試成績是對整個課程知識掌握情況的檢測。

4.2 教學效果

我們分析了2020年和2021年的數據結構混合式教學成績，并將學生的考試成績與2020以前的該門課程的傳統教學成績進行了對比。圖4是同一專業的不同年級成績比結果。

從圖4的對比結果可以看出，采用混合式教學后，全班的期末成績中，不及格的人數減少了，80分以上的人數大大增加，說明，采用混合教學法后，數據結構課程的教學效果有了明顯的改善。

圖4 傳統教學與混合式教學成績對比

4.3 評價反饋

為更好開展相關的教學改革，我們設計了一個不記名形式的網上調查問卷，了解學生對教學模式的看法。統計問題調查結果，80%左右的學生表示滿意，認可這種教學模式，表2是問卷調查的部分結果。

表2 問卷調查結果

5 結語

在數據結構教學中，通過混合式教學改，把傳統教學模式的優勢和學生網絡自主學習的優勢緊密結合起來，既發揮了教師在教學過程中的引導、啟發和監控等主導作用，也充分發揮了學生在網絡平臺中自主學習的主動性，同時，也能激發學生的學習興趣和積極性，增強了學生的自信心。實踐證明，采用混合式教學模式進行數據結構課程教學取得了較好的教學效果。