數據結構在線開放課程建設策略研究

王夢菊

（哈爾濱金融學院 黑龍江·哈爾濱 150030）

1 數據結構在線開放課程建設背景、意義與目標

1.1 建設背景

自1999年我國建設新世紀網絡課程以來，國家推動課程建設經歷了以下各階段：精品課程、視頻公開課、資源共享課、大規模在線開放課程、虛擬仿真實驗教學，2018年認定了首批國家精品在線開放課程，2019年發出建設一流本科課程的通知。目前正在建設的一流本科線上課程，旨在解決當前高等教育的以下問題：

課程多，重視什么就開什么課。內容設置寬而不深，多“萬金油”型課程。新知識新技術引入過慢，多介紹性課程而少深度性課程。重視教師講而不重視學生學。

知識爆炸、知識獲取途徑越來越多元化。學生的發展從過度倚重學習知識到重視培養學生能力。

學時有限，擠占了學生自主探究時間。在有限的學時內，如何更好地培養學生。

數據結構課程作為計算機相關專業的重要專業基礎課，側重培養學生能夠根據實際問題選擇合適的數據結構，編寫質量好、效率高、結構優的程序。該課程的教學效果對計算機類專業學生的專業能力水平有著重要影響。我國計算機系各專業開設數據結構課程40余年，發現以下教學“痛點”：（1）數據結構內容豐富、知識體系龐大，學后忘前。（2）數據結構算法繁多、過程復雜、極易混淆，自學困難。（3）在信息化時代，傳統課堂學生學習熱情不高。

借助網絡技術，構建數據結構在線開放課程，發揮在線課程的自學優勢和自適應性，是解決以上痛點的有效方法。

1.2 建設意義

數據結構是計算機多專業核心課程，受眾廣收益面大。數據結構同時是考研專業課，對學生后續發展影響重大。數據結構、操作系統、和編程語言是程序編寫的三大基石，課程的線上建設有助于提升各類學習者的專業能力。數據結構課程本書具備模塊化和過程性特征，契合在線開放課程強調的“優質教學資源與過程”的過程性特點，方便進行在線開放課程建設。同時，該課程理論與實踐并重的特點，十分適合在線平臺的教學過程設計。

1.3 建設目標

課程的建設理念應從“以資源為中心”的優質資源共享轉變到“以學生為中心”的優質課程共享。在線課程建設完成后，應支持在線平臺上教師和學生進行三類應用模式。一是在線學習模式，二是線上線下混合模式，三是“MOOC+SPOCs”。不同層次、不同類型的學校基于此在線開放課程的建設，結合學校自身人才培養目標需要，可以進行個性化定制，形成多個不同的SPOC。通過SPOC，教師可以面向學生開展更加有深度和個性化的教學活動。學習方式既可以是線上自主學習，也可以是線上線下混合式教學。

2 數據結構在線開放課程建設策略

2.1 課程內容選取遵循科學性、系統性與先進性

數據結構作為計算機類專業的核心課程，“四大結構、兩大算法”是課程的主體框架，其中各知識點的組織應在該框架下注意整體教案的系統性。重要概念、專業術語、理論思想應闡述嚴謹，體現課程的科學性。同時注意跨課程知識點間的聯系，這對學生未來發展有引領作用，對學生的復雜性思維養成、問題求解能力建立有重要價值。例如：單鏈表中的結點，對應于先行課中的結構體。同時，順序表中的數組分量和單鏈表中的結點都是線性表中的元素，具體實現都采用結構體，二者只是在數據元素的存儲組織上不同。類似的例子，在教學視頻中應予以體現，幫助學生理清計算機專業知識體系。而對于經典算法，可適當選取新技術、學科交叉，能夠反映時代性和前沿性的案例，拓展學生視野，促進核心能力培養。從而建設站位高、立意遠，聚焦專業核心、寬廣視野的在線開放課程。

2.2 教學設計符合在線開放課程特點

（1）設置課程內容結構圖。通過內容結構圖反映課程的思想性、科學性和系統性，通過知識圖譜反映碎片化知識間的關聯關系。方便教師講授時關注當前講授的知識點在課程框架中的位置和前后聯系，從而設計復習回顧環節和布置預習任務。圖中的知識點粒度應設計適當。粒度太大易導致遺漏教學內容；粒度太小會過于瑣碎，導致全局框架不清晰。

（2）重視教學課件的制作。教學課件制作需規范、風格統一，內容組織上應邏輯清晰，界面設計要布局規整、色彩和諧。教學視頻中的教學課件與線下教學不同，除非必要不宜使用動畫，課件需配合視頻教學并及時更新，課件內容需覆蓋所有教學內容。

（3）教學視頻與視頻題集相結合。教學視頻展示教師教學的過程，對于概念、思想、原理等采用教學視頻，主要評價指標有：制作規范、畫面清晰、聲音飽滿，有穿透力和吸引力。但數據結構課程中有大量的算法思想，算法過程是學習的重點。視頻題集適合展示算法求解過程，并且短小精悍，既適合制作者模塊化組織，又方便學習者查閱。例如：求最小生成樹的普利姆算法和克魯斯卡爾算法，兩個算法的求解結果相同，區別在于二者的求解過程。采用微視頻展示求解過程要遠遠好于傳統的圖示，讀者更容易模仿練習、理解掌握。此類微視頻的制作應參考課程知識圖譜來設計制作，并建立微視頻目錄和課程全部微視頻的鏈接結構圖，使學習者對視頻題集的結構一目了然，方便查找需要的算法視頻。本文采取教學視頻與視頻題集相結合的方式，有利于發揮在線學習平臺的優勢，且方便不同層次的學習者根據自己的需求選擇學習內容。同時，方便學習者利用碎片化時間學習。

（4）依據教學大綱設置考核題目。由于數據結構課程內容豐富，同時在線開放課程面向的學習者眾多，因此考核題庫的題量要大，題型種類多樣，知識覆蓋應全面，難易程度搭配需合理。其中，主客觀題的比例和主觀題的評閱，在大規模在線開放課程中，會影響教學進程和學習者體驗，應給予一定重視。

（5）考核評價方式要突破傳統。由于在線開放課程的過程性和學習者的自主性特點，考核評價方式應結合運用累加式評價、形成性評價與結果性評價等多種方式，權重設置應合理得當。同時，也應考慮如何設置學期內的考核評價次數。

2.3 “學為中心”的教學方法

（1）依據教學目標，突出問題導向，引導學生啟發式探究式學習，強化多向交互與質疑辯論。遵循教育教學規律，進行科學合理的組織教學活動。圍繞核心課程內容,針對不同類別的知識特點，采取不同教學方法。例如：“哈夫曼編碼”可采用線上對分課堂的形式，先在教學視頻中講解舉例，再在課后討論區中設置應用問題，由學生解答并評閱，在見面課中由教師點評。這既合理提升了學業挑戰度、增加了課程難度，又拓展了課程深度。對于復雜算法，如“平衡二叉樹的建立”，在線下教學中往往采用圖示方法，學生掌握后容易遺忘。應充分利用多媒體技術和網絡平臺，制作微視頻，通過動畫等手段展示算法過程中的細節，解決線下教學中的難點。

（2）在線考試題庫的題目數量應盡量多，同時要有區分度，能夠覆蓋課程知識、能力與素質考核要求。突出復雜性思維訓練題目、問題求解能力訓練題目，有挑戰度的題目占有一定比例。其中，各類題目中的經典案例在教學視頻中應有所講解，在課后練習和討論區中布置該類型的其他題目，可相對于教學中講解的題目適當加大難度。在考試題庫中的題目難度應控制在課中和課后題目兩者之間。

2.4 信息技術手段應用得當

在教學過程中充分運用信息技術手段提升教學效果，運用聲音、圖像、視頻手段等擴大課程的信息量，運用實景教學手段增強課程內容的體驗性，運用動畫、游戲手段增強課程的趣味性。大數據分析可改進教學效果評價機制，運用智能教學工具可提升教學效果。同時，社會網絡技術也為分析在線討論區等虛擬學習社區提供了途徑。對學習者的角色識別技術可幫助教師掌握在線學習社區的學情。挖掘“學習領導者”，培養為教師助理；發現“初學者”，給予更多關注。

2.5 提供及時有效的教學服務

在平臺上按照課程大綱有序開放教學資源，包括：課件、微視頻、參考書目、試題庫。為學習者提供在線討論與答疑、在線測試、期末考試等種類豐富且適當的教學活動，及時開展有效的在線指導與答疑、在線測評等服務，教學服務應隨著教學過程的推進而不斷優化。開課周期內，學生提問帖子的回復率應超過60%，主講教師回帖總次數也應設置下限。

2.6 促進學習者高效互動

在線平臺上的師生之間、生生之間的多向互動是在線開放課程的重要組成部分，影響著學習效率和學習質量。應密切關注發帖和跟帖，對普遍存在或有挑戰度的討論話題，應由教師組織討論，并給予恰當回答，也可作為調整后續在線課程建設的參考依據。同時，上述互動也是學習者對課程的一種反饋評價，可分析整理作為調整修改課程建設方案的依據。

2.7 合理組織課程團隊

課程負責人應在本課程專業領域有較高學術造詣，教學經驗豐富，教學水平高。課程團隊師德好、教學表現力強，能夠熟練運用網絡教學方法和技能激發學生學習興趣。課程團隊親自授課和制作的教學資源應占有一定比例。隨著課程建設的推進，使用的教學資料應及時整理，后續教學方案應參照教學情況動態微調。以上工作均建立在團隊成員合理分工的基礎上。

2.8 選擇運行穩定的平臺，實現多通道學習

課程所依托的平臺須符合慕課平臺標準，能夠廣泛使用，運行穩定。目前的在線開放課程平臺有中國慕課網、智慧樹、超星、課程在線和向日葵等。無論上述哪種平臺，都要考慮方便學習者根據自身情況選擇學習方式。例如，具有競爭型教育目標的學習者可采用MOOC完全課堂；具有發展型教育目標的學習者可采用SPOC規定內容的學習，即跟隨SPOC教師進行多通道學習（教材、課件、視頻、習題、討論）和課堂學習的方式，實現因材施教和個性化學習。

3 總結

本文在我國在線開放課程蓬勃發展的大背景下，分析了計算機類專業核心課程數據結構進行在線開放課程建設的可行性和必要性，以及課程建設目標，提出了以下課程建設策略。在課程內容上提出了“跨課程知識點”“系統性教案”等理念。在教學設計上提出了“課程內容結構圖”“視頻題集”等設計，并討論了考核題目對學習體驗度和教學過程的影響，以及課中、課后和期末考核中題目難度的設置。在教學方法上提出了“算法的微視頻動畫”和“生生評閱——教師點評”評價方式。在技術手段上提出應通過大數據分析和社會網絡角色識別技術，分析掌握學情。強調在課程建設的過程中，通過在線討論區數據、課后習題練習情況等動態微調后續教學過程。