基于題庫建設的數據結構課程線上線下混合教學模式設計

方艷，李朝輝，賈紅雨

（大連海事大學 航運經濟與管理學院，遼寧大連 116026）

混合教學，即將在線教學和傳統教學的優勢相結合起來的線上+線下教學模式。通過兩種教學組織形式的有機結合，可以促進學生開展深度學習[1]。通過對線上資源、線下活動進行有效整合，進而在教學過程中對學生的學習狀態進行有效評估，提升學生的學習效率，拓展學生的學習深度，是實施混合教學模式的關鍵[2]。

數據結構是一門內容抽象的課程，對學生的計算思維水平要求較高[3]，在教學過程中，學生普遍感覺內容抽象，學習困難[4]。此外，數據結構課程章節間關聯度高，每個知識點的學習效果都對后續章節學習有較大的影響。合理的習題訓練能促進學生對基礎概念的掌握，提升學生解決問題的能力[5]。然而，在現有的教學體系中，學生難以發現在學習中的存在問題，教師難以動態追蹤學生的學情并進行指導與反饋[6-7]。在線題庫系統作為計算機輔助教學的一種方式，是解決上述問題的有效方法[8-9]。學生可突破線下教學時間和空間的限制，進行習題練習，教師也能及時了解學生學習狀態，根據學生學習情況進行組卷，動態調整線下課堂教學目標和重點內容[10]。這不僅有利于學生開展自主探究學習和協作學習，更能實現混合式教學模式的有效閉環。

本文結合數據結構課程授課經驗，對線上資源、線下活動進行有效整合，設計在線題庫，并以此為基礎進行線上線下混合教學模式改革。與傳統的作業和考試不同，在線題庫測評的目的是根據混合教學的需求，將習題與課前、課中和課后三個環節的教學任務有機結合，以學生為教學主體，提高線上線下混合教學模式的教學效果。課前，學生需完成預習內容并進行自測，教師了解學生預習情況。課中，教師帶著問題進行課堂授課，開展課堂討論，并設置相應的課堂測試題，使學生及時鞏固教學難點與重點。課后，教師根據學生對知識的掌握情況，推送習題，使其深化對教學內容的理解，提高其綜合運用知識解決問題的能力。

1 題庫建設

混合教學的題庫與現有習題集形式的題庫相比，有如下不同：首先，現有的課程練習題大多是任課教師結合經驗或相關輔導教材進行設計的，結構化、系統化程度不高。其次，現有的題型大多適合作為課后習題，針對混合教學課前預習和課堂測試部分的題目較少。例如：“數據結構包含哪兩個層次？具體含義及相互關系是什么？”這樣帶有引導、歸納性質的題目，更適合出現在課前預習和課中翻轉練習過程。最后，為了開闊學生視野，混合教學應增設部分超綱的題目，如在學習“查找”章節時，可以通過“你認為淘寶中的商品搜索用了什么算法？”這類題目，讓學生在課后進行知識拓展，并對行業前沿有更深入的了解。

考慮上述因素，以構建全面、有層次性、動態更新的題庫，更好地服務課前、課中和課后的教學互動環節為目標，課程組設計建設適用于混合教學的數據結構課程題庫，主要分為四個環節，如圖1 所示。

圖1 題庫建設流程

第一個環節是題庫頂層設計，即課題定位和知識點劃分。為了保證題庫的全面性，課程組由多位教學經驗豐富的教師組建，共同分析課程特點、重點難點、考核側重、難易程度、實際需求等問題，對課程進行定位。然后，課程組根據教學大綱、教材，并結合學科動向和實際應用需求，確定基礎知識、線性表、棧和隊列、串、數組和廣義表、樹、圖、查找、排序、外排序十大類知識點，根據章節延展細化知識點的劃分，梳理知識點結構。

題庫構建的第二個環節為題目匯編。題庫的題型應全面且有代表性，題庫最終選定的題型為單選、多選、填空、判斷、算法分析、算法構造和應用等題型。確定題型后，課程組進行大量的習題搜集、編寫與整理工作，每種題型的題目都設有答案、評分標準和導讀提示。同時，考慮課前、課中和課后練習的不同目的，為每道題選擇適用的教學環節。課程組將題目按照難易程度劃分為簡單、較難和難三個等級，以方便后續搭配難度不同的試卷，也有利于推送更適合學情的練習題。在完成題目的編制后，進行題目的錄入與上傳。

第三個環節為組卷規則設定。當題目統一錄入題庫系統后，需要結合混合課程的教學需求設計組卷規則。線上線下混合教學的習題應用場景包括課前、課中和課后。各場景要結合當前題目內容，在難度和題型方面有所差異。因此，題庫設定四類基本組卷規則，即基于知識點、基于教學環節、基于難度系數和基于題型。任課教師可根據學情動態調整組卷規則，并由題庫進行自動組卷。

最后一個環節是題庫的反饋與完善。一方面，根據學生和教師實際使用的教學反饋，課程組教師對題庫系統進行修正；另一方面，課程組教師也需要通過追蹤教學前沿，增添或設計新的試題，進一步對題庫系統進行完善。

使用混合教學的答題系統，學生做完題目后會立即顯示答案，便于學生及時發現問題、解決問題。其中，客觀題的分數可立即顯示，主觀題的分數由任課教師評卷后給出。

2 教學設計

線上線下混合教學模式是以學生為教學主體、促進學生個性化發展的學習模式[11-12]，包括課前、課中和課后三個環節，不同環節的教學側重點也有所不同[13-14]。課前，教師要求學生通過教材、文獻或視頻學習概念，教師可通過在線測試了解學生對概念的理解和掌握程度。課中，教師要求學生帶著問題進行學習，對概念進行深化理解，注重培養高階認知能力。課后，學生通過完成作業，對概念和方法進行拓展，提高綜合能力。混合教學的測試目的是真實客觀地分析學生在學習過程中的薄弱點與難點，有目標地完善教學工作，從而增強學生的學習興趣，提高教學質量。因此，在使用題庫時，不同環節的組卷策略也應有所不同。數據結構課程組結合教學經驗，設計三個階段的選題策略。

首先，課前測試重點考查學生對基本知識的掌握程度，讓學生發現問題，帶著問題學習。因此，課前測試題應從相關知識點中抽取適用于課前的題目，題型包括選擇、填空、判斷等客觀題，還包括引導、梳理性質的問答題。課前測試題難度不宜過高，其中，低難度和適中難度占80%～90%，較難的題目占10%～20%。

其次，課中重點在于引導學生深入理解知識重點與難點，因此，題目在難度設計上應有所差別。針對預習中掌握較好的部分，應選取難度較高的題目；針對難點和易錯點問題，要同時選取難度低和難度高的題目，以判斷知識理解情況和拓展情況。課中引導的題目也不宜過多，每個知識點設置1～2 個題目為宜。在題型選擇方面，主觀題和客觀題皆可，以引導、探討為主。

最后，課后練習是混合教學的重要部分，重點是促使知識鞏固與拓展。因此，課后練習題在難度上要比課前測試題有所提高，其中，低難度和適中難度的可占50%～60%，較難的題目可占40%～50%。課后練習題型要適當增加程序設計題，以提高學生綜合分析問題的能力。

在確定混合教學的組卷策略后，課程組圍繞題庫所提供的練習題，進行混合教學模式的設計。如圖2所示，整個教學流程從時間維度劃分成三個環節。在課前階段，任課教師需要在課前將要學習的知識點、學習素材和習題發布給學生，并要求學生自學之后進行課前測試，學生和教師可通過線上途徑進行交流。學生完成測試后，教師需要對答題結果進行分析，主要包括整體分數分布情況，得分高和得分低的題目、不同題型得分情況，從而發現預習中的難點、易錯點，進而進行教學的時間分配與題目設計。在課堂講授階段，教師引導學生進行知識點拓展、難點分析，并通過課中練習題的答題過程，實施動態的學情追蹤與討論。在課堂講授結束后，教師再跟蹤改進課程總結和課后習題，要求學生在課后自主復習和測試。依據學生的測試結果進行教學評估，進一步反饋指導課前和課中的教學環節，實現混合教學的有效閉環。

圖2 混合教學模式設計

3 教學效果

2022—2023年秋季學期，大連海事大學電子商務、信息管理與信息系統和大數據管理與應用專業開始采用在線題庫，對數據結構課程教學進行改革。在混合教學過程中，學生使用題庫進行課前、課中和課后練習。課程組教師的反饋表明：題庫所設置的組卷規則能進行不同階段的題目組卷，提高了教師選題的便利性和靈活性。題庫系統可以為客觀題進行判分，并且在答題后發布正確答案，降低了教師批閱試卷的工作量，也能向學生及時反饋，提高反饋效率。大部分學生能在規定時間內認真完成題庫中的習題，教師可以通過答題后的學情分析，掌握學生學習情況，優化課堂教學內容與過程，做到迅速、有效的教學反饋與互動。

課程組還對使用過題庫的學生進行問卷調查，共發放問卷149 份，有效回收127 份，回收率達85%。問卷核心問題的結果統計如表1 所示。可以看出：有66.5%的學生認為題庫的練習對課程相關概念和知識的理解有幫助，有75.2%的學生認為任務題庫難度適中，題目能做到拉開難度級別，在低難度題目鞏固概念的基礎上，通過部分高難度的題目拓寬知識面，提高綜合能力。和傳統的課后習題相比，有72.7%的學生更愿意使用題庫進行練習，有71.6%的學生認為題庫對成績提高有較大的幫助。

表1 學生使用題庫的效果分析

4 結語

基于在線題庫的混合教學模式實現了無時空限制的習題訓練，能有效提升學生獲取知識的便利性，通過靈活的組卷規則，學生能根據自身需求進行針對性的練習，提高了學習積極性和效率。習題庫的構建增強了知識的可傳承性，并且有利于教師發現學生學習中的難點問題，能更好地改進教學過程，提升教學質量，實現混合教學模式下的高效閉環教學過程。