應用型人才培養導向下混合式教學在《數據結構》課程中的實踐與探索

韋曉敏

桂林信息科技學院，廣西 桂林 541004

一、引言

隨著高校招生規模的不斷擴大，學生數量激增，對教師的教學和管理提出了更高的要求。然而，傳統的教學模式已經不能適應培養應用型人才的目標，而《數據結構》課程作為計算機專業的核心課程，與其他課程相比，其實踐性非常強。為響應“互聯網+”的號召，探索以學生為中心、以能力為本位、以問題為導向、以實踐為基礎的新的教學模式，逐步推進線上線下混合式教學改革成為提高學生學習興趣，增強學生知識運用能力、創新思維能力的重要途徑。本文在應用型人才培養導向下，探索混合式教學改革實施方案和措施。結合線上線下混合式教學模式和過程考核評價方法，將教學內容及考核方式有機結合，提升學生應用數據結構知識解決實際問題的能力。

（一）混合式教學的概念

混合式教學是指將傳統課堂教學、網絡教學和實踐教學有機結合起來，在課堂上師生共同探討，共同解決問題；在課下教師組織學生開展各種活動，加強師生交流，讓學生實現真正意義上的自主學習。混合式教學模式以學習者為中心，充分發揮教師的指導作用，形成了個性化學習、翻轉課堂等多種學習方式相結合的教學模式。

（二）《數據結構》課程教學現狀

《數據結構》課程是計算機專業的核心課程，它的課程內容包含了計算機科學的多個領域，包括了計算機科學的基礎知識、數據結構知識和算法理論，對于專業技術人員具有非常重要的意義。近年來，《數據結構》課程不斷受到重視。該課程理論內容多且抽象，教學內容比較抽象，學生對知識點掌握起來存在困難；教學方法單一，主要是以教師為中心的講授法，教師講得多，學生聽得少；課堂考核方式單一，主要是以筆試為主；實驗教學方式單一，以上機操作為主。針對以上問題，如何將傳統教學與混合式教學方法相結合來提高《數據結構》課程的教學質量成為該課程授課教師需要思考的問題。下面對《數據結構》課程的教學進行改革探索。

二、課程改革背景

《數據結構》在計算機科學與技術學科中占有重要的地位，是計算機專業一門非常重要的專業基礎課。該課程既是一門理論性和實踐性都很強的課程，又是計算機類專業學生必須掌握的一門重要學科。它是培養學生利用數據結構知識解決問題的能力，為學習后續相關知識和課程做準備。《數據結構》課程內容抽象，涉及數據存儲和操作方法、程序設計思想以及算法、結構等多方面內容，并且抽象的概念、邏輯關系復雜。因此，如何更好地開展課堂教學，激發學生對該課程學習興趣是值得思考的問題。同時面對《數據結構》課程難教難學問題，如何通過教學模式改革來提升課堂教學效果、實現培養應用型人才目標也是一個值得思考和探討的問題［1］。

（一）課程現狀

《數據結構》課程涉及內容較多，知識點難度較大，一般的教學過程是：首先，在第一章講解各種數據存儲操作方法，例如串、順序、鏈式和棧、隊列的實現；其次，在第二章講解算法，即講解各種算法思想以及如何設計合理的算法；第三章是最難部分，即如何實現各種數據結構的算法；第四章是實踐部分，讓學生通過練習實踐加深對課程的理解。在以上教學過程中，需要大量的例子來支撐所學內容，而在實際應用中很多數據結構都是基于這些例子進行實現的。因此，要求學生掌握各種數據結構的知識內容并且能夠靈活地運用到實踐中。

（二）存在問題

《數據結構》課程內容抽象，邏輯性強，知識體系龐大，傳統的課堂教學方式存在很大不足，在教學過程中出現學生不能及時理解和掌握基本概念、定理、算法等課程內容；課堂上只注重理論知識的傳授，沒有將理論知識與實踐相結合，不能更好地培養學生的分析問題、解決問題的能力；不能很好地激發學生學習興趣。傳統的課堂教學以教師為中心，以講授為主，忽略了學生的主體地位，忽略了學生的差異性，缺少師生之間和生生之間的互動學習。基于以上問題，我在教學過程中進行了一系列教學模式改革探索實踐［2］。

（三）改革內容

本課程教學改革以應用型人才培養為導向，采用線上線下相結合的混合式教學模式，使教學過程更加高效，具體內容如下。

1.以課堂教學為主渠道，培養學生自主學習能力和創新能力。

2.以項目驅動式教學為主要途徑，提升學生分析和解決問題的能力。

3.以競賽培養機制為重要方法，提升學生綜合實踐能力。

4.以課堂評價和學習評價為主要方式，加強對學生學習效果的評估。

5.以師生互動交流為主要形式，打造師生間良性互動交流環境。

三、課程設計

在知識更新快、應用廣的現代社會，《數據結構》課程對計算機科學與技術、信息管理等專業學生的作用日益突出，同時數據結構也是計算機類專業學生必須掌握的一項基礎技能。因此，課程建設的重點應放在教學內容和教學方法上。在多年實踐教學的基礎上，我院對《數據結構》課程進行了一系列改革和探索，突出培養學生掌握和應用知識的能力以及創新思維能力，提高學生解決實際問題的能力［3］。

（一）教材建設方面。本課程在多年教學實踐過程中，我們根據內容重點、難點，選擇了理論與實踐相結合、貼近生活實際、具有一定難度的教材，例如《數據結構（第三版）》《C 語言程序設計（第三版）》等。同時我們也選取了一些經典教材中的案例和實驗，并加入了一些多媒體課件。此外我們還收集了大量關于數據結構和算法方面的視頻、音頻資料，以供學生課外學習使用。

（二）教學方式方法方面。首先是從課程內容上入手進行調整，將知識點分解為若干小知識點，分別由不同教師講授給學生并布置相應作業。其次是從教學形式上進行調整，將傳統課堂教學和線上教學相結合、線下實踐教學與線上學習相結合等方式結合起來。

（三）課程考核方式方面。我們從考試內容和考試方式上進行調整和改進。將以往只考查學生對知識的掌握情況變為綜合考查學生在實際生活中能靈活運用所學知識來解決問題的能力。

1.平時考核

平時考核以學生基本數據結構知識的掌握情況為主，其考核內容主要包括：數據結構基礎知識、算法與應用案例、實驗操作以及試卷分析幾個部分。數據結構基礎知識主要考查學生對基本概念、基本算法的理解程度。例如：在講解二叉樹的基本概念時，老師可以兩個問題的形式提出，一是用二叉樹求和問題，二是用樹運算來求最大值問題，再讓學生思考如何用樹算法來解決這個問題。最后根據學生的答案與老師進行探討、分析后給出詳細的解答。

算法與應用案例主要考查學生對數據結構中常用算法的理解和掌握程度，其考核內容包括：判斷兩個不同集合元素之間是否存在關系（主要包括大小關系、次序關系和交集關系）、判斷兩個集合元素之間是否存在排序關系（主要包括排序數組元素和最小排序數組元素）以及判斷兩個集合元素之間是否存在最大值（主要包括最大匹配和最小匹配）。這里老師可以結合所學內容給出具體算法分析過程，讓學生自己寫出設計方案。最后可以用實際問題來代替算法與應用案例的學習，從而讓學生對所學知識有一個更深層次的理解。

2.期末考試

期末考試是課程的總結性考核，一般由平時成績、期末考試兩部分組成。其中平時成績占60%，期末考試占40%。平時成績由出勤情況、作業完成情況、課堂表現以及平時作業四部分組成。而作業則主要是考查學生對所學知識的理解、應用和實踐能力。其中作業形式包括：項目報告、設計說明書、算法設計與分析等多種類型，以突出考查學生綜合運用知識解決實際問題的能力。

成績評定方法和標準方面。對平時成績的評定，我們主要根據考勤情況、課堂表現、作業完成情況以及參與教師組織的課堂討論等情況進行綜合評定。而期末考試的成績則由兩部分組成：一是理論成績，即期末考試時對各個章節知識點掌握情況的考查；二是實踐成績，即筆試+上機實驗+綜合項目報告。筆試部分主要考查學生對所學知識的掌握情況；上機實驗部分主要考查學生實際解決問題的能力，包括：通過動手操作來解決實際問題；通過實踐操作來證明所學知識。

四、教學設計思路和具體實施過程

（一）教學設計思路。通過分析《數據結構》課程特點和傳統教學中存在的問題，以及應用型人才培養的目標，將課程教學改革分為三個階段實施，第一階段是理論教學，第二階段是實踐環節，第三階段是畢業設計和實習環節。

采用線上線下混合式教學模式進行課程教學，既注重傳統的課堂教學模式，又注重學生創新實踐能力的培養。首先將線上線下融合的混合式教學模式引入課堂教學中，在傳統課堂教學基礎上，運用互聯網平臺與移動設備進行混合式課堂教學改革；其次將《數據結構》課程知識點在“雨課堂”等軟件中以動畫視頻的形式展現給學生，在課堂講授、答疑過程中融入知識點講解，提高學生對知識點的理解和掌握；最后將課程實踐環節和畢業設計環節有機結合起來，讓學生提前感受到畢業設計環節和實際工作之間的聯系。

（二）混合式教學具體實施過程。實施過程中應做到：

1.線上線下融合的混合式學習模式。教師在課前通過網絡平臺或移動設備發布課程相關內容以及章節的學習內容和考核要求等相關學習資料，學生根據自身情況利用網絡平臺或移動設備自主學習。課中教師通過引導學生課前自學和課后復習相結合的方式進行授課，并引入相關知識案例分析講解給學生聽。此外，教師應注重培養學生解決問題的能力和創新思維能力。

2.在線課程與課堂教學相融合。《數據結構》課程可分為兩個部分：第一部分是理論部分，第二部分是實踐部分，其中第一部分由課前自學完成即可；第二部分的實踐環節可以采用多種方式進行授課形式設計：如案例分析、上機練習、課程討論等。

3.基于網絡平臺和移動設備的自主學習。學生可利用手機或平板電腦等終端設備在網絡平臺上進行自主學習和練習試題；教師可利用APP、微信、QQ 群等軟件對學生學習情況進行跟蹤、反饋、指導和答疑等；學生還可利用手機或平板電腦等終端設備進行線上測試題練習，教師再根據測試結果進行教學改進和反饋指導。

五、教學效果及存在問題

（一）線上線下混合式教學模式提高了學生的學習積極性，達到了較好的教學效果，有效解決了傳統課堂教學的不足。特別是近年來，我們將線下學習和線上教學進行有機結合，對《數據結構》課程進行了線上線下混合式教學模式改革。

（二）線上線下混合式教學模式具有靈活性和實用性，不受時間和空間的限制，使學生在家也可以進行學習。這種學習模式對學生而言更容易接受。在《數據結構》課程中采用混合式教學模式能有效地解決傳統課堂教學中存在的問題。

（三）在開展混合式教學過程中存在以下問題：①學生對于新的學習方式還不適應；②在進行混合式教學過程中沒有將學習內容進行充分、有效的準備；③需要更多關注學生對知識的掌握情況。

六、課程反思

通過本課程的實踐探索，得出以下幾點思考：

（一）以學生為中心。作為一門實踐性較強的課程，《數據結構》課程的課堂教學應該以培養和激發學生的學習興趣為核心。因此在開展本課程教學活動時應將更多精力放在如何調動學生主動學習上。

（二）多層次遞進式教學設計。本課程在線下開展時主要是采用傳統授課方式進行講授，但如何將知識真正地傳授給學生還需要借助線上資源進行輔助教學，因此在線上線下混合式教學中又加入了項目驅動式教學和基于案例的實踐環節。

（三）以賽促教、以賽促學。通過參加各類比賽來激發和培養學生的學習熱情、提高學生能力。《數據結構》課程在線上與線下兩種學習模式中各有優勢和特點，線上模式下對學生進行課程學習指導；線下模式下對教師提出了更高的要求：既要提高自身專業素養、更要注重培養學生解決問題的能力及創新思維能力。因此，在課堂講授過程中引入大量經典案例對知識點進行講解和拓展。

七、結語

《數據結構》課程具有實踐性強的特點，通過課堂教學和課后實踐相結合的教學方法，在講授理論知識的同時，注重培養學生的動手實踐能力，調動學生的學習積極性，培養學生分析問題、解決問題以及創新思維能力。在教學中融入軟件設計案例，使學生通過軟件編程，鍛煉動手實踐能力和編程思維。在接下來的教學過程中，我們將繼續探索更多有效途徑，進一步優化和完善教學內容、教學方法和考核方式等方面內容，為培養應用型人才奠定良好基礎。