初曉 冷澤 王澤龍 刁春予

【摘要】本文通過對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的特點和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的研究，針對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中有代表性的知識點進(jìn)行了翻轉(zhuǎn)教學(xué)模式的原型構(gòu)建，設(shè)計了翻轉(zhuǎn)教學(xué)的實施方案，并應(yīng)用于計算機專業(yè)本科二年級的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)中，研究結(jié)果表明翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有助于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，使其更好地掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容。

【關(guān)鍵詞】翻轉(zhuǎn)課堂 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 教學(xué)設(shè)計

【基金項目】吉林省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2017年度重點課題-“SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式設(shè)計與應(yīng)用研究——以計算機專業(yè)課程為例（編號：ZD17205）；長春財經(jīng)學(xué)院教學(xué)改革與建設(shè)工程項目（NO.20160108）。

【中圖分類號】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）01-0244-01

1.翻轉(zhuǎn)課堂概述

翻轉(zhuǎn)課堂秉持“以學(xué)生為主”的教學(xué)理念，有效地避免了傳統(tǒng)教學(xué)的強制性和依賴性，增加了學(xué)生的成就感，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，很大程度的提高了課堂教學(xué)質(zhì)量。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式比較傳統(tǒng)教學(xué)模式有如下優(yōu)勢：

1）翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式有利于自主學(xué)習(xí)和分級教學(xué)。實施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式后，學(xué)生可以按照自己的步調(diào)來學(xué)習(xí)，自主掌控學(xué)習(xí)進(jìn)度，充分實現(xiàn)分級教學(xué)，同時使學(xué)習(xí)變得更為靈活自由。

2）翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式有利于推動應(yīng)用型人才培養(yǎng)。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式中的課前自學(xué)、小組討論、角色互換、分級教學(xué)等環(huán)節(jié)均體現(xiàn)了應(yīng)用型人才培養(yǎng)的理念，勢必大力推動具有綜合素質(zhì)的應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。

3）翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式有利于教學(xué)效果提高。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式是一種高效利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和學(xué)生課余時間、提高有限課堂教學(xué)效果、調(diào)動學(xué)生自學(xué)興趣、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維與信息素養(yǎng)的全新教學(xué)模式。

2.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)現(xiàn)狀

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是計算機及相關(guān)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，它研究數(shù)據(jù)在計算機中的組織、存儲和處理方法。該課程要求學(xué)生掌握各種主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點、計算機內(nèi)的表示方法，以及處理數(shù)據(jù)的算法實現(xiàn)，同時掌握初步的算法分析技術(shù)。

目前數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的教學(xué)方式大多以講授式為主，課上傳授知識，課下進(jìn)行練習(xí)和作業(yè)。這種教學(xué)方式存在如下問題：

1）不能充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，課堂教學(xué)仍以教師為主體，學(xué)生別動學(xué)習(xí)，不能發(fā)揮學(xué)生自主學(xué)習(xí)的主觀能動性。

2）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)要求有一定的程序設(shè)計能力，學(xué)生雖然理解了算法思想，但不能對算法進(jìn)行真正的實現(xiàn)。

3）教師統(tǒng)一在課堂授課，忽視了學(xué)生間的差異性，無法實現(xiàn)因材施教，造成有些學(xué)生覺得聽不懂，有些學(xué)生又覺得不夠深入的極端情況。

因此，尋找一種新的教學(xué)模式和方法，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，擴(kuò)展學(xué)生的學(xué)習(xí)深度，切實提高教學(xué)效果已成為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中亟待解決的問題。

3.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)翻轉(zhuǎn)課堂模式的教學(xué)環(huán)節(jié)

1）前期分析環(huán)節(jié)：建設(shè)在線學(xué)習(xí)資源庫

前期分析環(huán)節(jié)塊中設(shè)置了學(xué)習(xí)者分析、教學(xué)目標(biāo)設(shè)計、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計和教學(xué)環(huán)境設(shè)計，通過這四方面的設(shè)計與分析開發(fā)出在線學(xué)習(xí)資料（SPOC視頻、文檔材料、PPT等），以便學(xué)生更好的進(jìn)行課前學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

2）課前環(huán)節(jié)：學(xué)生線上自主學(xué)習(xí)

包括學(xué)生自主觀看教學(xué)視頻，完成對基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，進(jìn)行有針對性的課前練習(xí)，以及遇到問題時與同學(xué)、老師進(jìn)行交流。

3）課中環(huán)節(jié)：實體課堂教學(xué)

本環(huán)節(jié)主要包括創(chuàng)設(shè)情景、確定問題；分析問題、自主探究；小組協(xié)作、師生共探；成果交流以及教師小結(jié)和反饋。

4）課后環(huán)節(jié)：反思與提高

本環(huán)節(jié)設(shè)置了知識鞏固、評價反思和拓展提高三內(nèi)容。知識鞏固指學(xué)生需要定時定量的完成教師布置的測試題目；評價反思指教師針對學(xué)生表現(xiàn)對學(xué)生進(jìn)行評價，并反思教學(xué)過程的優(yōu)越性及不足；拓展提高指學(xué)生根據(jù)自身能力及愛好，有選擇性的進(jìn)行拓展學(xué)習(xí)。

4.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)翻轉(zhuǎn)課堂模式的教學(xué)設(shè)計

1）教學(xué)內(nèi)容的選取

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程主要包括五大知識模塊：基礎(chǔ)知識、線性結(jié)構(gòu)、樹型結(jié)構(gòu)、圖結(jié)構(gòu)、查找與排序。根據(jù)各知識模塊的特點，結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的環(huán)節(jié)設(shè)置，本文針對如下教學(xué)內(nèi)容實施“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)改革。

①線性表—設(shè)計可行的通訊錄管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型及基本操作。②棧、隊列—設(shè)計可行的通道停車場問題解決方案。③哈弗曼樹—分組設(shè)計一段報文的哈弗曼編碼，并交換解碼。④最短路徑—設(shè)計模擬交通路線圖系統(tǒng)系統(tǒng)模型。⑤氣泡排序法—設(shè)計跳水比賽評分系統(tǒng)。

2）教學(xué)實施環(huán)節(jié)實例

本文以線性表實驗設(shè)計為例，本案例主要針對順序表、單鏈表的存儲特點，引導(dǎo)學(xué)生將理論知識與實際應(yīng)用相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的問題分析能力、團(tuán)隊合作能力、程序設(shè)計能力及表達(dá)能力。

①線上環(huán)節(jié)：將順序表、單鏈表基本操作（構(gòu)造、插入、刪除、查找、輸出）的C++算法實現(xiàn)以微視頻的方式提供給學(xué)生自主學(xué)習(xí)，同時提供對應(yīng)的代碼填空試題，學(xué)生通過上機調(diào)試來鞏固學(xué)習(xí)內(nèi)容。線上學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)需要學(xué)生提交實驗可運行代碼和測試數(shù)據(jù)。

②課堂環(huán)節(jié)：通過解決實際應(yīng)用問題，對學(xué)生綜合能力進(jìn)行訓(xùn)練。實施方法是問題提出→小組討論→撰寫系統(tǒng)分析與設(shè)計報告→提交作品。

先由教師提出“通訊錄系統(tǒng)設(shè)計”的具體要求；然后將學(xué)生進(jìn)行分組（6人一組），要求學(xué)生在30分鐘內(nèi)完成分析問題、建模、討論問題的解決方案，并由1名成員負(fù)責(zé)撰寫系統(tǒng)分析及設(shè)計報告，其余同學(xué)分模塊完成“通訊錄系統(tǒng)”的各個功能。最終要求提交完整的系統(tǒng)設(shè)計方案及可運行代碼。

3）教學(xué)評價環(huán)節(jié)設(shè)計方案

理論翻轉(zhuǎn)課堂評價：主要從學(xué)生個人表現(xiàn)、各小組成果等方面對學(xué)生進(jìn)行評價。重視評價的全面性和公平性。評價應(yīng)根據(jù)測驗的成績、回答問題情況、小組探究的表現(xiàn)、課堂獨立解決問題的情況、團(tuán)隊合作情況、成果展示、語言表達(dá)、創(chuàng)新意識等方面進(jìn)行。

實驗翻轉(zhuǎn)課堂評價：主要依據(jù)學(xué)生的實驗報告質(zhì)量、小組協(xié)作情況、設(shè)計系統(tǒng)質(zhì)量、成果匯報情況等方面進(jìn)行。其中實驗報告中需包含設(shè)計方案描述、代碼實現(xiàn)、結(jié)果截圖、成員分工、實驗心得等內(nèi)容。

5.實踐效果分析

通過對計算機專業(yè)16級兩個行政班級的試行，考核結(jié)果表明將翻轉(zhuǎn)教學(xué)模式應(yīng)用于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程有助于學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)、質(zhì)疑能力的提高、參與度的提升和團(tuán)隊意識的培養(yǎng)。

6.總結(jié)

翻轉(zhuǎn)課堂模式在應(yīng)用型院校中才剛剛起步，相關(guān)教育工作者正在進(jìn)行積極的探索與嘗試，本文僅以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程為例進(jìn)行了簡單的改革和實踐，在后續(xù)的教學(xué)過程中，還需進(jìn)一步總結(jié)與完善，以求最大限度的發(fā)揮翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的優(yōu)勢與作用。