黃橡麗 孟巍 周艷聰 天津商業(yè)大學(xué) 信息工程學(xué)院

一、引言

目前，淘汰“水課”，打造“金課”是中國本科教育中的重要任務(wù)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)最為重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是基礎(chǔ)課和專業(yè)課之間的橋梁，不僅為操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、編譯方法、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等后續(xù)課程提供了必要的知識基礎(chǔ)，而且也為計(jì)算機(jī)及其專業(yè)人員提供了必要的技能訓(xùn)練。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)做為本校首批金課建設(shè)課程之一，如何在課程建設(shè)過程中合理增加其難度、拓展其深度，提高其教學(xué)質(zhì)量是我們面臨的首要問題。

本文基于多年數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程建設(shè)和教學(xué)改革研究經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的特點(diǎn)，在金課視角下對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)以及學(xué)習(xí)過程評價(jià)方式等進(jìn)行探討，以期能為培養(yǎng)高級編程人才、促進(jìn)高校計(jì)算機(jī)教學(xué)改革提供參考。

二、基于金課的教學(xué)模式設(shè)計(jì)

根據(jù)金課的建設(shè)任務(wù)及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程特點(diǎn)，可以在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)金課中引入翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式。翻轉(zhuǎn)課堂構(gòu)建包括兩個(gè)角色和三個(gè)階段，兩個(gè)角色分別是教師和學(xué)生，三個(gè)階段分別是課前、課中和課后。在課前，教師以知識點(diǎn)為單元，將教學(xué)內(nèi)容制作成微課視頻，設(shè)計(jì)好課前習(xí)題，并上傳到教學(xué)平臺。一般考慮到學(xué)生的時(shí)間和能力有限，微課視頻的內(nèi)容分為基礎(chǔ)和拓展兩部分，拓展部分主要以實(shí)際問題為主線，講解問題解決的方法及算法實(shí)現(xiàn)。學(xué)生課前通過教學(xué)平臺觀看微課視頻，完成課前習(xí)題。課堂中，教師首先根據(jù)課前獲得的反饋信息進(jìn)行重點(diǎn)講解；然后教師提出問題或?qū)W生提出問題，師生針對提問進(jìn)行課堂討論；最后教師向?qū)W生提出應(yīng)用問題，例如講到循環(huán)鏈表時(shí)，提出約瑟夫環(huán)問題，讓學(xué)生思考并上臺講解，教師再進(jìn)行總結(jié)分析。課后，教師要對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行有效跟蹤與管理，通過課后作業(yè)、評價(jià)，引導(dǎo)學(xué)生完善學(xué)習(xí)過程中的不足，讓每個(gè)學(xué)生都能夠深刻地理解知識要點(diǎn)，完成學(xué)習(xí)。

三、基于金課的哈夫曼樹教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

在哈夫曼樹的金課教學(xué)中，需要詳細(xì)地進(jìn)行課前、課中和課后設(shè)計(jì)，包括知識點(diǎn)的劃分、擴(kuò)展知識材料的準(zhǔn)備、習(xí)題的設(shè)計(jì)、課堂PPT及問題的準(zhǔn)備、以及學(xué)習(xí)過程的評價(jià)設(shè)計(jì)等。

(1）課前金課

哈夫曼樹課前學(xué)習(xí)的主要任務(wù)是要求學(xué)生自學(xué)哈夫曼樹的相關(guān)概念，掌握哈夫曼樹及其編碼的方法、算法描述及其實(shí)現(xiàn)。因此，將其教學(xué)內(nèi)容按知識點(diǎn)劃分成五部分：哈夫曼樹的基本概念及應(yīng)用背景、建立哈夫曼樹的方法、哈夫曼編碼的方法、建立哈夫曼樹的算法實(shí)現(xiàn)、哈夫曼編碼的算法實(shí)現(xiàn)等，具體內(nèi)容如圖1所示。課前共錄制了五個(gè)短視頻，設(shè)計(jì)了10道選擇題和判斷題。本校主要使用雨課堂教學(xué)平臺，學(xué)生能在平臺上觀看視頻、做習(xí)題，然后帶著問題走進(jìn)課堂。教師也可以通過雨課堂了解學(xué)生課前對哈夫曼樹的掌握情況，有針對性地準(zhǔn)備課堂上需要講解的內(nèi)容和提出的問題，使課堂輔導(dǎo)更精準(zhǔn)。

（2）課中金課

學(xué)生通過課前的學(xué)習(xí)雖然已經(jīng)基本掌握了哈夫曼樹的相關(guān)知識點(diǎn)，但仍會有一些教學(xué)內(nèi)容學(xué)生不能完全理解，所以教師就需要根據(jù)學(xué)生的課前掌握情況在課堂上進(jìn)行重點(diǎn)講解及討論。例如：在哈夫曼樹的基本概念、手工求解哈夫曼樹及其編碼過程的實(shí)例方面，根據(jù)課前反饋這部分內(nèi)容學(xué)生并沒有完全理解，所以就采用由教師先講解，然后讓學(xué)生提問的方式，師生之間進(jìn)行充分的討論，極大地活躍了課堂氣氛，調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。最后，教師引出哈夫曼樹的應(yīng)用問題，讓學(xué)生思考及討論。例如：為什么哈夫曼編碼是使電文總長最短的編碼方法？哈夫曼樹是否有度為1的結(jié)點(diǎn)？哈夫曼樹及其編碼的存儲結(jié)構(gòu)是如何定義的？哈夫曼編碼是如何發(fā)送和接受的？哈夫曼編碼可應(yīng)用于哪些領(lǐng)域？

(3）課后金課

課后學(xué)生還會在作業(yè)和實(shí)踐中有很多問題，因此，課后，教師還要對學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行跟蹤和管理。通過課后的作業(yè)設(shè)計(jì)、評價(jià)設(shè)置，引導(dǎo)學(xué)生完善學(xué)習(xí)過程中的不足，從而讓每個(gè)學(xué)生都能夠深刻地理解知識要點(diǎn)，完成學(xué)習(xí)。

由此可見，在金課教學(xué)中，師生圍繞問題展開提問和討論，教學(xué)不再只是教師講學(xué)生聽，而是依據(jù)問題的解決過程由教師和學(xué)生逐步建構(gòu)起來的。

四、學(xué)習(xí)過程評價(jià)設(shè)計(jì)

根據(jù)金課的教學(xué)模式，學(xué)生學(xué)習(xí)評價(jià)要綜合考慮整個(gè)學(xué)習(xí)過程。學(xué)生每次課前觀看視頻的次數(shù)、練習(xí)的提交情況及正確率情況、課堂討論的發(fā)言情況、課堂練習(xí)的情況、課后作業(yè)完成的情況等都是學(xué)習(xí)過程的評價(jià)依據(jù)。

學(xué)生課前觀看視頻的次數(shù)、練習(xí)的提交及正確率情況都需計(jì)入過程評價(jià)，考慮占比可以設(shè)置在10% 左右，通過這種方式可以督促學(xué)生進(jìn)行課前學(xué)習(xí)。課中的討論發(fā)言情況、課堂練習(xí)的情況也要計(jì)入過程評價(jià)，占比可設(shè)置在10% 左右，以便于保證學(xué)生上課能夠認(rèn)真聽講、積極參加課堂討論。章節(jié)小測驗(yàn)或期中考試可以考慮設(shè)置為10% 左右，以促進(jìn)學(xué)生能夠及時(shí)進(jìn)行章后總結(jié)和復(fù)習(xí)，鞏固學(xué)習(xí)成果。上機(jī)實(shí)踐是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中非常重要的部分，可以將學(xué)生上機(jī)實(shí)踐的表現(xiàn)及實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫情況計(jì)入過程評價(jià)，這一部分可以考慮按照20% 進(jìn)行設(shè)置。因此反映學(xué)習(xí)過程的評價(jià)，即平時(shí)分，設(shè)置總占比為50% ，期末考試設(shè)置占比50% 。

這種評價(jià)體系設(shè)置，不但是對學(xué)生進(jìn)行考核，更是讓學(xué)生明白社會實(shí)踐中，對于一個(gè)人的能力、表現(xiàn)的評判，結(jié)果很重要，但過程也是很關(guān)鍵的，同樣需要重視，需要認(rèn)真對待。

五、結(jié)論

在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)“金課”的建設(shè)過程中，根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的特點(diǎn)，在金課視角下對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)模式、哈夫曼樹教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)及學(xué)習(xí)過程評價(jià)方式等進(jìn)行了較為詳細(xì)的探討。該教學(xué)模式已應(yīng)用于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的部分章節(jié)的教學(xué)過程中，不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，為后繼課程的學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。今后將進(jìn)一步總結(jié)完善教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)以及學(xué)習(xí)過程評價(jià)體系，將更多的教學(xué)內(nèi)容建設(shè)成金課，為培養(yǎng)高級編程人才、促進(jìn)高校計(jì)算機(jī)教學(xué)改革提供參考。