陳俊仁

摘? 要： 為了有效解決數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中存在的問題，提出基于課堂派的線上線下混合教學(xué)模式進行教學(xué)改革。該教學(xué)模式主要借助課堂派，重新設(shè)計教學(xué)過程的課前、課上和課后三個階段，并采用注重學(xué)生學(xué)習(xí)過程的考核方式。實踐表明，該教學(xué)方法可以有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，加強學(xué)生自學(xué)能力，增強課堂師生互動，提升課程教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞： 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);課堂派;混合教學(xué)模式;教學(xué)改革;線上線下

中圖分類號： G642? ? 文獻標(biāo)識碼： A? ? DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2020.10.077

本文著錄格式：陳俊仁. 基于課堂派混合模式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)改革實踐[J]. 軟件，2020，41（10）：295297

【Abstract】： In order to solve the problems in the teaching of data structure courses， an online and offline mixed teaching model based on “Ketangpai” is proposed for teaching reform. This teaching model mainly relies on the “Ketangpai” to redesign the three stages of the teaching process before， during and after class， and adopts an assessment method that focuses on the students learning process. Practice shows that this teaching method can effectively stimulate students interest in learning， strengthen students self-learning ability， enhance classroom teacher-student interaction， and improve the teaching effect.

【Key words】： Data structure; Ketangpai; Mixed teaching model; Teaching reform; Online and offline

0? 引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng)+教育”正逐步出現(xiàn)在高校課堂。與傳統(tǒng)的教育模式相比，“互聯(lián)網(wǎng)+教育”很大程度上依賴于互聯(lián)網(wǎng)軟件產(chǎn)品。目前，市場上已有多款功能齊全、極具特色的在線教育軟件平臺，如課堂派、學(xué)習(xí)通、雨課堂等。這些平臺為課堂教學(xué)提供了多種新穎靈活的教學(xué)場景[1-5]。與此同時，移動互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展已使大學(xué)生離不開手機陪伴，如何正確引導(dǎo)大學(xué)生利用手機進行在線學(xué)習(xí)將是高校教學(xué)改革的重點。因此，把互聯(lián)網(wǎng)教育平臺引入到課堂教學(xué)，實現(xiàn)線上和線下教學(xué)的有機融合，是高校實施教學(xué)改革的重大課題。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是一門計算機相關(guān)專業(yè)的核心課程，起著承上啟下的重要作用[6-7]。該課程既是對離散數(shù)學(xué)和程序設(shè)計基礎(chǔ)的深化，也是算法設(shè)計與分析、數(shù)據(jù)庫原理、操作系統(tǒng)等后續(xù)課程的鋪墊，更是多數(shù)學(xué)生將來找工作和考研的敲門磚[8]。為此，很多高校對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程提出了不同角度的探討與建設(shè)[9-10]。

基于以上考慮，本文將根據(jù)本校學(xué)生學(xué)習(xí)的特點以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)過程中存在的問題，并結(jié)合線上和線下混合的教學(xué)模式，把課堂派引入到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中，對該門課程進行教學(xué)改革。

1? 課程教學(xué)現(xiàn)狀

（1）課程理論性強。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程理論知識繁多、內(nèi)容抽象、邏輯復(fù)雜，并且部分知識點的理論推演和其編程實現(xiàn)存在較大跨越，學(xué)生時常出現(xiàn)聽懂理論講解，但是仍然無法著手編程實現(xiàn)。因而，多數(shù)學(xué)生認為該課程抽象枯燥，逐漸失去學(xué)習(xí)的興趣。

（2）授課方式不適合學(xué)生。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，部分授課教師采用滿堂灌的方式講授數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程。然而，班級中的學(xué)生往往存在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和能力相差較大的情況，因此基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生無法適應(yīng)此種授課方式，最終造成教學(xué)效果不理想。

（3）學(xué)生學(xué)習(xí)主動性不高。對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識點的學(xué)習(xí)，不僅需要學(xué)生在課堂認真聽講，而且要求其利用課外時間進行強化學(xué)習(xí)。然而，普通本科院校的大部分學(xué)生，自主學(xué)習(xí)能力相對薄弱，學(xué)習(xí)的主動性相對較低。所以，多數(shù)學(xué)生無法真正做好課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)，學(xué)習(xí)該課程的時間大多集中在課堂上，由此對教師的講授依賴程度較高。

（4）理論講授學(xué)時有限。目前，多數(shù)高校在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程大綱中均有安排理論教學(xué)和實踐環(huán)節(jié)，兩者分開教學(xué)，加上其他課程的學(xué)時限制，故而一般將理論教學(xué)設(shè)置為48課時。然而，該課程的理論章節(jié)較多，教師在48課時內(nèi)難以完成所有知識點的詳細介紹。因此，部分知識點只能一筆帶過，無法在課堂上深入剖析。由此造成學(xué)生對部分知識點理解不夠透徹，進而導(dǎo)致其實踐過程無章可循，最后無法達到理論與實踐緊密結(jié)合的教學(xué)目標(biāo)。

2? 基于課堂派的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)改革策略

結(jié)合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程當(dāng)前的教學(xué)狀況，秉承“以學(xué)生為中心，以有效教學(xué)見長”的教學(xué)理念，融合線上和線下教學(xué)模式，提出了基于課堂派的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)改革。在該課程的教學(xué)中引入課堂派平臺，將有助于打破教學(xué)的時空限制，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，增加課堂的有效教學(xué)，延伸課程的學(xué)習(xí)深度，最終提升課程的教學(xué)效果。課程的教學(xué)改革主要從兩個方面入手：一是，課程的教學(xué)過程設(shè)計;二是，學(xué)生的學(xué)習(xí)過程考核。

2.1? 課程教學(xué)過程設(shè)計

為提升新模式的教學(xué)成效，需對課前、課上和課后等教學(xué)環(huán)節(jié)進行重新設(shè)計，教學(xué)過程如圖1所示。采用該平臺后，對學(xué)生來說，其學(xué)習(xí)方式將更加豐富，同時也能夠加強他們的課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí);對教師而言，將能更加了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并更加有針對性地進行教學(xué)準備和課程講授。

（1）課前階段

課前階段對學(xué)生來說極其重要，學(xué)生的預(yù)習(xí)自學(xué)需要在此階段完成。為了更好地督促學(xué)生預(yù)習(xí)，同時也為彌補課程理論學(xué)時的不足，教師將在該階段通過課堂派完成教學(xué)資源的發(fā)布，以供學(xué)生預(yù)習(xí)和自學(xué)。其中，教學(xué)資源可以是教學(xué)課件、知識點講解視頻、算法演示動畫等形式，這些資源需要教師精心制作。

以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的線性表為例。首先，教師需要根據(jù)線性表的存儲結(jié)構(gòu)進行教學(xué)方案設(shè)計，把線性表分為順序表和鏈表兩大部分;接著，參照各個部分的知識要點進行教學(xué)課件的制作。由于鏈表的類型較多，學(xué)生容易混淆，因此教師可采用課前短視頻錄制，以供學(xué)生提前學(xué)習(xí)區(qū)分，也可補充因課時不足而落下的對比講解;最后，再將相關(guān)的教學(xué)資源發(fā)布到課堂派的“課堂互動”或“資料庫”中，供學(xué)生下載學(xué)習(xí)。在發(fā)布教學(xué)資源的同時，教師可設(shè)置預(yù)習(xí)的截止時間，也可添加互動試題。在接收到預(yù)習(xí)通知后，對于教學(xué)課件，學(xué)生必須在規(guī)定的時間內(nèi)完成預(yù)習(xí)，在此過程可以通過課堂派對所學(xué)知識點提出疑問和進行評論。教師在上課之前，將結(jié)合學(xué)生所提的疑難點進行再次備課，以便授課過程更加有針對性地講解重點、難點和疑點。例如，多數(shù)學(xué)生難以理解鏈表中的指針，教師在教學(xué)課件中增加指針指向的動畫，借此讓學(xué)生在聽課過程對指針的作用有更直觀的印象。另外，教師亦可通過該在線教學(xué)平臺的統(tǒng)計數(shù)據(jù)功能了解學(xué)生課前的學(xué)習(xí)情況，及時與未完成任務(wù)的學(xué)生進行溝通。

（2）課上階段

課上階段是教學(xué)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵階段，也是學(xué)生答疑解惑的階段。為了檢驗學(xué)生課前預(yù)習(xí)的完成情況，教師在課上階段的前5～10分鐘通過課堂派發(fā)布測試題對學(xué)生進行測試，測試的內(nèi)容主要是預(yù)習(xí)任務(wù)的相關(guān)知識點。此外，在講解環(huán)節(jié)中，教師主要根據(jù)學(xué)生的課前預(yù)習(xí)情況，對講授的內(nèi)容進行適當(dāng)調(diào)整。例如，大多數(shù)學(xué)生不理解鏈隊列中頭結(jié)點的作用，教師講授時則重點講解鏈隊列入隊操作的相關(guān)代碼，以便學(xué)生更好地掌握該疑難點。針對學(xué)生自學(xué)時提出的問題，教師授課時可采用課堂派的課件放映功能，講解到相關(guān)位置時系統(tǒng)會自動提示學(xué)生的提問，教師則可以相應(yīng)地為學(xué)生答疑解惑。還有，由于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中的理論知識點較多，講解過程難免有些枯燥，學(xué)生注意力不集中時有發(fā)生。課堂派的彈幕功能能夠有效解決此類問題。教師適時開啟彈幕功能，不僅可以活躍課堂氛圍，而且能夠吸引學(xué)生聽講，同時減少部分學(xué)生上課玩手機的情況發(fā)生。為了增強課堂互動，并及時掌握學(xué)生的聽課效果，教師可通過課堂派的隨機提問或搶答方式讓學(xué)生回答問題。對回答正確和積極回答的學(xué)生進行星星獎勵，并公布星星排名以激發(fā)學(xué)生的競爭意識和提升其學(xué)習(xí)興趣，進而提高課程的學(xué)習(xí)效果。

另外，針對前一次課的課后鞏固練習(xí)和作業(yè)，教師可借助課堂派的數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能，在課上的前階段進行課堂講解，主要講解錯誤率較高的習(xí)題。通過這部分內(nèi)容的講授，不僅可以對學(xué)生的錯題進行解惑，而且能夠做到課前回顧和知識的承前啟后。

（3）課后階段

課后是學(xué)生鞏固所學(xué)知識的重要階段，也是教師了解總結(jié)學(xué)生掌握情況的關(guān)鍵時機。教師每次課后會通過課堂派下發(fā)在線習(xí)題測試或在線作業(yè)，其截止時間一般設(shè)為下次上課的前一天，以便教師提前分析和準備。其中，在線測試習(xí)題主要針對理論知識點和計算題較多的章節(jié)設(shè)置，比如KMP算法的next數(shù)組計算、特殊矩陣的壓縮存儲地址計算、棧的出棧序列推算、圖的基本概念等。其題型主要分為選擇題、填空題和判斷題。課堂派可對這三類題型進行自動判題，同時統(tǒng)計每道題目的正確率以及學(xué)生答題的情況。學(xué)生提交之后亦可立即查看自己的完成情況。在線作業(yè)則主要面向需要推演解題過程的知識點，如哈夫曼樹的構(gòu)建、二叉樹性質(zhì)的證明、關(guān)鍵路徑的計算、排序算法的每趟結(jié)果輸出等。學(xué)生可通過電子文檔或紙質(zhì)書寫后拍照上傳課堂派完成此類作業(yè)，教師再借助該平臺的批閱功能對學(xué)生的作業(yè)進行評閱和批注，完成之后學(xué)生能夠在線查看作業(yè)評語。通過課后練習(xí)和作業(yè)實施，學(xué)生可以及時復(fù)習(xí)鞏固和查缺補漏，教師能夠?qū)崟r了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。

2.2? 學(xué)生學(xué)習(xí)過程考核

由于近年來計算機相關(guān)專業(yè)的就業(yè)形勢較好，這些專業(yè)的學(xué)生人數(shù)逐漸增多。因此，大班教學(xué)，教師難以全面掌握學(xué)生的平時表現(xiàn)，故而無法較為客觀地評定其平時成績。為了較好地對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程進行評價，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程將結(jié)合課堂派上的數(shù)據(jù)，把平時成績設(shè)置成由考勤（10%）、課前預(yù)習(xí)完成得分（15%）、預(yù)習(xí)測驗得分（15%）、星星獎勵得分（20%）、在線練習(xí)得分（20%）和在線作業(yè)得分（20%）等六大部分組成。其中，考勤由課堂派的簽到功能完成;課前預(yù)習(xí)完成得分由學(xué)習(xí)時長和學(xué)習(xí)狀態(tài)綜合評判;預(yù)習(xí)測驗得分和在線練習(xí)得分則是根據(jù)課堂派自動評卷功能加以換算計分;星星獎勵是由學(xué)生平時課堂回答問題積累所得，計分時再根據(jù)比例換算;在線作業(yè)得分是由教師對每次作業(yè)的評閱獲得。

3? 教學(xué)效果分析

2019年筆者在計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)開展基于課堂派的線上和線下混合教學(xué)模式，結(jié)合學(xué)生對教師和課程的評教，在學(xué)期結(jié)束后與2018年的普通教學(xué)班級進行對比，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)資源、教學(xué)管理、教學(xué)方法、教學(xué)效果等方面的認可度均是前者好于后者，詳見圖2。另外，通過圖3可得，采用本文所提教學(xué)方法的課程班的期中和期末成績也好于普通教學(xué)的課程班。因此，從一定程度上可反映出該教學(xué)模式初具成效。

4? 結(jié)束語

將課堂派作為教學(xué)輔助平臺，采用線上和線下融合的教學(xué)模式，有助于學(xué)生完全融入整個教學(xué)過程。學(xué)生的學(xué)習(xí)將不再受限于上課的時間和地點，可以隨時隨地進行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的學(xué)習(xí)，為此有效解決課時不足帶來的困境。課堂派功能的多樣性也使得學(xué)習(xí)變得更加有趣生動，教學(xué)方法更加豐富多彩，學(xué)生與教師的雙向交流更加順暢。從教學(xué)實施過程來看，這種教學(xué)改革方法能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，增強課堂的教學(xué)成效，提升課程的教學(xué)效果。

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