劉 丹，姚舒文，徐洪華，隋 欣，呂文靜，李 莉

（1.長(zhǎng)春理工大學(xué)，吉林長(zhǎng)春130022；2.吉林省教育學(xué)院，吉林長(zhǎng)春130022）

新冠肺炎疫情防控期間，為了落實(shí)“停課不停學(xué)、停課不停教”，全國(guó)各高校開啟了史無(wú)前例的大規(guī)模線上教學(xué)活動(dòng)?！稊?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》課程的培養(yǎng)目標(biāo)是通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法的系統(tǒng)學(xué)習(xí)與研究，理解和掌握各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及相關(guān)算法，培養(yǎng)對(duì)算法的計(jì)算復(fù)雜性進(jìn)行正確分析的能力，為獨(dú)立地設(shè)計(jì)算法和對(duì)給定算法進(jìn)行復(fù)雜性分析奠定堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。筆者結(jié)合多年授課經(jīng)驗(yàn)及學(xué)生調(diào)研報(bào)告，發(fā)現(xiàn)教學(xué)過(guò)程中普遍存在下列問(wèn)題：課程本身存在課程內(nèi)容抽象、理論性強(qiáng)等特點(diǎn)。例如，課程中涉及的抽象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生具有一定的抽象思維及數(shù)理邏輯，難度較大?！稊?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》是學(xué)科基礎(chǔ)課，注重各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法的實(shí)踐操作。實(shí)踐環(huán)節(jié)的設(shè)置有利于提高學(xué)生動(dòng)手能力及加強(qiáng)其對(duì)基本原理的理解。但在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生進(jìn)行上機(jī)操作時(shí)常常出現(xiàn)動(dòng)手能力弱、實(shí)踐能力不足的情況。授課課程課時(shí)有限，導(dǎo)致一方面，課程內(nèi)容多且雜，但課堂學(xué)時(shí)有限使得學(xué)生無(wú)法在課堂上完全有效的吸收課程知識(shí)；另一方面，我國(guó)的高等教育仍普遍是大班授課制，每一堂課有一百人左右，教師在課堂上無(wú)法做到及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握每名學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。

針對(duì)上述問(wèn)題，又結(jié)合疫情時(shí)期教學(xué)面臨的新情況，課程組對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行了改革，設(shè)計(jì)出“線上”自主學(xué)習(xí)與“線下”授課相結(jié)合的OAL-OT（Online Autonomous Learning and Offline Teaching）教學(xué)模式。OAL-OT教學(xué)模式一方面注重信息技術(shù)與課程的整合，將信息技術(shù)作為教育信息化的有效抓手；另一方面注重課程理論及實(shí)踐的雙向加強(qiáng)。在教學(xué)實(shí)施過(guò)程中，分為“線上”、“線下”兩個(gè)部分。在線上，教師運(yùn)用雨課堂、Blackboard學(xué)習(xí)平臺(tái)及虛擬實(shí)驗(yàn)工廠等，為學(xué)生推薦學(xué)習(xí)資料，實(shí)現(xiàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)及實(shí)踐練習(xí)；在線下，教師靈活運(yùn)用雨課堂及騰訊課堂，有效開展課堂教學(xué)工作。通過(guò)二者的有機(jī)結(jié)合，不僅解決了疫情時(shí)期無(wú)法開展課堂教學(xué)的難題，同時(shí)能夠有效加深學(xué)生對(duì)課程知識(shí)點(diǎn)的理解與掌握，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)獨(dú)立思考，提高了團(tuán)隊(duì)協(xié)作及代碼編寫的能力，拓展了傳統(tǒng)課堂教學(xué)，彌補(bǔ)了課時(shí)有限等問(wèn)題。

一、線上授課的課前準(zhǔn)備工作

（一）做好心理工作，直面新冠肺炎疫情。突然爆發(fā)的新冠肺炎疫情，給全國(guó)各大高校造成了巨大影響，學(xué)生無(wú)法返校學(xué)習(xí)。各高校按照教育部提出的“停課不停學(xué)、停課不停教”工作思路，開展線上教學(xué)活動(dòng)。學(xué)生首次面對(duì)如此大規(guī)模的線上學(xué)習(xí)，突然從面對(duì)面聽課改為線上學(xué)習(xí)會(huì)存在一定問(wèn)題。如何使學(xué)生做好心理準(zhǔn)備，輔助學(xué)生做好角色轉(zhuǎn)換，讓學(xué)生能夠不受疫情影響全身心投入線上學(xué)習(xí)，是教師們必須要解決的首要問(wèn)題。

（二）了解實(shí)際情況，保障線上教學(xué)順利實(shí)施。為了保障線上教學(xué)質(zhì)量，首先要確保線上教學(xué)活動(dòng)的順利實(shí)施。在開展線上授課之前，教師需要進(jìn)行摸底排查，了解學(xué)生的實(shí)際情況，確認(rèn)其是否具備線上學(xué)習(xí)的條件及環(huán)境。這些學(xué)生有來(lái)自城市的、鄉(xiāng)鎮(zhèn)的，家里有一孩的、兩孩的，家中有電腦的、沒(méi)有電腦的等等情況。在開課之前，教師需一一對(duì)學(xué)生的基本情況進(jìn)行了解，才能全面掌握學(xué)生線上學(xué)習(xí)環(huán)境、設(shè)施等覆蓋情況，及時(shí)給予學(xué)生需要的幫助。

（三）開展學(xué)情分析，確保線上教學(xué)質(zhì)量。線上教學(xué)與傳統(tǒng)課堂區(qū)別較大，師生都面臨著巨大的挑戰(zhàn)。在線上教學(xué)過(guò)程中，教師看不見學(xué)生，僅通過(guò)各種學(xué)習(xí)平臺(tái)生成的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。疫情期間，大量的教學(xué)平臺(tái)、教學(xué)工具、教學(xué)軟件等迅速出現(xiàn)。因此，為確保線上教學(xué)質(zhì)量，真正實(shí)現(xiàn)“標(biāo)準(zhǔn)不降低、效果不打折”，選擇恰當(dāng)?shù)男畔⒓夹g(shù)工具及教學(xué)平臺(tái)是十分重要的。在選擇教學(xué)平臺(tái)及工具之前，應(yīng)開展學(xué)情分析，盡量選擇學(xué)生們能夠熟練駕馭的、習(xí)慣的學(xué)習(xí)平臺(tái)及教學(xué)工具。

二、線上教學(xué)平臺(tái)及工具

（一）智慧教學(xué)工具——雨課堂。線上課堂，如果教師不能及時(shí)掌握學(xué)生是否按時(shí)進(jìn)入課堂、是否認(rèn)真聽講，不能實(shí)時(shí)掌握學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度、學(xué)習(xí)狀態(tài)，那么教學(xué)質(zhì)量是無(wú)法保障的。本學(xué)期課程組選用了智慧教學(xué)工具雨課堂?！坝暾n堂”是清華大學(xué)和學(xué)堂在線共同推出的新型智慧教學(xué)解決方案。它僅需利用PPT、微信小程序和公眾號(hào)，不需額外安裝其他軟件便實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)資料推送、課堂互動(dòng)、全景教學(xué)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)等功能，為師生交流提供了一個(gè)較好的互動(dòng)平臺(tái)。具體應(yīng)用過(guò)程如下：

1.在課前，教師通過(guò)網(wǎng)頁(yè)端登錄雨課堂，制作與課程相關(guān)的資料、課件及習(xí)題并發(fā)布到相應(yīng)的教學(xué)班級(jí)中，為學(xué)生提供預(yù)習(xí)材料，學(xué)生通過(guò)微信小程序即可收到相關(guān)的學(xué)習(xí)信息提示消息。該種方式便于學(xué)生開展有目標(biāo)的課前自主預(yù)習(xí)活動(dòng)及了解課程重點(diǎn)難點(diǎn)，便于教師開展有深度的課堂教學(xué)活動(dòng)，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。

2.在課上，雨課堂設(shè)有彈幕、投稿等功能，學(xué)生可以實(shí)時(shí)針對(duì)課上及自學(xué)預(yù)習(xí)時(shí)不懂的地方通過(guò)匿名的方式發(fā)起彈幕進(jìn)行提問(wèn)。教師可以依據(jù)學(xué)生們的反饋，及時(shí)對(duì)教學(xué)進(jìn)度進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)，教師上課的PPT會(huì)通過(guò)移動(dòng)端實(shí)時(shí)共享至學(xué)生的手機(jī)微信端，便于學(xué)生學(xué)習(xí)查看，避免學(xué)生手抄寫筆記錯(cuò)過(guò)教師所講授內(nèi)容。

3.在課后，教師通過(guò)雨課堂發(fā)布測(cè)試題以檢測(cè)學(xué)生上課的學(xué)習(xí)情況，以便對(duì)下次授課內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整；同時(shí)發(fā)布復(fù)習(xí)資料便于學(xué)生對(duì)課上所學(xué)內(nèi)容及時(shí)進(jìn)行鞏固復(fù)習(xí)，加深記憶。

4.雨課堂中所有學(xué)生的行為記錄，包括課前預(yù)習(xí)情況、上課課件收藏人數(shù)、到課人數(shù)、習(xí)題得分、瀏覽時(shí)長(zhǎng)等數(shù)據(jù)均會(huì)在雨課堂中留有記錄，教師登錄雨課堂即可查看學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，便于對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)掌握。

5.通過(guò)雨課堂可設(shè)置單選題、多選題等多種測(cè)試題型，學(xué)生可在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行作答。教師可以依據(jù)學(xué)生作答結(jié)果，及時(shí)掌握學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的掌握情況，并以此為依據(jù)，優(yōu)化教學(xué)過(guò)程。

（二）教學(xué)資源平臺(tái)——Blackboard學(xué)習(xí)平臺(tái)。順利開展線上教學(xué)的第二要素，建立數(shù)字化教學(xué)資源信息平臺(tái)。本課程組于2014年建立了《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》網(wǎng)絡(luò)課程，并將課程的教學(xué)資源發(fā)布在Blackboard學(xué)習(xí)平臺(tái)。Blackboard平臺(tái)是美國(guó)Blackboard公司研發(fā)的“教”與“學(xué)”集成的在線教學(xué)管理平臺(tái)。教師可以通過(guò)該平臺(tái)發(fā)布關(guān)于課程的視頻、音頻等學(xué)習(xí)資料，學(xué)生登錄該平臺(tái)即可查看所學(xué)課程及相應(yīng)的課程學(xué)習(xí)資源。課題組將全課程資源包括講解視頻、課后習(xí)題及課程講義等全部整合到Blackboard平臺(tái)上，方便學(xué)生實(shí)時(shí)進(jìn)行查看學(xué)習(xí)。學(xué)生有疑問(wèn)均可在平臺(tái)上留言與教師進(jìn)行交流溝通，教師也可在平臺(tái)上查看到學(xué)生對(duì)課程資源的學(xué)習(xí)情況。這種方便快捷的教學(xué)管理平臺(tái)，將學(xué)習(xí)資源進(jìn)行統(tǒng)一整合，減少學(xué)生查找資料時(shí)間，便于學(xué)生隨時(shí)隨地開展有效的學(xué)習(xí)活動(dòng)。

（三）課程實(shí)驗(yàn)平臺(tái)——虛擬實(shí)驗(yàn)工廠。在專業(yè)培養(yǎng)方案中，《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》設(shè)置了實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。在以往的教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生需要進(jìn)入專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，在計(jì)算機(jī)上運(yùn)用C++、Java等高級(jí)編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)相應(yīng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法。本學(xué)期由于受到疫情的影響無(wú)法開展有效的實(shí)踐活動(dòng)，但《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》這門學(xué)科基礎(chǔ)課涉及了多種經(jīng)典數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。因此學(xué)生通過(guò)課程實(shí)驗(yàn)實(shí)踐的鍛煉，有利于加強(qiáng)對(duì)抽象數(shù)據(jù)類型及相關(guān)基礎(chǔ)操作的理解和提高自身的動(dòng)手能力。

為了克服學(xué)生家中無(wú)計(jì)算機(jī)、無(wú)法完全理解實(shí)驗(yàn)原理等問(wèn)題，課程組引入虛擬實(shí)驗(yàn)工廠。虛擬實(shí)驗(yàn)工廠是北京理工大學(xué)國(guó)家級(jí)大學(xué)計(jì)算機(jī)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心與理工科惠科技發(fā)展有限公司聯(lián)合推出的一款支持在線虛擬實(shí)驗(yàn)的教學(xué)支持平臺(tái)。通過(guò)該虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)程序執(zhí)行可視化。算法是程序設(shè)計(jì)的核心，了解其背后的原理尤其重要。只有了解程序執(zhí)行過(guò)程中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理的過(guò)程，才能有效幫助學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)抽象數(shù)據(jù)類型深入理解，這對(duì)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)高級(jí)設(shè)計(jì)語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)算法有積極的促進(jìn)作用。上機(jī)實(shí)驗(yàn)既加深了學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)概念和算法的理解，也是從理論到現(xiàn)實(shí)的升華。學(xué)生在操作時(shí)，在左側(cè)界面輸入程序填空，程序每執(zhí)行一步，在右側(cè)窗口顯示每一步在虛擬內(nèi)存中的變化。以結(jié)構(gòu)體變量的存儲(chǔ)為例，其演示過(guò)程如圖1所示。

圖1虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

同時(shí)，針對(duì)每一章節(jié)布置線下實(shí)驗(yàn)作業(yè)，以小組的形式進(jìn)行討論，并實(shí)現(xiàn)編程，最終以實(shí)驗(yàn)報(bào)告的形式進(jìn)行上交以及匯報(bào)。教師對(duì)小組上交的報(bào)告進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，評(píng)選出優(yōu)秀作品對(duì)其進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

三、OAL-OT混合式教學(xué)模式

由于傳統(tǒng)教學(xué)模式無(wú)法滿足疫情期間線上教學(xué)產(chǎn)生的新教學(xué)需求，課程組將信息技術(shù)與課程理論及實(shí)踐雙向整合，提出OAL-OT混合式教學(xué)模式，借助線上學(xué)習(xí)資源，為學(xué)生打造了“課前預(yù)習(xí)—課上理解—課下復(fù)習(xí)”的靈活學(xué)習(xí)機(jī)制，注重培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。OAL-OT混合式教學(xué)模式注重信息技術(shù)與課程整合，無(wú)論“線上”、“線下”均將信息技術(shù)貫穿至各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中，使其成為促進(jìn)、激勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的有效工具。

線上教學(xué)主要依托雨課堂、Blackboard平臺(tái)等網(wǎng)上教學(xué)平臺(tái)，教師發(fā)布相應(yīng)的學(xué)習(xí)資料，學(xué)生開展自主在線學(xué)習(xí)。例如，在課前，教師通過(guò)雨課堂及Blackboard學(xué)習(xí)平臺(tái)發(fā)布課程相應(yīng)的視頻、音頻等多種形式的預(yù)習(xí)資料及測(cè)試題，規(guī)定時(shí)間要求學(xué)生做好自學(xué)工作，便于開展課上教學(xué)，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。同時(shí)，為提高學(xué)生動(dòng)手能力，引入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，加深學(xué)生對(duì)抽象知識(shí)的理解；在課后教師通過(guò)雨課堂發(fā)布課程的學(xué)習(xí)資料及測(cè)試題，便于學(xué)生及時(shí)進(jìn)行復(fù)習(xí)鞏固，同時(shí)便于教師檢測(cè)學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)情況。

圖2 OAL-OT混合式教學(xué)模式

受疫情影響，線下教學(xué)主要采用騰訊課堂結(jié)合雨課堂同步“直播”來(lái)模擬在校課堂教學(xué)活動(dòng)。騰訊課堂為師生間交流提供“場(chǎng)所”；雨課堂播放PPT課件模擬“黑板”，兩個(gè)平臺(tái)均具有在線簽到功能，實(shí)現(xiàn)實(shí)名考勤。在教學(xué)過(guò)程中，教師通過(guò)課前學(xué)生在線上學(xué)習(xí)平臺(tái)進(jìn)行的自學(xué)活動(dòng)記錄、測(cè)試成績(jī)等反饋信息來(lái)對(duì)線下教學(xué)活動(dòng)的課堂內(nèi)容及教學(xué)進(jìn)度進(jìn)行調(diào)整，突出重點(diǎn)和難點(diǎn)。同時(shí)在課上引入分組討論式、互動(dòng)式教學(xué)方法并將動(dòng)畫模擬與多媒體教學(xué)優(yōu)化組合，探索各類案例的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，旨在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，以提高學(xué)生的探究學(xué)習(xí)興趣。

四、符合線上教學(xué)特征的課程評(píng)價(jià)方式

在我校2018版課程大綱中，原有的課程評(píng)價(jià)主要包括期末考試和平時(shí)成績(jī)，其中期末考試占了70%的比重，然而線上教學(xué)，無(wú)法依據(jù)期末考試評(píng)判學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。因此，在疫情期間將課程大綱進(jìn)行調(diào)整，學(xué)生的最終成績(jī)由過(guò)程性評(píng)價(jià)成績(jī)和終結(jié)性評(píng)價(jià)成績(jī)來(lái)決定。根據(jù)我校學(xué)生特點(diǎn)及學(xué)情分析，兩者比例設(shè)定為6：4。其中，過(guò)程性評(píng)價(jià)成績(jī)主要包括學(xué)生登錄雨課堂網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析情況、教師發(fā)布的線上線下作業(yè)完成情況、在虛擬實(shí)驗(yàn)工廠的實(shí)驗(yàn)完成度以及小組的實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成和匯報(bào)情況這幾部分組成；終結(jié)性評(píng)價(jià)成績(jī)主要由學(xué)生的期末考試成績(jī)決定。改進(jìn)后的課程評(píng)價(jià)方式能體現(xiàn)出學(xué)生學(xué)習(xí)的薄弱環(huán)節(jié)和不足之處，以此為依據(jù)，有利于學(xué)生有目標(biāo)地開展自主學(xué)習(xí)，并且便于教師有針對(duì)性地進(jìn)行教學(xué)、輔導(dǎo)和答疑。

通過(guò)對(duì)我校應(yīng)用OAL-OT混合式教學(xué)模式授課專業(yè)學(xué)生的本學(xué)期學(xué)習(xí)成績(jī)分析發(fā)現(xiàn)，學(xué)生成績(jī)明顯提高；學(xué)生對(duì)該教學(xué)模式的問(wèn)卷調(diào)查顯示，約有93%的學(xué)生表示對(duì)該教學(xué)模式持認(rèn)可態(tài)度。由此可見，本文所提出的OAL-OT混合式教學(xué)模式對(duì)高校教學(xué)工作有著積極促進(jìn)作用。該教學(xué)模式不僅適用于疫情期間的高校教學(xué)，對(duì)后疫情時(shí)代下的教學(xué)形態(tài)，也提出了新思路。

五、結(jié)語(yǔ)

在疫情面前，高校教學(xué)工作面臨著新的挑戰(zhàn)。本文通過(guò)多種現(xiàn)代信息技術(shù)的有機(jī)融合，形成有效的教學(xué)模式。本學(xué)期的教學(xué)工作不僅沒(méi)有受到疫情的影響，反而由于靈活運(yùn)用雨課堂、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)等智慧教學(xué)工具，使抽象理論知識(shí)更加具體化、形象化，易于學(xué)生理解和掌握，從而取得更好的學(xué)習(xí)效果。通過(guò)線上線下混合式教學(xué)模式的探索與應(yīng)用，不僅有效提升了學(xué)生的課堂參與度，還培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和探究思考問(wèn)題能力。

1.2.1 手術(shù)器械 采用德國(guó)STORZ公司生產(chǎn)的外鞘直徑9 mm的持續(xù)灌流手術(shù)宮腔鏡，膨?qū)m壓力100～120 mmHg, 膨?qū)m液流速100～120 ml/min,切割功率60～80 W,電凝功率35～50 W。灌流液為5%甘露醇液。