王夢菊 李 儉 郭川軍

（哈爾濱金融學(xué)院 黑龍江哈爾濱 150000）

21世紀(jì)以來，隨著AI技術(shù)的發(fā)展，高等教育面對新型教學(xué)場景、教學(xué)對象的較強(qiáng)個性化需求、多學(xué)科知識融合和計算思維的推廣普及等新的變化，高校教師亟需改變傳統(tǒng)教學(xué)模式、創(chuàng)新教學(xué)方法以應(yīng)對復(fù)雜多變的教育教學(xué)環(huán)境和專業(yè)能力的新要求?，F(xiàn)代高等教育課堂教學(xué)變革的重要一環(huán)是針對現(xiàn)存問題中的痛點，找到適合現(xiàn)代大學(xué)生發(fā)展的教學(xué)良方。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是計算機(jī)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是計算機(jī)課程體系中的核心課程之一。該課程所介紹的數(shù)據(jù)的各種邏輯結(jié)構(gòu)、存儲結(jié)構(gòu)及相關(guān)的算法既是程序設(shè)計的基礎(chǔ)（特別是非數(shù)值程序設(shè)計的基礎(chǔ)），又是設(shè)計和實現(xiàn)系統(tǒng)軟件及大型應(yīng)用軟件的重要基礎(chǔ)。學(xué)好數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是提高編程能力、更好地理解其他計算機(jī)類課程知識進(jìn)而提升計算機(jī)類專業(yè)能力的重要因素。因此，查找教學(xué)痛點并找到解決對策對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)創(chuàng)新有重要意義。

一、Al背景下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)痛點分析

（一）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)容豐富、知識體系龐大，學(xué)后忘前

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)要求是學(xué)會分析研究計算機(jī)加工的數(shù)據(jù)對象的特征。在面對一個非數(shù)值的應(yīng)用問題時，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)對軟件進(jìn)行評價的基本標(biāo)準(zhǔn)，選擇最佳的邏輯結(jié)構(gòu)、存儲結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的算法。從而使學(xué)生逐步掌握編寫執(zhí)行速度快、占用空間少、可靠性高、可讀性好的程序設(shè)計方法和技巧。這就要求學(xué)生熟知數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念，熟悉各種邏輯結(jié)構(gòu)和存儲結(jié)構(gòu)的特點，并且熟練運用各種基本算法。但數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)容十分豐富，概念繁多且易混淆，算法較先行課程“程序語言設(shè)計”相對更加復(fù)雜。初學(xué)者往往感到知識點體系混亂、學(xué)后忘前，難以建立清晰的全局視野。

（二）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法繁多、過程復(fù)雜、極易混淆，自學(xué)困難

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中涉及三種邏輯結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步細(xì)分為線性表、棧、隊列、串、數(shù)組、廣義表、樹、二叉樹、圖；四種存儲結(jié)構(gòu)為順序、鏈?zhǔn)?、索引和散列。同一種邏輯結(jié)構(gòu)可以采用不同的存儲結(jié)構(gòu)，不同的邏輯結(jié)構(gòu)也可以采用同一種存儲結(jié)構(gòu)，但這不只是簡單的排列組合，根據(jù)某種邏輯結(jié)構(gòu)特點采用的存儲結(jié)構(gòu)實現(xiàn)大不相同。比如：循環(huán)鏈表、二叉鏈表都是鏈?zhǔn)酱鎯ΓY(jié)構(gòu)大不相同。這使得數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的算法更加復(fù)雜繁多，同時多種算法在名稱、過程上極易混淆。以上因素使得該課程課后復(fù)習(xí)或自學(xué)相對困難。

（三）“學(xué)此何用？”

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)容理論性強(qiáng)，對于學(xué)習(xí)計算機(jī)專業(yè)不久的學(xué)生而言，較難體會課程的應(yīng)用價值，常常質(zhì)疑“學(xué)這個有什么用？”。對此疑問的回答、指出學(xué)以致用的方向，有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)動力。尤其在面對復(fù)雜艱澀的知識時，更需要持續(xù)的意志力，解決此問題就變得更加迫切。

（四）手機(jī)分散課堂注意力

隨著個人電子產(chǎn)品的普及和APP功能的豐富，廣闊學(xué)習(xí)平臺和海量學(xué)習(xí)資源為學(xué)生學(xué)習(xí)帶來了便捷，但是學(xué)生對手機(jī)的過分依賴和不合理利用也成為了影響學(xué)習(xí)的不利因素。課堂上看手機(jī)成為降低抬頭率的主要因素。在尊重學(xué)生的前提下，如何將學(xué)生的注意力拉回課堂，如何利用手機(jī)功能為教學(xué)助力、化弊為利，成為關(guān)系到教學(xué)質(zhì)量亟待解決的問題。

（五）學(xué)習(xí)持續(xù)力差

任何知識的學(xué)習(xí)都需要專注和持續(xù)的意志，特別是對于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這樣內(nèi)容豐富的課程，但學(xué)習(xí)的持續(xù)力卻一直是大多數(shù)學(xué)生所欠缺的。而且由于受到各種電子設(shè)備的影響，筆記碎片化、短時效注意力現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，學(xué)生的持續(xù)學(xué)習(xí)能力也表現(xiàn)出弱化趨勢。

（六）忽視課堂筆記

大多數(shù)學(xué)生沒有意識到做課堂筆記的重要性和實用性，有的學(xué)生甚至根本不做筆記，這與個人電子設(shè)備的普及有著很大關(guān)系。手機(jī)拍照代替手寫記錄，但零散的照片很難作為課后復(fù)習(xí)的資料。PPT課件是教師的教案展現(xiàn)，不能替代學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)梳理后的筆記。課堂筆記不僅僅是對教師課堂教學(xué)的簡單記錄，而是學(xué)生對講授知識進(jìn)行理解分析后的整理，成為被咀嚼過的個性化知識體系，這對于學(xué)習(xí)的深入和鞏固至關(guān)重要。

二、Al背景下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)痛點對策

對于上述痛點，分別采用如下對策。

（一）采用“對分課堂”，實現(xiàn)“知識內(nèi)化”

復(fù)旦大學(xué)心理學(xué)教授張學(xué)新提出的“對分課堂”教學(xué)模式，于2014年在復(fù)旦大學(xué)本科課程上初試成功。至今，已在全國高校廣泛實踐，獲得高度認(rèn)可。該模式通過把課堂時間一分為二，一半留給教師講授，一半留給學(xué)生進(jìn)行討論。在講授和討論之間引入內(nèi)化環(huán)節(jié)，使學(xué)生對講授內(nèi)容進(jìn)行吸收之后進(jìn)行討論，通過對講授與討論的有機(jī)整合，實現(xiàn)“教法”與“學(xué)法”的對立統(tǒng)一。因此，“對分課堂”教學(xué)模式的實質(zhì)和目的是“知識內(nèi)化”[1]。

分析“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”中各類知識點的特征，結(jié)合教學(xué)實踐，采用“對分課堂”的理念，進(jìn)行如下教學(xué)設(shè)計。

對于概念，運用對分課堂和翻轉(zhuǎn)課堂的理念，使學(xué)生識記于腦、內(nèi)化于心、運用自如。初識概念，采用教材定義；記憶、運用后，在本節(jié)或本章末，請學(xué)生用通俗的語言向非專業(yè)的學(xué)生或低年級的學(xué)生介紹此概念，教師點評。即完成四大環(huán)節(jié)：“講授（教師）-內(nèi)化（學(xué)生）-運用（學(xué)生）-介紹（學(xué)生）-點評（教師）”，實現(xiàn)“對分課堂”。

對于算法，采用“講授（教師）-作業(yè)/練習(xí)（學(xué)生）-分組討論（學(xué)生）-共性問題解答（教師）”實現(xiàn)對分課堂。除“講授”外，其他三個環(huán)節(jié)可采用雨課堂、智慧樹等線上平臺，依據(jù)不同章節(jié)的教學(xué)需求，安排在課上或課后進(jìn)行。方便對學(xué)生答案進(jìn)行統(tǒng)計，針對共性問題，教師解答。節(jié)省教學(xué)時間、促進(jìn)師生互動、提高教學(xué)效果。

（二）線上模塊化視頻題集，實現(xiàn)“以學(xué)為中心”

算法的求解是一個動態(tài)過程，傳統(tǒng)紙質(zhì)教材的求解過程圖示無法呈現(xiàn)動態(tài)過程的所有細(xì)節(jié)，具有很大的局限性。針對每個算法，錄制一個求解過程的微視頻。短小簡潔，在釘釘、微信等即時通信平臺即可發(fā)布，形成模塊化，作為線上教學(xué)資源。學(xué)生可根據(jù)自身的學(xué)習(xí)需求，隨時隨地通過線上教學(xué)視頻學(xué)習(xí)某個算法；通過暫停、快進(jìn)，調(diào)整視頻速度，與學(xué)生的接受能力相匹配，促進(jìn)自主學(xué)習(xí)。

（三）“問題導(dǎo)向”明確學(xué)習(xí)方向、“創(chuàng)設(shè)情境”激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

以“問題導(dǎo)向”設(shè)計教學(xué)流程：“應(yīng)用問題舉例（教師）-討論解決辦法（學(xué)生）-歸納原理/學(xué)習(xí)理論（教師/學(xué)生）-探索其他應(yīng)用（學(xué)生）”。使學(xué)生在實際應(yīng)用價值的牽引下，學(xué)習(xí)理論知識，為后面的深入學(xué)習(xí)明確方向。

課程中創(chuàng)設(shè)“城市規(guī)劃”等情景和名人故事，使學(xué)生身臨其境，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。

（四）將手機(jī)轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)工具，化弊為利

學(xué)生使用手機(jī)登錄“雨課堂”，線上回答問題，實現(xiàn)課堂師生互動。與傳統(tǒng)的課上提問相比，有如下優(yōu)勢：在短時間內(nèi)，全體學(xué)生都能參與，既節(jié)省課堂教學(xué)時間又能全員參與師生互動；能夠?qū)崟r統(tǒng)計，方便教師及時掌握學(xué)情，采取對策。

學(xué)生使用手機(jī)在智慧教室投屏，進(jìn)行小組間討論。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的綜合題，大多需要畫圖解決，且大多答案不唯一，由學(xué)生自主地將各小組討論結(jié)果手機(jī)投屏，方便學(xué)生展示討論成果，提高學(xué)習(xí)熱情。

（五）構(gòu)建線上學(xué)習(xí)共同體，促進(jìn)學(xué)習(xí)持續(xù)性

大學(xué)學(xué)習(xí)更多地需要學(xué)生自主學(xué)習(xí)，在互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)迅速發(fā)展的背景下，教與學(xué)的時空限制得以突破，學(xué)生獲取知識的渠道更具多樣性和靈活性，線上學(xué)習(xí)成為高校學(xué)生的重要學(xué)習(xí)方式[2]。

但大多數(shù)學(xué)生在線上自主學(xué)習(xí)時的學(xué)習(xí)持續(xù)性較弱。人類是社群動物，需要在人與人之間的互動溝通中構(gòu)建起對自己的認(rèn)知，理解自己的價值。學(xué)習(xí)領(lǐng)域的研究表明，學(xué)習(xí)環(huán)境以及學(xué)生間互動和師生間互動，是幫助學(xué)生塑造人格，并且建立社會屬性的重要元素，對促進(jìn)學(xué)習(xí)的持續(xù)性大有幫助。

借助QQ、微信、釘釘?shù)染€上平臺構(gòu)建學(xué)習(xí)社區(qū)，可以更好地為學(xué)生提供互聯(lián)網(wǎng)平臺上良好的學(xué)習(xí)交互服務(wù)，激發(fā)其自我效能感，促進(jìn)交互行為的產(chǎn)生與轉(zhuǎn)化。在虛擬空間中布置作業(yè)、答疑、點評，與學(xué)生進(jìn)行實時溝通，構(gòu)建“師生討論”和“生生討論”的學(xué)習(xí)共同體。同時分析互聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)環(huán)境下學(xué)生社會交互行為的影響因素及其內(nèi)在效應(yīng)關(guān)系，從提高激發(fā)學(xué)生交互內(nèi)在動力的角度出發(fā)，考慮交互意愿、教師支持、學(xué)習(xí)支持、感知有用性、感知易用性、自我效能感等因素，設(shè)計適當(dāng)?shù)囊苿訉W(xué)習(xí)交互活動。同時，構(gòu)建以學(xué)生為中心的移動學(xué)習(xí)交互服務(wù)，提升學(xué)習(xí)交互服務(wù)質(zhì)量，促進(jìn)移動學(xué)習(xí)環(huán)境下學(xué)生學(xué)習(xí)交互行為的形成與發(fā)展，從而提高學(xué)習(xí)持續(xù)性。

（六）加強(qiáng)過程評價，重視課堂筆記

課堂筆記即是學(xué)生進(jìn)行復(fù)習(xí)時的記憶工具，也是對教師課堂教學(xué)的認(rèn)識和提煉，亦是對學(xué)生課堂學(xué)習(xí)思路的整理。條理清晰的筆記需要對課堂知識的梳理總結(jié)，有助于鞏固所學(xué)知識點，更利于對聽課時的疑惑和靈感進(jìn)行記錄，以便課后解決。因此，在評價體系上加入課堂筆記的評價，月末學(xué)生互評，期中期末教師評閱，取平均值作為課程總成績的10%，評選優(yōu)秀筆記進(jìn)行展示，組織學(xué)生進(jìn)行筆記記錄心得交流，有效督促學(xué)生記錄課堂筆記。

三、結(jié)束語

任何形式的教學(xué)都離不開設(shè)計精良的教案。而“知識組織清晰、重點突出”是好教案的重要特點。為此，本課程教案圍繞“全局概述—三大數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)—兩大算法”這條主線展開設(shè)計，力求知識體系清晰完整；通過對各章中的重點、難點及總結(jié)性知識點進(jìn)行提煉，使學(xué)生易于抓住重點，便于學(xué)習(xí)。講授中，參照知識模塊的獨立性和相關(guān)性設(shè)計教學(xué)案例和應(yīng)用問題，促進(jìn)學(xué)生對現(xiàn)行課程知識點的反思，并為后續(xù)課程知識的理解打基礎(chǔ)，從而有利于專業(yè)知識全局視野的建立。