王宇英

（桂林電子科技大學計算機與信息安全學院，廣西 桂林 541004）

課程改革是教學改革落實的“最后一公里”，先進的教育理念、教學內容必須通過課程改革的落實才能作用在學生身上[1]。傳統(tǒng)的聽講式教學由于實施簡單而一直被廣泛應用。隨著信息技術的發(fā)展、學生學習要求的提高，“聽講式”教學備受質疑。近年來興起的線上教學、線上線下混合教學是對傳統(tǒng)教學方式的一個改革探索。計算機類課程理論與實際應用要求都較高，傳統(tǒng)教學模式下，學生普遍反映能做題但動手難[2]。課程組基于學習金字塔模型，在數據結構與算法課程實施了一系列教學改革，較好地提高了學生的學習效果，課程教學改革模式在本校計算機類課程進行了推廣應用，能很好地支撐實踐能力培養(yǎng)。

1 傳統(tǒng)的課程教學模式及存在的問題

大學傳統(tǒng)的課程教學模式是“課堂老師授課+課后定期輔導+實驗室實驗”，傳統(tǒng)教學模式主要存在以下問題[3]：

（1）學生被動學習，學習保持率低，實踐動手能力弱。

傳統(tǒng)課程教學模式屬于“聽講式”教學方法，教師單向灌輸，學生被動學習，學習保持率低，歷年教學反饋中學生普遍反映課堂知識、理論學習與課后實踐脫節(jié)，上課能聽懂但課后實際動手難，如數據結構與算法課程，學生普遍反映上課能聽懂，但課后數據結構的具體實現、操作的運用難以實現，而傳統(tǒng)的實驗以實驗室實驗為主，一方面實驗項目設計與工程問題、實際應用脫離，另一方面，實踐面臨時空約束，實踐訓練不足，算法效率、程序規(guī)范化意識不強，軟件素養(yǎng)培養(yǎng)不足。

（2）課后輔導具有被動性，無法滿足學生個性化學習要求。

教師定期線上或線下輔導，處于等待學生來答疑的狀態(tài)；而學生因為個體差異，學習要求、進度差異較大，面臨統(tǒng)一的教學進度，需要有更多形式、個性化的學業(yè)輔導。

（3）教學過程考核評價缺失，不符合OBE 理念[4]。

傳統(tǒng)課堂教師一般通過課堂提問、課后作業(yè)方式檢查學生學習效果，過程性考核評價方式單一，評價反饋不及時，不利于教師全面了解學生學習效果和教師持續(xù)改進教學。

隨著信息技術和智能設備的發(fā)展，學生利用豐富的互聯網資源隨時隨地學習成為可能，線上模式、線上線下混合教學模式逐漸走入高校[5]。但高校依然以線下課堂教學模式為主，最根本的原因是學生學習內驅力不足，自主學習能力差異較大，主動學習意識缺乏。本文基于學習金字塔模型對數據結構與算法課程教學模式進行改革，主要目標是激發(fā)學生的學習主動性和學習興趣，實現從“要我學”到“我要學”的質變。

2 課程教學模式改革思路與實踐

深度融合信息技術，提出了“研、教、學、練、測、評”六位一體課程教學新模式，包括線上線下理論教學改革、線上線下實驗教學改革和線上線下評價考核改革三方面。

（1）面向“建模能力、算法設計與優(yōu)化能力、計算思維”培養(yǎng)，基于典型問題進行教學內容的設計和重構，實施線上視頻學習，線下“理論+實踐”新型課堂教學結合的理論教學改革。

基于典型問題重構教學內容，建設線上微課教學視頻，支持學生自主線上學習。具體做法是：改變傳統(tǒng)以教材為本，按章節(jié)教學模式，建設典型數據結構的問題資源庫，同時圍繞典型問題求解對教學內容進行重構，每種數據結構的教學圍繞“問題分析-建模-算法設計-算法實現-測試-性能優(yōu)化”6 個步驟，訓練學生計算思維、建模能力和算法設計與優(yōu)化能力。

實施“理論+實踐”結合，融“講—練—測—評”于一體的新型理論課堂。數據結構與算法對解決實際問題的分析、建模和應用能力要求高，需要學生不斷實踐和訓練，根據學習金字塔模型，“做中學”和“實際演練”“教別人”和“馬上應用”兩種學習方法屬于主動學習的范疇，能達到75%-90%的學習保持率。課程組經過精心挑選，確定使用Educoder平臺作為線上實踐平臺，融“講-練-測-評”于一體的“理論+實踐”新型課堂教學模式改革方案，讓學生能做中學，馬上應用所學算法或程序設計。具體做法是：在Educoder 平臺建設典型數據結構和排序、查找等基本操作、應用實訓。課堂教學中，“教師講授，學生算法訓練，課堂測試，師生點評”多種教學活動穿插進行，學生在理論學習后即時練、即時測，教師即時評，通過測、評了解學生學習短板，教師可基于課上評測結果及時采取措施改進教學，而學生可以及時訓練，提高學習效果。通過多年實踐，“理論+實踐”新型課堂很好地解決了傳統(tǒng)理論課堂單向灌輸的問題，學生深度融入課堂教學活動，學習主動性大大提高，學習效果提升明顯，實現了從“要我學”到“我要學”的轉變，提升了學習保持率。

（2）面向“解決復雜問題能力、創(chuàng)新意識、團隊合作能力”培養(yǎng)，實施“線上基礎實驗+線下綜合實驗”結合，優(yōu)勢互補的實驗教學模式。

傳統(tǒng)實驗教學中，課內實驗學時少，課外實驗效果難以保證。課程組選擇的Educoder 平臺同時支持闖關式實驗和金幣獎勵機制，教師可以設置實驗項目的難度，從易到難，引導學生逐步深入、探討和挑戰(zhàn)實驗項目，提高學生的主動思考能力和學習積極性，讓他們進入一種“沉浸式”的實驗教學模式，提升學生學習興趣的同時打破傳統(tǒng)實驗模式的時空約束，讓學生能隨時隨地闖關，并能反復訓練，實驗教師根據平臺數據能全面掌握學生實驗時間投入、實驗難點和進度等。同時利用有限的課內實驗學時組織學生線下進行綜合實驗，通過自擬課題、組隊、答辯等環(huán)節(jié)訓練學生的團隊合作能力和解決復雜問題/實際問題的能力。

（3）為保障實驗效果，構建了生生互助輔導、教師/助教線上隨時答疑+線下定期答疑方式。

具體做法是：在高年級和同年級學生中征集志愿者作為輔導答疑者，每天晚上安排固定的闖關答疑時間和地點，為學生實驗闖關提供幫助。輔以教師、助教在課程QQ 群的隨時答疑和每周定時答疑，助力學生自主學習。

（4）基于OBE 理念，設計了全過程多維度、定量與定性結合、過程性評價與結果評價結合的評價考核模式。

以學生為中心，以課程目標達成為導向，融合MOOC、慕課堂、Educoder、線下期末考試，線上線下圍繞課程目標達成對學生的精準、量化評價，進而持續(xù)改進教學。具體做法是：建設線上測試資源，用于單元測試和綜合測試。使用慕課堂簽到和練習功能，掌握學生到課情況和課堂學習效果；使用Educoder單元測試了解學生單元學習后知識掌握情況，使用Educoder 的實訓掌握學生實際應用能力；同時使用問卷調查法收集學生對學習效果的自我評價，實現了“知識-能力”全方位過程性測試，“課前測-課堂測-課后測”，“知識點測試-單元測試-課程綜合測試”。

3 課程教學模式改革實施效果

（1）成就感驅動，學生學習投入增加，學習主動性提升。

闖關模式實訓方式，讓學生能充分感受通過關卡時的獲得感，過關時的愉悅感和成就感促使學生主動投入學習，每學期學生在線評測次數超過250 次，90%以上學生能按時完成實訓闖關、測試，學習主動性提高了。

（2）課堂活起來了，學生學習效果、能力提升明顯。

通過課上實訓，教師將算法策略分析、算法實現搬進課堂，學生聽完算法講解后立即實操，課堂上學生的關注度提高，通過馬上應用，做中學，能很快應用所學知識，學習興趣大為提升，數據結構基本操作、算法應用實踐能力明顯提升。連續(xù)三年對學生的考核結果進行跟蹤、統(tǒng)計對比可以看出學生的算法分析、設計題得分率提高，學習效果獲得提升。

（3）應用知識解決實際問題的能力提升，實踐作品豐富，且完成質量提高。

近兩年，由學生自主選題，通過團隊合作完成綜合實驗，學生根據日常學習生活擬定課題，題目覆蓋24 點游戲、校園導航、迷宮游戲、掃雷游戲、桌面日歷、壓縮軟件、算法可視化演示系統(tǒng)等近30 種不同題目的綜合實驗作品，作品應用價值好，界面美觀，質量高。

4 結語

傳統(tǒng)的課程教學模式下，課堂上學生睡覺、玩手機現象越來越普遍，沒有吸引力和參與度的課堂越來越難以適應互聯網時代的大學生，如何吸引學生在課堂上主動參與教學活動是廣大教師應思考的問題?；趯W習金字塔模型的教學模式取得較好的教學效果應用于在校內其他課程，本校有130 余名教師，180 余門次課程（包括C 語言、Python、Java、C++、數據結構等程序設計和算法設計類課程；數據庫、Web 前端開發(fā)、Android 應用開發(fā)、網站規(guī)劃與藝術、網絡編程等軟件設計類課程；應用密碼學、網絡攻防等信息安全類課程和軟件測試、操作系統(tǒng)等）參考該課程模式進行改革。課程基于信息平臺，讓學生在課上忙起來，深度參與進來，改變教師講學生聽的現狀，而讓學生在做中學，對于計算機類或操作性強的課程有很好的借鑒意義。