鄔志紅 段喜龍

摘要 為促進新工科建設(shè)，落實教學改革“最后一公里”，文章對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程進行教學內(nèi)容、方法和考核全方位的改革與實踐探究，采用OBE教學理念，結(jié)合ARCS動機激勵模型對學生持續(xù)激勵，學生獲得自我認可和學習動力，三階段的線上線下混合教學模式，學習延展至課堂外，構(gòu)建以學生為中心的教學過程。將行業(yè)發(fā)展和課程相關(guān)新知識、技術(shù)融入教學內(nèi)容，適當提高課程挑戰(zhàn)度，以能力培養(yǎng)為主線，增強產(chǎn)業(yè)融合，促進學生對理論知識的理解和實際運用，達到培養(yǎng)符合社會需求、能解決計算機類復雜工程問題創(chuàng)新人才的教學目標。

關(guān)鍵詞 新工科；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；ARCS；混合教學模式

中圖分類號：G424文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.11.026

教育部為促進新工科建設(shè)，先后形成了“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”，從《關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》到《關(guān)于推薦新工科研究與實踐項目的通知》，我們看到高等教育新的中國模式和教育強國建設(shè)的新方向。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是計算機類專業(yè)的核心專業(yè)基礎(chǔ)課，主要研究非數(shù)值計算問題，培養(yǎng)學生數(shù)據(jù)抽象的能力和進行復雜程序設(shè)計的能力。傳統(tǒng)以教師為中心的講授式教學模式偏重于促進學生掌握基礎(chǔ)理論知識，為適應(yīng)新工科建設(shè)，教師應(yīng)注重培養(yǎng)學生分析和解決問題的能力，探索以學生為中心的新教學模式。本文以提高數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程學習效果為目標，借助OBE教學理念，ARCS動機激勵機制，針對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程實施教學改革，使學生獨立解決實際應(yīng)用問題，完成持續(xù)性深度學習，優(yōu)化教學。

路紅等人基于OBE理念對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學改革進行研究[1]，制訂面向“學習產(chǎn)出”的教學目標，明確教學內(nèi)容與教學目標的關(guān)系；徐志敏對新工科背景下的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學進行研究[2]；王巍[3]、李杰中[4]嘗試對其課程進行改革探索，解決學生學習動力不足的問題；祖冰疇等人將ARCS動機模型引入翻轉(zhuǎn)課堂，結(jié)合深度學習，激發(fā)學生的學習積極性[5]；本文結(jié)合李逢慶的混合式教學理論[6]和工程教育專業(yè)認證的要求，對“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程進行ARCS模型+線上線下混合式教學模式研究。

1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學現(xiàn)狀分析

根據(jù)新工科建設(shè)和OBE教學理念，通過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的學習，學生可以掌握算法設(shè)計與分析的基本理論知識，同時，強調(diào)理論和實踐的統(tǒng)一，突出動手能力，在實際工程問題中靈活應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的能力。培養(yǎng)具有拓展學習意識，具備面向未來工作所需的計算思維、團隊協(xié)作及創(chuàng)新思維能力。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學設(shè)計尚存的問題如下：①“以教師為中心”課程知識內(nèi)化效率低，導致學生對知識理解不深入，應(yīng)用所學知識解決實際問題等高階能力不足；②教學內(nèi)容陳舊，與學科前沿知識與行業(yè)應(yīng)用脫節(jié)，使課程時代性、前沿性與應(yīng)用性不足，學生無法獲得專業(yè)成就感；③試卷考試為主的傳統(tǒng)考核方式，教師難以及時、準確地獲取學情，不利于探究式、個性化教學的精準實施。

2基于ARCS模型+線上線下混合的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學模式

興趣是最好的老師，圍繞激發(fā)學生學習興趣和潛能深化教學改革，充分調(diào)動學生的主觀能動性，提升知識內(nèi)化率。轉(zhuǎn)換教師教育教學理念，營造“以學生為中心”的教學理念，關(guān)注學生的學習，變“老師讓我學”為“我要學，我想學”。

2.1 ARCS模型，持續(xù)激勵

由于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)較強的理論性和技術(shù)性特征，部分學生對知識點掌握不牢，喪失信心，就會無法維持學習動機，影響甚至放棄。約翰.M.科勒提出包含注意（Attention）、相關(guān)（Relevance）、自信（Confidence）、滿意（Satisfaction）四個要素的ARCS動機模型，該模型能激發(fā)維持學習者的學習動機，已有學者通過實踐研究證明了ARCS模型的有效性。結(jié)合ARCS模型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程特征制訂了如表1所示的教學過程設(shè)計，持續(xù)激勵學習動機貫穿課程始終。

2.2三階段的線上線下混合教學模式

學習不僅局限于課堂，而延伸到課前和課后?，F(xiàn)代信息技術(shù)為教學提供了豐富的教學資源，據(jù)2022年世界慕課與在線教育大會公布的數(shù)據(jù)，中國慕課數(shù)量已經(jīng)達到6.19萬門。優(yōu)質(zhì)資源開放共享，學生隨時隨地想學就學，遇到知識難點隨時可以溫習、請教。

以學生為中心的教學過程劃分為課前、課堂和課后三個部分。課前學生根據(jù)教師布置的學習內(nèi)容，通過中國大學生慕課等教學資源，自主學習，完成自我測試。課堂上，教師可針對自學測試中反映出來的問題、重點、難點進行講解，采用案例任務(wù)驅(qū)動，學生進行分組討論、學生講解、生問生答和生生互評等多種形式，讓學生成為課堂主體，積極參與。課后，教師通過PTA布置作業(yè)，學生提交作業(yè)，系統(tǒng)反饋、再提交，不斷完善知識點，并獲得滿足感。課程的混合式教學模式改革示意圖如圖1所示。

2.3增強學科融合，產(chǎn)業(yè)引導

根據(jù)教育家布魯姆認知領(lǐng)域的層次劃分：知道、領(lǐng)會、應(yīng)用、分析、綜合和評價，我們也希望通過課程學習，不僅能讓學生知道、領(lǐng)會和應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識，更應(yīng)達成分析、綜合和評價的高階目標，引導學生探索未知，增強學習能力。課程從教學內(nèi)容上進行改革和探索，融入行業(yè)發(fā)展與課程相關(guān)新知識、新技術(shù)，適當提高課程挑戰(zhàn)度。例如，隊列應(yīng)用中，除常用先進先出隊列，還探索在實際應(yīng)用中的優(yōu)先隊列；圖的應(yīng)用，從實際案例出發(fā)，關(guān)于最小生成樹結(jié)合我國高速鐵路規(guī)劃建設(shè)進行闡述和分析；在查找應(yīng)用中會提供搜索引擎相關(guān)資料。在不斷探索新知識的求知驅(qū)動下，提升課程內(nèi)涵，達到提升課程難度和深度的目標。課程所采用的案例任務(wù)與知識點的對應(yīng)關(guān)系如表2所示（p81）。

2.4學習質(zhì)量評價體系改革

傳統(tǒng)的試卷檢測，在一定程度上可以考核學生對記憶類知識點的掌握情況，但不能準確評價學生的學習質(zhì)量。課程組重構(gòu)學習質(zhì)量評價體系，側(cè)重于形成性考核與終結(jié)性考核相結(jié)合，加強實驗課和對應(yīng)用能力的考核。一方面考核內(nèi)容進行多學科融和，具有一定挑戰(zhàn)度；另一方面激發(fā)自主學習，拓寬視野，激發(fā)成就感。最終達成提升解決實際問題算法設(shè)計和程序?qū)崿F(xiàn)的能力。課程結(jié)束后，課程組計算并分析課程目標達成情況，結(jié)合學生和同行評價，對課程進行整體評價，對上一階段的課程教學做好總結(jié)，并作為指導下一階段課程教學的依據(jù)。

3改革效果

基于ARCS模型+線上線下混合的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學模式已經(jīng)在南昌航空大學2018―2021級網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)學生中實施，最終考核成績的占比情況如圖2所示。對比可見，課程改革過程中遇到的問題，課程建立了“課程自評找弱點、學生問卷找短板、同行評價找差距”，“三位一體”面向產(chǎn)出的評價機制，實現(xiàn)了對課程教學的持續(xù)改進。

實施結(jié)果表明經(jīng)過參與式學習方式和教學內(nèi)容改革，學生學習積極性明顯提高，提升了課程知識內(nèi)化率，強化了實際問題的數(shù)據(jù)建模能力和算法設(shè)計能力，對教學質(zhì)量的提升有顯著促進。同時，還培養(yǎng)了學生軟件開發(fā)與設(shè)計實踐的能力、創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力。線上線下混合式教學模式可以兼顧提升學生自主學習、互動交流、合作學習等能力。

4結(jié)論

以課程目標為產(chǎn)出導向，ARCS模型與線上線下混合式教學模式的有機融合，摒棄了傳統(tǒng)的“師講生聽”的授課模式以及“一張試卷解決問題”的考核模式，構(gòu)建了“以學生為中心”的教學模式，重構(gòu)教學內(nèi)容，結(jié)合行業(yè)發(fā)展新成果和新趨勢，提高課程的挑戰(zhàn)度，加強過程考核及形成性評價機制，教學全過程注重加強學生獲得感、成就感，激發(fā)學生學習興趣、參與度和主動學習意識，淬煉學生堅韌不拔、精益求精的品格，提升學生的動手能力與創(chuàng)新能力，培養(yǎng)出符合社會需求、能解決計算機類復雜工程問題的創(chuàng)新人才。

基金項目：2022年南昌航空大學教改課題“基于ARCS模型+線上線下混合的‘數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學模式研究”（JY22045）；2021年南昌航空大學教改課題“基于線上線下融合BOPPPS模式的‘面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計課程改革與實踐”（JY21102）。

參考文獻

[1]路紅，劉紅英.基于OBE理念的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學改革研究[J].電腦與電信，2022（4）：29-32.

[2]徐志敏.新工科背景下的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學研究[J].德州學院學報， 2022，38（2）：108-110.

[3]王巍.基于ARCS動機激勵模式的大學英語智慧課堂教學改革[J].高教學刊，2022，8（4）：140-143.

[4]李杰中.基于ARCS模型的課程教學改革探析——以消費者行為學課程為例[J].成都師范學院學報，2022，38（5）：62-68.

[5]祖冰疇，何運生，陳烽，等.基于ARCS動機模型的翻轉(zhuǎn)課堂設(shè)計與應(yīng)用研究——深度學習的視角[J].中國醫(yī)學教育技術(shù)，2022，36（3）： 259-263.

[6]李逢慶.混合式教學的理論基礎(chǔ)與學設(shè)計[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2016，26（9）：18-24.