數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)線上先修加線下精講的混合式教學(xué)探討

孔兵　包崇明　肖清　陳紅梅　周麗華

［摘 要］混合式教學(xué)是當(dāng)前高等院校教學(xué)方式改革的主要手段，如何發(fā)揮其作用，以提高教學(xué)質(zhì)量和效果是廣大教師關(guān)注的問題。文章結(jié)合云南大學(xué)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革，從當(dāng)前教學(xué)中存在的問題、教學(xué)模式設(shè)計和教學(xué)內(nèi)容設(shè)計幾個方面探討了混合式教學(xué)改革的思路和方法。

［關(guān)鍵詞］慕課；混合式教學(xué)；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

［中圖分類號］ G642 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2023）03-0068-03

慕課為“大規(guī)模開放在線課程”（Massive Open Online Courses）的簡稱，即MOOC。作為線上學(xué)習(xí)的主要方式，MOOC從2012年起在國內(nèi)高校被逐漸推廣，MOOC的學(xué)習(xí)基于網(wǎng)絡(luò)，不受時間、地點束縛，強(qiáng)調(diào)自主學(xué)習(xí)，有別于傳統(tǒng)以課堂教學(xué)為主的教學(xué)模式[1]。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的核心課程，也是計算機(jī)專業(yè)碩士研究生考試的必考課程。從課程內(nèi)容上看，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包含相對抽象的內(nèi)容，各章節(jié)內(nèi)容既相互獨立又緊密聯(lián)系，同時強(qiáng)調(diào)程序?qū)崿F(xiàn)，是一門理論與實踐并重的課程。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計算機(jī)專業(yè)的一門先導(dǎo)課程，對下一步專業(yè)課程的學(xué)習(xí)有重要意義，是程序設(shè)計能力培養(yǎng)重要而必備的基礎(chǔ)[2]。

結(jié)合線上課程的混合式教學(xué)已經(jīng)體現(xiàn)出其優(yōu)勢，有研究表明，全部參加或部分參加網(wǎng)上課程學(xué)習(xí)的學(xué)生，與那些全部參加面對面課程學(xué)習(xí)的學(xué)生相比，前者的整體學(xué)習(xí)效果更好[3]。云南大學(xué)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的慕課已經(jīng)在“學(xué)堂在線”平臺上線。因此，如何利用好慕課教學(xué)平臺，對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)開展線上線下混合式教學(xué)改革，從而提高學(xué)生程序設(shè)計能力就顯得尤為迫切。

開展基于慕課的混合式教學(xué)的目的不是給學(xué)生“減負(fù)”，而是讓學(xué)生學(xué)會“主動學(xué)習(xí)”[4]。如何針對課程自身的教學(xué)特點和在傳統(tǒng)課堂教學(xué)中存在的問題探索出適合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)模式，成為高校教師在開展線上教學(xué)時需要研究和思考的問題[5]?；诖?，本文對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程混合式教學(xué)進(jìn)行了探討。首先，分析數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)中存在的問題；其次，發(fā)揮線上和線下課程各自的優(yōu)勢，設(shè)計線上先修加線下精講的混合式教學(xué)模式；最后，用實例說明線上和線下課程內(nèi)容的側(cè)重點。

一、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)中存在的問題

（一）教學(xué)學(xué)時比較緊張

云南大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的課時安排是54學(xué)時，共3學(xué)分，在大學(xué)一年級第2個學(xué)期開設(shè)。部分大一學(xué)生仍然保持高中的學(xué)習(xí)習(xí)慣，缺乏自主學(xué)習(xí)的意識和能力，課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)較少，這就需要教師花費較多的學(xué)時用于較為細(xì)致地講授基本概念和方法。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)容比較多，既包含抽象的概念，又包含對大量算法的討論，部分大一學(xué)生計算思維能力較差，需要教師詳細(xì)講述內(nèi)容。另外，因放假、期中考試等原因，課時會被壓縮，一般只有48～50個課時。

（二）課堂教學(xué)模式不利于評估學(xué)生學(xué)習(xí)情況

課堂教學(xué)一般以PPT為中心進(jìn)行講授，對于知識關(guān)聯(lián)、推導(dǎo)和算法過程，教師會結(jié)合板書進(jìn)行講解，這種方式對知識的講授、課程內(nèi)容系統(tǒng)性的討論、算法的理解有較好的效果，但是，教師往往無法評估學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量。雖然也采用課堂提問、課間交流等方式了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況，但這比較片面，對班級的整個學(xué)習(xí)情況缺乏足夠的了解，不利于有針對性地幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)中遇到的相關(guān)問題。

（三）考核方式效率低，缺乏反饋

傳統(tǒng)學(xué)習(xí)模式下，對學(xué)生學(xué)習(xí)情況的考核方式主要是作業(yè)、期中考試和期末考試。本來作業(yè)是很重要的考核手段，能較為及時地反映出學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，幫助教師改進(jìn)教學(xué)。但是從最終效果看，部分學(xué)生之間存在抄作業(yè)的情況，沒有起到應(yīng)有的作用。

期中、期末考試能夠反映學(xué)生學(xué)習(xí)的一些情況，但是其對教學(xué)持續(xù)改進(jìn)的幫助不大。這樣的考核方式較為粗糙，特別是對教學(xué)中出現(xiàn)的問題不能做到及時反饋，沒有對學(xué)生的學(xué)習(xí)形成持續(xù)的壓力，不能起到促進(jìn)教與學(xué)良性發(fā)展的作用。

二、線上先修加線下精講的混合式教學(xué)

根據(jù)目前課堂教學(xué)中存在的上述問題，項目組結(jié)合云南大學(xué)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)慕課，實施了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革，目標(biāo)是通過教學(xué)模式的改革，能夠有效提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生學(xué)習(xí)的效果，同時培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的意識和能力。

（一）教學(xué)模式設(shè)計

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)混合式教學(xué)采用線上先修+線下精講的方式開展，主要開展4個方面的工作，其教學(xué)模式如圖1所示。

1.線上先修

本質(zhì)上是對學(xué)生實行的一種強(qiáng)制性預(yù)習(xí)。如果學(xué)生沒有課前預(yù)習(xí)，沒有對學(xué)習(xí)內(nèi)容有基本的認(rèn)識，沒有思考過相關(guān)問題，不能帶著問題去聽課，在相對快速的大學(xué)教學(xué)模式下，其學(xué)習(xí)效果會不理想。

線上先修由學(xué)生自主完成。在每個章節(jié)內(nèi)容開始之前，要求學(xué)生基于線上慕課完成先修。先修要求：一是利用課件視頻完成對章節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)；二是完成慕課中相關(guān)章節(jié)的練習(xí)；三是要求學(xué)生在慕課討論區(qū)結(jié)合章節(jié)的學(xué)習(xí)提出問題，這個環(huán)節(jié)主要是督促學(xué)生思考問題，使其養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣，并把能否提出有意義的問題作為考核的重要依據(jù)。

從課程內(nèi)容設(shè)置上看，每次課程（每次2節(jié)課，每周1～2次課）之前需要學(xué)生花費25分鐘左右的時間用于先修學(xué)習(xí)，其中觀看視頻20分鐘，完成練習(xí)5分鐘，不會給學(xué)生帶來太大的負(fù)擔(dān)。

2.先修分析

對學(xué)生先修情況進(jìn)行分析。慕課平臺可以提供很多有關(guān)學(xué)生學(xué)習(xí)情況的數(shù)據(jù)，如學(xué)生是否完整觀看了視頻、是否重復(fù)觀看、觀看的時間等，為教師了解學(xué)生的總體學(xué)習(xí)情況提供了依據(jù)。通過章節(jié)練習(xí)完成情況的數(shù)據(jù)，教師可以了解學(xué)生掌握相關(guān)知識點的程度。

教師應(yīng)該重點關(guān)注討論區(qū)中學(xué)生的提問，通過提問可以較準(zhǔn)確地了解學(xué)生學(xué)習(xí)的深度，同時對學(xué)生比較難掌握得了的問題會有一個直觀的了解，這些對在課堂上開展有針對性的教學(xué)起到了重要的作用。

尤為重要的是，上述數(shù)據(jù)可以有效地反映出學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度。愛提問題的學(xué)生一般來說學(xué)習(xí)比較主動，愛思考問題，教師在后續(xù)翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)活動中可以多給一些機(jī)會，鼓勵他們不斷進(jìn)步。觀看視頻較少、完成練習(xí)較差的學(xué)生一般來說其學(xué)習(xí)狀態(tài)有待調(diào)整，需要對這些學(xué)生多督促和多檢查。

3.課堂精講

通過對先修情況的分析，可以使課堂教學(xué)比較有針對性。學(xué)生通過先修可以較好地掌握基本概念、基本方法等。教師可以通過翻轉(zhuǎn)課堂、師生提問互動、引導(dǎo)發(fā)言等方式較快速地完成對學(xué)生的考查，也可以通過雨課堂，采用5分鐘小測驗的形式來考查學(xué)生對知識的掌握程度。

課堂精講應(yīng)該多針對先修時學(xué)生在討論區(qū)的提問和爭論的相關(guān)問題進(jìn)行講授，重點深入討論，開展啟發(fā)式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生用工程化的思維思考問題，探究解決問題的思路和方法。另外，在課堂講授中應(yīng)該注重討論各章節(jié)和各部分知識的關(guān)系，把各部分的知識關(guān)聯(lián)起來，加深學(xué)生對問題和方法的理解。

4.精細(xì)成績考核

目前的考核方式是一種結(jié)果式考核，這樣的考核方式注重對學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果的考核，對教學(xué)的改進(jìn)作用不夠明顯?；诨旌鲜浇虒W(xué)的設(shè)計，項目組開展了以過程性考核為主的精細(xì)成績考核。

新的考核方式加大了平時成績的占比，減少了期末考試的占比，注重過程性考核。具體為平時成績占40%，期中成績占20%，期末成績占40%，平時成績考核包括三個方面：一是基于慕課平臺的考核，包括慕課視頻學(xué)習(xí)時間、慕課練習(xí)完成情況、討論區(qū)問題的個數(shù)和質(zhì)量。二是開展雨課堂小測驗和布置課后作業(yè)。每次課前進(jìn)行雨課堂小測驗，測驗包括5～10道客觀選擇題，以基本概念和基本方法為主，主要目的是檢測學(xué)生經(jīng)過線上學(xué)習(xí)后對基本知識點的掌握情況。布置課后作業(yè)，以主觀題為主，主要考查學(xué)生掌握知識的深度以及綜合應(yīng)用知識解決復(fù)雜問題的能力。三是期末考試。對學(xué)生整個學(xué)期的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行考查，期末考試的結(jié)果對課程的持續(xù)改進(jìn)具有重要作用。

以過程性為主的精細(xì)成績考核方式能夠比較及時地反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，有利于教學(xué)的持續(xù)改進(jìn)，助推學(xué)生持續(xù)學(xué)習(xí)，使之不敢松懈。

（二）教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)混合式教學(xué)模式分為線上和線下兩個部分，按照教學(xué)大綱對教學(xué)內(nèi)容的要求，線上慕課和線下課堂教學(xué)都會包含所有教學(xué)內(nèi)容，但是側(cè)重點不同，需要對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)分解，明確各要求的重點。

線上內(nèi)容學(xué)習(xí)和考查側(cè)重于基本概念和基本方法。要求學(xué)生通過慕課學(xué)習(xí)來了解和掌握基本的概念和方法，教師通過慕課練習(xí)和小測驗的方式對學(xué)生進(jìn)行考核。課堂教學(xué)中，教師對這部分內(nèi)容不做詳細(xì)討論，而是通過串講、引申和討論加深學(xué)生對知識點的理解。

線下內(nèi)容學(xué)習(xí)和考查側(cè)重于對算法邏輯、知識關(guān)聯(lián)、問題分析和應(yīng)用的討論。通過線上學(xué)習(xí)，學(xué)生對算法有大概的了解，但是一般很難深入理解。因此，課堂教學(xué)中需要深入討論算法原理，關(guān)注知識的過渡和關(guān)聯(lián)，結(jié)合算法討論其應(yīng)用的問題，培養(yǎng)學(xué)生的問題分析和建模能力。

以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中“樹和二叉樹”章節(jié)為例，介紹線上線下教學(xué)內(nèi)容設(shè)計。在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中，這章相對比較復(fù)雜也比較重要，內(nèi)容比較多，涉及多種類型的知識點，其內(nèi)容分解示例如表1所示。

樹和二叉樹的定義、基本術(shù)語和性質(zhì)，二叉樹的存儲，樹的存儲，赫夫曼樹的概念和定義等內(nèi)容，是比較明確的知識點，通過線上學(xué)習(xí)和測驗，學(xué)生能夠?qū)W習(xí)并掌握這些內(nèi)容，這部分內(nèi)容以線上學(xué)習(xí)為主。

遍歷二叉樹和線索二叉樹、森林、樹與等價問題、赫夫曼編碼等內(nèi)容涉及實際問題，關(guān)注知識的綜合應(yīng)用，這部分內(nèi)容以線下學(xué)習(xí)為主。

三、總結(jié)

提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果是教學(xué)活動永恒的主旋律。慕課的推廣，對傳統(tǒng)的教學(xué)模式產(chǎn)生了巨大的沖擊。但慕課也有其固有的缺點，傳統(tǒng)教學(xué)模式同樣有不可替代的優(yōu)勢。通過混合式教學(xué)，把二者的優(yōu)勢結(jié)合起來，取長補(bǔ)短，對提升教師教學(xué)能力，改善教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)能力都有重要的作用。

［ 參 考 文 獻(xiàn) ］

[1] 周立柱.談?wù)勀秸n的實踐教學(xué)[J].計算機(jī)教育，2017（11）：2-4.

[2] 李照奎，吳杰宏，王巖，等，工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程改革探索與分析[J].計算機(jī)教育，2019（8）：110-113.

[3] BARBARA M， YUKIE T， ROBERT M， et al. Evaluation of evidence-based practices in online learning： a meta-analysis and review of online learning studies[EB/OL]. [2021-08-01]http：//files.eric.ed.gov/fulltext/ED505824.pdf.

[4] 王勝清，馮雪松.基于慕課的混合式教學(xué)的設(shè)計與實踐：以2015～2016年北京大學(xué)開設(shè)的混合式課程為例[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2017，27（11）：71-77.

[5] 胡波. 建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計課程線上混合教學(xué)模式研究[J].中國信息技術(shù)教育，2020（20）：96-99.

［責(zé)任編輯：蘇祎穎］