基于課堂教學的數據結構微課程系統框架的分析與設計

董麗薇 尹偉靜

摘 要：微課程是一套以微視頻為核心，輔之以相應的教學資源，通過移動終端使學生自主學習的新型教學方式。本文通過對數據結構現有課程教學體系的分析，對數據結構的知識點進行切割，設計了一套完整的數據結構微課程系統框架，以指揮微課程的制作，利用微課程輔助學生進行課程的自主學習，與課堂教學相結合提高教學質量。

關鍵詞：微課程；移動終端；自主學習；數據結構；系統框架

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

1 引言（Introduction）

隨著便攜式移動終端的發展，“碎片化”時間的利用率越來越高，人們進入了“微時代”。“微課程”成了時代的產物。所謂“微課”是指按照新課程標準及教學實踐要求，以教學視頻為主要載體，反映教師在課堂教學過程中針對某個知識點或教學環節而開展教與學活動的各種教學資源的有機組合[1]。現如今各高校大力推動微課程，組織各種微課程比賽，調動教師的積極性，“微課”對于教師來說已不是一個陌生的名詞。然而，目前的微課程只是針對一門課程當中的一個組成部分，僅是單獨講解某個知識點，沒有形成一門完整的課，還沒有完全發揮微課程的優勢，并沒有應用于真正的教學當中。

《數據結構》課程是計算機課程體系中的專業基礎課程[2]，作為程序設計的基礎，數據結構課程不僅成為高校碩士研究生入取的必考科目，還是各企業招聘員工入職筆試中青睞的學科。如何讓學生在課堂教學中對課程有更深刻的理解，并在復習考研和準備找工作中進行更好的自主學習，成為數據結構課程教學的研究重點，本文在分析數據結構教學現狀的基礎上通過對數據結構知識點的分析，構建合理的數據結構微課程框架，并將其應用于教學中，使得學生能更好的應用“微課程”進行學習。

2 數據結構課程的現狀分析（Current situation

analysis of data structure）

數據結構課程是一門比較抽象的課程，而且學生本身知識儲備不足[2]，所以僅靠課堂上的講解，不能使學生達到很好的消化吸收的效果。目前，很多高校也開發了網絡教學平臺，積極倡導教師和學生通過網絡平臺實現在線探討交流，通過對網絡教學平臺的建設，如將大綱日歷、教案、教學課件，教學視頻上傳到教學平臺，使學生增加課下自主學習的意識，同時，老師在上課的時候也會給學生提供一些教學視頻的網站，如清華教育在線等，然而，雖然教學平臺的建設很完整，教師提供的教學視頻也很不錯，學生卻很少好好利用網絡教學平臺或教師提供的網絡視頻進行自主學習。主要原因有三點：

（1）教師的課堂教學主要以集中講授為主，并沒有引導學生利用網絡教學平臺的資源進行自主學習，學生把網絡教學平臺當成了一個簡單的提交作業、下載課件的平臺。

（2）教學平臺的內容過于繁多，視頻基本上為課堂講授的視頻，即使有學生想課下自主學習，在看到45分鐘甚至90分鐘的教學視頻也會打退堂鼓。

（3）教師提供的教學視頻，如清華教育在線雖是名校老師講解，但對于一般高校的學生來說講解內容過深，沒有針對性，很多學生覺得聽不懂，打消了自主學習的積極性。

通過“微課程”的概念，專家學者認為“微課程”就是針對一個具體的知識點在短時間內（一般為10分鐘左右）做簡單明確的講解，這種講解不是泛泛的介紹，而是通過精心的設計，最終完成容量小，內容精的視頻制作[3]。可以說，“微課程”的出現為我們解決數據結構自主學習難的狀況提供了很好的解決方案。如何做到容量小，內容精成了“微課程”視頻制作的關鍵，也是本文的研究重點。

3 基于微課程的數據結構模塊化設計與實現

（Modular design and implementation of data

structure based on micro-lecture）

本文依據清華大學出版社出版的嚴蔚敏主編的數據結構教材[4]進行知識點的劃分，構建知識點的模塊化，并將其應用在教學中。

3.1 數據結構相關知識點的分析與研究

數據結構課程研究的是數據和數據之間的關系，其基本分為四大類：集合、線性結構、樹形結構和圖形結構。在數據結構課程中，主要講解的是后三種結構的邏輯結構、物理結構，以及相關算法的實現。在課程的最后講解了利用已學過的數據結構解決基本的查找和排序的問題。

上述這些知識點中都具有一定的順序性、關聯性，但又相互獨立。如果只是把課程講解的內容分解成10分鐘之內的小視頻，除了時間上看著短了以外，沒有改變課堂講解的實質，沒有做到真正意義上的微課程。在多年教學經驗的指導下，本文要研究的是什么樣的知識點適合做成微課程，讓學生課下自主學習，課上共同討論，培養學生自主學習的能力，并且在考試復習時通過溫習微課程的視頻可以更快的掌握主要題型的解決方法，節約復習時間。

微課程知識點的設定原則為5—20分鐘可以被清晰地講解，且盡量不涉及程序性的內容。棧和隊列可以說是操作受限的線性表，其抽象數據類型和現實生活中的很多例子都有相似性，可以將其作為微課程的一個知識點，讓學生自主學習。在樹形結構中，如何在連續的存儲空間中把非線性的東西表示出來可以在短時間內很經典的講解出來，其鏈表的表示所以也非常適合做成微課程。二叉樹的結構和樹非常像，對二叉樹的遍歷，以及樹和森林的轉化都是比較獨立的知識點，其方法不涉及難理解的程序，將這些放入微課程中。赫夫曼樹是二叉樹的重要應用，其構造方法可以放入微課程的知識點框架中。在圖形結構中圖的鄰接矩陣表示法和鄰接表表示法都可以作為微課程的一部分，深度優先遍歷和廣度優先遍歷的算法雖然不易理解，但其求解方法的思想卻可以通過微課程表達出來。最小生成樹，關鍵路徑，單源最短路徑都是圖里的應用，僅把問題的解決方法放入微課程中是比較好的選擇。在查找中的折半查找和二叉排序樹的構造都是獨立的知識點，可以很好的用于微課程的制作。在排序中，會選擇相對復雜一些的快速排序和堆排序，僅僅介紹排序的思想。微課程的知識點設定如圖1所示。

3.2 翻轉課堂輔助數據結構微課程的實現

學生在剛接觸數據結構時會覺得特別的抽象，其基本概念和相關的術語并不適合讓學生自主學習，線性表是學生接觸的第一種線性結構，其邏輯結構，順序存儲和鏈式存儲，以及插入刪除等操作都非常的重要，但多數都是枯燥的程序，想讓學生在短時間內掌握其精髓并不是一件容易的事，如果這個部分讓學生自主學習很可能會打消學生的積極性，所以前幾節課程并不適合做翻轉課程。在學生已經對線性表有所掌握的情況下，可以將棧和隊列的邏輯結構微課程要求學生自己學習，在課堂上進行討論，在討論的基礎上講解實現通過自主學習了解的各種操作的程序。樹形結構是學生接觸的第一種非線性結構，所以其邏輯結構需要在課堂上進行講解，雖然樹形結構的存儲結構已經安排在微課程中，但由于是學生第一次接觸，所以本微課程部分并不作為翻轉課堂的一部分，學生在復習時可以通過微課程進行復習，以更好的掌握知識點。而二叉樹的相關微課程可以要求學生自行學習，在課堂上根據學生學習的結果共同研究算法的實現。圖形結構和樹形結構都屬于非線性結構，所以二者具有很多相似的地方，可以由學生自主學習課堂討論，通過討論的情況分析學生的掌握情況，因為微課程的內容簡單，重要的算法實現還需要在課堂上詳細講解。經過前面的學習，插入和排序的內容無論是應用方面還是程序實現方面都由學生自主完成，通過討論和測試考察學生的掌握情況。

經過和微課程相結合的翻轉課程的設計，使學生習慣通過微課程進行學習，掌握自主學習的能力。

4 結論（Conclusion）

微課程的系統框架對微課程的制作起到了指揮棒的作用，在總體框架下進行各個微課程的制作，在制作過程中絕不僅僅是錄制簡單的視頻，雖然僅僅是10分鐘左右，但工作量絕不亞于一節課的準備，不僅要對微課程設計方案，制作電子課件，還要精心準備習題，并配合易理解的答案。只有一個完整系統的微課程，再加上與課堂的相輔相成，才能使得學生在課下自主學習時更有針對性，學生學的更明白，課上討論也會更豐富，形成良性循環，真正實現了教師學生共同授課，共同討論的多樣化教學體系。

參考文獻（References）

[1] 梁樂明，曹俏俏，張寶輝.微課程設計模式研究——基于國內

外微課程的對比分析[J].開放教育研究，2013，19（1）：65-73.

[2] 董麗薇.“數據結構”課程教學方法的改進[J].沈陽師范大學

學報：自然科學版，2012，30（2）：307-309.

[3] 劉名卓，祝智庭.微課程的設計分析與模型構建[J].中國電化

教育，2013，（12）：127-131.

[4] 嚴蔚敏，吳偉民.數據結構（C語言版）[M].北京：清華大學出版

社，2012.

作者簡介：

董麗薇（1981-），女，博士生，講師.研究領域：供應鏈管理.

尹偉靜（1981-），女，碩士，講師.研究領域：電子商務，網站

設計.