數據結構課程中的翻轉課堂教學模式研究

渠慎明 劉珊 王青博 梁勝彬

摘 要： 針對數據結構課程知識點多且獨立、概念相對抽象、實驗復雜等特點，提出注重學生自主學習，加強師生互動，利于學生長遠發展的數據結構課程翻轉課堂教學改革，構建系統、全面、易理解的數據結構知識體系，培養學生創新能力和動手能力。教學實踐結果表明，該教學模式激發了學生的學習興趣，提高了學生自主學習能力，學生更容易理解和接受課程內容。

關鍵詞： 翻轉課堂； 數據結構； 線上課堂； 實驗教學

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2018）09-66-03

Abstract： In view of the characteristics of the data structure course， such as multi knowledge and independence， relatively abstract concept and complicated experiment， the paper puts forward the teaching reform of flipped classroom for the data structure course， which pays attention to the independent study of the students， strengthens the interaction between teachers and students， and is beneficial to the long-term development of the students， and constructs a systematic， comprehensive and understandable data structure knowledge system to cultivate students' innovative ability and practical ability. The results of the teaching practice show that the teaching mode has aroused the students' interest in learning， improved the students' self-learning ability， and it is easier for students to learn and accept the knowledge of data structure.

Key words： flipped classroom； data structure； online class； experiment teaching

0 引言

翻轉課堂是指重新調整課堂內外的時間，將學習的決定權從教師轉移給學生[1-2]。在翻轉課堂中，學生自己先在線下學習教師制作好的關于新課的短小視頻，然后帶著問題回到課堂與教師進行交流討論，教師為學生答疑解惑，幫助其進一步理解和運用知識[3-4]。這其實是先讓學生內化知識，然后教師再進行知識傳授，充分發揮學生學習的主體性，將學習的自主權放到學生手中。

數據結構是一門研究非數值計算的程序設計問題中計算機的操作對象（數據元素）以及它們之間的關系和運算等的學科[5]。不僅是一般程序設計（特別是非數值計算的程序設計）的基礎，而且是設計和實現編譯程序、操作系統、數據庫系統，以及其他系統程序和大型應用程序的重要基礎，所以說學習好數據結構這門課程是相當重要的[6]。

數據結構課程學起來并不輕松，主要存在以下四個問題。①學生應具備C語言程序設計、離散數學、線性代數知識的基礎，但老師往往默認學生已經掌握了這些知識，忽視對相關概念的復習。②概念抽象難懂，算法理解起來困難，如最短路徑、最小生成樹等。③學生的基礎水平和掌握程度差異較大，再加上不少學生在課堂上不能積極提出自己的問題，而傳統的教學模式不能顧及到每一個學生的接受情況。④部分學生不能將知識與代碼聯系在一起，死啃書本，缺乏實踐，動手能力差。

為了解決上述問題，我們研究了翻轉課堂在數據結構課程中的教學模式。學生通過線上課堂選擇觀看先導課程知識視頻后觀看相關章節視頻，完成對應自測題；教師通過視頻和自測題完成情況組織線下課堂教學，幫助學生更好的知識內化；另外在線下組織實驗案例教學，讓知識具體化為實踐技能。

1 課程設置

1.1 選用教材

課程采用由嚴蔚敏、李冬梅、吳偉民編著的《數據結構（c語言版）》。本書貼近當前普通高等院校“數據結構”課程的現狀和發展趨勢，符合最新大學生考試大綱，內容難度適度，突出實用性和應用性。《數據結構（c語言版）》可作為普通高等院校計算機和信息技術相關專業“數據結構”課程的教材使用。

1.2 線上課堂

在傳統教學課堂上，即使教師講課很精彩，學生也很容易忘記上一課堂的主要內容[7]。我們將數據結構的基礎知識點和相關先導課程知識點進行講課視頻錄制，每個視頻對應一個知識點，供學生隨時、反復學習以及復習。我們根據具體內容設計時長一般為5～20分鐘，學生可以最大程度的記憶理解視頻內容。教師根據課程進度，提前布置課前視頻觀看的任務，學生在課前先進行線上自主學習。線上視頻采用的是基礎講解形式，用簡短生動的語言以及例子來講解，學生觀看時容易掌握。每一個視頻都針對一個特定的問題，有較強的針對性，查找起來也比較方便。視頻分為兩部分。第一部分是關于數據結構的C語言程序設計、離散數學、線性代數相關基礎知識，學生根據自身需要，觀看這一部分視頻；第二部分是數據結構各個知識點的相關視頻，每一位學生都需要認真觀看這一部分視頻，根據視頻中所涉及的知識點，設計1～3個與該知識點相關的自測題，學生完成每個視頻相對應的自測題，自測題的正確率計入最后成績考核，老師可以隨時看到學生的自測情況，然后根據需要著重針對學生的難點進行線下指導。

1.3 線下課堂

在傳統教學模式中，師生之間互動不足，老師向學生灌輸知識，不利于培養學生學習的積極性；在傳統課堂上學生不能很好的向老師積極反映自己所遇到的問題，老師不能精確掌握學生接受知識的進度，不利于培養學生學習的主動性；線上視頻學習平臺提供的視頻是基礎的講解，不能把知識和問題全方面的延伸和擴展。于是，在翻轉課堂線下課堂教學中，老師注重把課堂的主動權交給學生，形成師生之間、小組之間積極地互動，調動學生學習的積極性；老師可以根據師生之間的互動情況和學生自測情況照顧到更多的學生，根據學生接受知識的實際情況，幫助學生解決遇到的難點問題，引導學生努力解決困惑，幫助學生培養學習的主動性。老師還需要講解視頻中沒有提到的相關知識的重點難點，延伸和擴展相關知識點，幫助學生深層次、多角度的學習知識。這樣的課堂教學，可以使學生更好地理解課程學習的內容，建立完整的知識體系。

1.4 實驗教學

僅有理論知識的學習是遠遠不夠的，還應多做一些上機練習來幫助加深對知識的理解。實驗能幫助學生應用所學的知識和方法解決實際工程問題，理解概念和定義，使學生學會如何把書本上學到的知識用于解決實際問題[8-9]。因此，實驗課是學生學習數據結構的重要環節，是將理論知識轉化為實踐的重要工具。

學生通過線上加線下的理論學習，充分調動了學生學習的積極性和主動性，加強了師生之間的互動。這在接下來的實驗教學過程中非常重要。我們可以把翻轉課堂的主要思想引入到實驗教學，革新原有的實驗教學模式，創造一個新型的實驗教學課堂。

老師實驗準備 老師根據實驗課程安排，將實驗內容、實驗要求、實驗中的重點和難點等傳到線上，對實驗中較難理解的部分可提供詳細的操作提示。

學生課前預習 學生通過線上學習，設計實驗方案，對于自己不理解的部分可以和同學討論或者查閱相關資料。

課堂互動 將學生進行分組，讓學生之間形成一種互動，互相解決課前預習中遇到的問題。

課堂講解 老師根據學生的討論情況，細化實驗步驟，著重講解實驗難點。

通過本實驗教學模式，學生可以多次、階段性地接受實驗知識，掌握實驗要點，激發學生的學習興趣，提高學生學習的積極性，幫助學生探索實驗的各個難點，有利于培養學生獨立完成實驗的能力。

1.5 考核

因為數據結構的翻轉課堂教學是線上和線下相結合的，理論和實踐相結合的，所以考核方式也是多維度的。該門課程從平時成績和期末筆試成績兩個大方面綜合考察，各占50%，其中，平時成績又分為出勤考核，占總成績的10%，視頻觀看情況和課后自測題完成情況，占總成績的20%，以及20%比重的實驗成績。其中視頻觀看情況是通過學生是否按時完成相應視頻觀看來評判的，課后自測題完成情況是通過自測題是否按時完成和其正確率來評判的。期末筆試主要考察學生對基本理論和概念的掌握情況，題目重在考察學生對基本原理的理解。

我們在考核成績中加入了視頻觀看情況和自測題完成情況，注重線上課堂學生自學情況，調動學生學習的主動性；實驗成績注重考查學生自主學習能力和學習的積極性；期末成績則是對學生整個學期的學習情況的體現。盡量杜絕學生不注重平時課堂、應付考試、考前臨時抱佛腳等現象，采用這樣一種綜合的考評方法以求盡量公平的反映出每一個學生的真實成績。

2 實踐教學

數據結構翻轉課堂教學對象為2016級軟件工程專業一班、二班本科生（二年級），共126人。他們已經學習了C語言程序設計、離散數學、線性代數等計算機專業知識，具有一定的程序設計能力。根據學校教學安排，本課程的課堂學時為每周4學時，實驗2學時/周，按照本文所述的翻轉課堂模式開展數據結構課程。

學期期末，對參與本次翻轉課堂探索的學生進行問卷調查發現，學生更喜歡獨立自主學習知識，對學習更有興趣。通過與沒有參加翻轉課堂實踐教學的本專業三班、四班的學生對比，出勤率和實驗完成率明顯高于后者，期末考試成績也有所提高。

3 結束語

數據結構是計算機專業知識體系中的重要組成部分，合理的組織教學內容，才能使學生明確學習的方向，提高其學習積極性，從而達到理想的教學成果。通過觀看先導課程的視頻使學生能夠及時預習相關知識，更好的理解數據結構知識；通過講解各知識點間的聯系以及簡短生動的視頻教學，使概念不再抽象難懂；通過學生線上自主學習和自測練習，讓師生在線下課堂形成互動；通過實驗教學，理論聯系實際，增強了學生的動手能力。把翻轉課堂教學模式應用到數據結構課程中，有利于培養學生學習的主動性，有利于提升學生的自主學習和思考的能力，有利于培養創新型人才。當然，翻轉課堂在教學實踐中還存在一些局限性，比如硬件設施不夠完善，課堂互動中的紀律問題等。所以，我們應該在以后的實踐中，要解決相關硬件問題，著重管理學生在課堂互動中的紀律。在實踐中不斷完善并發展翻轉課堂教學模式。

參考文獻（References）：

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