數據結構微課課程設計實踐

朱誠

摘要：本文介紹了數據結構微課的設計方法，通過對課程內容知識結構的分析，描述了數據結構微課的設計方法過程，給出了借助思維導圖來整理分析知識結構的過程。

關鍵詞：數據結構；微課；思維導圖

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）32-0254-02

一、背景

數據結構課程作為計算機專業的核心基礎課程，學好數據結構才能為許多后續課程的學習打下良好的基礎。課程要求學生通過理論與實踐學習之后，能掌握各種數據結構以及與之相關的算法的知識，并將這些知識應用到對具體實際問題的分析中。參照ACM/IEEE-CS的《Compute Curricula 2001》報告中提出的數據結構課程內容主題[1]有幾十個，即課程的教學內容多，覆蓋面廣，而且由于很多重要知識的理論性較強，特別是一些難點知識比較抽象而難以理解，所以數據結構是被學生廣泛認為難學、難懂、難實踐的課程。

學習的過程通常由“信息傳遞”和“吸收內化”兩個階段構成，采用信息化技術手段開展以微課、慕課、云課程、翻轉課堂為代表的數字化教學是實現知識信息傳遞的有效手段[2]。微課一般是在課堂教學之外，由學生主動參與的輕量化、碎片化、結構化的學習方式，通過良好的課程結構設計，結合短視頻、動畫、語音等手段，能有效地將抽象的知識轉為形象化的內容，從而高效促進學生“吸收內化”的進程。

二、微課及設計方法

微課（Microlecture），是指運用信息技術按照認知規律，呈現碎片化學習內容、過程及擴展素材的結構化數字資源[3]。微課課程平臺是學生在課堂教學外的細化教學知識，實現“自主學習”和“個性化學習”的環境，在微課平臺上，學生可按需選擇學習，既可查漏補缺，又能強化鞏固知識，是課堂學習的一種重要補充和拓展。

從邏輯結構角度看，一個完整微課課程通常由一系列微課單元構成，一個微課單元除了用來講述該教學主題知識點的課堂教學短視頻及與短視頻配套的描述或解釋的短文這一最重要的核心部分之外，通常還包含與該教學主題相關的練習測試及師生交流等輔助性教學資源，這些資源共同組成了一個主題式、半結構化的微課教學單元。一個設計良好的微課單元通常具備主題選題精準和內容組織合理的特點。選題精準就是一個微課單元是一個教學主題，在設計這個主題時，要注意這個選題所覆蓋的知識或原理應較為簡單[4]，其涵蓋知識點可選2—3個；內容組織合理就是知識內容的組織和分解簡明，將一個教學主題核心知識點和目標分解為若干個子知識點或步驟，這個核心知識點的分解最好只要一層邏輯，盡量不要在子知識點下再分解。

三、數據結構微課設計過程

數據結構課程要求學生能合理選擇數據結構，并把與問題相關的數據組織起來實現準確和高效計算處理，所以數據結構的核心概念由數據的邏輯結構及其定義在邏輯結構上的運算、數據的存儲結構以及運算的實現、運算算法的復雜度分析三個方面構成，而且在課程中數據的結構又與其相關的算法纏繞在一起[5]，使得在微課設計時所做的知識點分析必須循序漸進地展開，采用由淺到深、由易到難的步驟，再從這個課程的知識體系出發，選取其中的重點、難點、疑點、考點、易錯點、熱點和擴展點，設計和制作一系列既相對獨立，又環環相扣的微課主題單元[6]。

（一）知識點分析與微課主題單元劃分

設計數據結構課程的微課時，首先按照課程內容的知識結構來完成各個主題單元的設計和劃分。我國的大部分數據結構與算法的教材[7-8]把課程的知識體系對應到教學內容之后，分成了基本概念和基礎知識、線性數據結構及相關算法、樹形結構及相關算法、圖結構及相關算法四個教學組成部分，這四個組成部分又可分別分成若干子模塊，每個子模塊又可再分成若干主題單元；劃分方法可以使用表格或思維導圖來協助完成。思維導圖是表達發散性思維的有效圖形思維工具，能直觀地把各級主題的關系用相互隸屬與相關的層級圖表現出來[9]。借助思維導圖，我們能有效完成微課課程知識結構的設計工作，圖1是我們設計線性數據結構及相關算法部分的微課主題單元思維導圖。

（二）微課主題單元設計

在完成對課程的教學內容主題劃分之后，開始對每個教學主題單元做設計。設計主題單元時要以學生為中心，其內容選擇先考慮突出主題單元中的重點知識點，同時需要保證學生能看懂、能聽懂，就是盡量以生動形象的語言和動畫表達知識點，特別是難點和常見疑點必須演示或解釋得詳細清楚。

這里以單鏈表主題單元為例。單鏈表是最簡單的鏈式存儲結構，是深入學習樹與圖（非線性結構）的基礎，其概念及其實現是本節教學的重點和難點內容，我們按照內容介紹的次序來繪制思維導圖，如圖2所示，圖中帶星號的是重點知識點。

在制作微課資源時，可以針對不同特點的知識點采用不同的講解形式。對于概念性的內容，只需用語言或文字以學生容易理解的方式講述清楚概念，而對一些抽象的內容，可采用圖形、對比表格、動畫等方法來講解。如單鏈表結點與單鏈表結構的知識點，我們采用的是圖形動畫演示配合語音講解方法；在講解單鏈表的實現時，我們采用了代碼單步執行分析與圖形動畫演示相結合的方法來講述，取得了較好的教學效果。

四、總結

每一門課程的教學都是一個復雜的系統工程，微課作為一種新型教學資源，能為學生自主按需選擇學習、強化鞏固知識的教學資源和環境，能為課堂教學提供有益的補充。本文對數據結構微課課程設計方法做了介紹，敘述了數據結構微課的設計過程，給出了采用思維導圖來整理分析知識結構的過程，為從事數據結構教學的實踐者提供了有意義的參考。

參考文獻：

[1]蒙應杰.“算法與數據結構”課程教學的研究與探討[J].高等理科教育，2004，（3）：55-57.

[2]張楠.應用微課和對分課堂教學模式開展釀造技術教學[J].生物學雜志，2017，（6）.

[3]胡鐵生.微課”區域教育信息資源發展的新趨勢[J].中國電化教育，2011，（10）.

[4]張一春.微課建設研究與思考[J].中國教育網絡，2013，（10）.

[5]鄒恒明.分而治之為上策：數據結構課程的反思與變革[J].中國大學教學，2011，（6）.

[6]鄭小軍.微課發展誤區再審視[J].現代遠程教育研究，2016，（2）.

[7]Clifford A.Shaffer.A Practical Introduction to DataStructures and Algorithms Analysis[M].電子工業出版社，2002.

[8]Bruno R.Preiss.Data Structures and Algorithms with Object-Oriented Design Patterns in C++[M].John Wiley & Sons，Inc，1999

[9]沈建強.思維導圖在教學中應用的理論基礎[J].浙江教育科學，2009，（06）.

[10]張建新.思維導圖在高職《液壓傳動》課程中的應用研究[J].高教學刊，2017，（4）.