混合教學模式下“數據結構”課堂教學設計與目標

胡章平　羅代忠

摘要：在簡要介紹混合式教學模式的基礎上，分析了翻轉課堂下《數據結構》課程應該實現的學生能力目標，通過“折半查找”這個具體的教學設計示例呈現了線下課堂教學活動如何開展以達到提高學生綜合能力的培養目標，最后對實施情況進行了總結并提出了改進措施。

關鍵詞：教學設計;能力目標;翻轉課堂;數據結構

中圖分類號：TP311.12 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）09-0171-02

1 教學模式

SPOC+翻轉課堂的線上線下混合式教學模式，就是借助MOOC平臺，通過重構課堂教學結構，翻轉教學流程，提高教學質量的一種新型教學模式。將優質MOOC資源與課堂面對面教學有機結合起來[1]，SPOC的“小規模性”與“專有性”也是開展翻轉課堂教學的有利條件[21。

相比與傳統教學以“教師”為中心，混合式教學理念是以“學生”為中心，將學習天平以“教”為重心向以“學”為重心傾斜。重構后的教學活動分為課前、課堂和課后三部分：學生在課前通過MOOC平臺，完成課程知識的自主學習;課后學生可以通過在線資源復習鞏固所學知識;而課堂變成了師生之間和學生之間互動的場所，包括討論、答疑解惑、知識運用等，結合探究性、啟發式、討論式等多種教學方法的靈活應用，教學方法得當才能充分實現教學目的，體現教學內容的思想性、科學性和系統性，提高學生獲得知識、掌握技能的能力[3]。

要實施好混合式教學的關鍵，就是如何把控好線下課堂教學，而翻轉課堂成功實施的關鍵，則是選取適當的教學方法，精心設計教學過程，以實現學生多種能力的培養。

2 能力目標

傳統的教學模式下，以教師為中心，注重知識灌輸，學生遠離獨立思考、分析、探究、質疑忽視對學生能力的培養。混合式教學模式則相反，把傳統的課堂主要完成的低階認知中的記憶、理解這部分的學習放在課前學生自主完成，翻轉課堂主要來完成“知識內化”，視頻上沒涉及的重難點以及拓展、知識應用、分析、創新等高級認知都可以在線下課堂來完成，便于培養學生的綜合能力。

培養計算思維。開展計算思維教育有助于提高學生信息技術知識與技能，培養學生跨學科、綜合應用學科知識解決問題的能力，提高學生的內驅力和創新力[4]。程序設計是發展學生計算思維的一種重要載體，而《數據結構》這門課程主要研究數據在計算機中的存儲和處理方法，培養學生如何編寫效率高、結構好的程序的能力，是非常適合開展計算思維培養的一門課程。

培養解決問題能力思考質疑能力。多講和不講都不是最好的促進學習的方法，應該從兩者之中取之平衡，將精華的部分放到課上來講[5]，翻轉課堂中教師講授的精華部分不一定是課程本身重點和難點，而是學生課前學習中遇到的共性問題，這些問題正是學生更需要的。課堂上的大部分時間則由學生來參與。參與式教學方法是當前被廣泛關注與提倡的一種集培訓、研討與教學為一體的新型方法[6]。根據不同的教學內容，靈活采用小組合作、學生展示、探究式、啟發式等多種教學方法，充分調動學生參與課堂活動的積極性，讓學生在參與中學習，以培養學生解決問題能力，思考質疑能力。

培養團隊精神溝通表達能力。學生參與不是簡單的教師提問學生回答這種模式，可以是小組合作學習并小組（或個人）展示、討論式、游戲式、頭腦風暴等多種方式，真正地讓課堂“活”起來。合作學習講究的是以學習者為中心，小組成員間需要互相交流和探討問題，同舟共濟，共同完成小組任務。在這種學習活動中，可以充分培養學生的團隊協作精神、組織能力、溝通能力和語言表達能力。

3 教學過程設計

如何在教學中實現能力目標的培養呢？主要是結合翻轉課堂的特點，綜合運用多種教學方法，充分利用參與式教學理念，最大限度調動學生的課堂參與激情，以達到培養學生計算思維和綜合能力的目標。這里以查找這一章的“折半查找”這個知識點的教學設計為例（如圖1所示），來介紹如何在課堂教學中綜合運用多種教學方法。

課前的MOOC學習和課后歸納總結主要由學生自主通過在線方式完成，教師在這個過程中注意監督，做好在線答疑與反饋，如果學生沒有進行充分的課前學習，將無法參與翻轉課堂中的各種活動。下面主要來看線下課堂中的教學過程。

首先，在課堂上利用5到8分鐘完成對課前學習的在線檢測，對了解學生對本次課知識的掌握情況，并進行簡要分析。通過分析順序查找的優缺點，以提高查找效率為契機引入本次課學習的內容一折半查找。結合生活中的簡單案例，讓學生講解查找方法，給出一組有序數作示例，讓學生展示折半查找的過程，教師根據展示情況做總結分析。在上例的基礎上總結出算法思想，然后引導學生給出對應的代碼實現。然后進行查找性能分析，引導學生計算平均查找長度，并讓學生展示判定樹的畫法，再啟發學生總結折半查找的優缺點。接下來是知識拓展與提升，首先引導學生思考如何將算法改為遞歸實現，完成后再提出第二個問題，如果初始序列是降序，算法該如何修改？接下來再引導學生探究有相同元素如何處理，找邊界元素如何實現，可以通過小組討論的方式解決。最后教師利用最后幾分鐘進行微型講授，可以總結本次課的重難點，引導學生思考能否再提高查找效率，分析其缺點即插人刪除效率低而引入下次課的動態查找方法。

通過“折半查找”這個知識點的教學設計可以看出，教學活動中采用了案例驅動、討論式、探究式、講練結合、學生展示等多種教學方法。課堂中教師講授的內容非常有限，大部分的時間是學生展示。結合案例，引入教學內容，課堂上的練習和計算都由學生展示完成，教師只指出存在的問題。性能分析、查找的優點缺點分析也是由學生們自己總結，得出結論，以培養他們解決問題能力，思考質疑能力。拓展與提升是課堂最精華的部分，讓學生充分發揮他們的聰明才智，去探索新的方法，培養他們克服困難勇于創新的能力。通過多種教學方法的綜合運用，以實現混合式教學模式下的學生多種綜合能力的提升。

4 總結

通過在2017級計算機科學專業《數據結構》教學中實施應用混合式教學模式，發現可以極大提高學生的學習熱情，課堂氛圍熱烈，增強學生參與性的同時也加強了學生與教師的交流，為學生提供了更多的鍛煉和展示的機會。同時更好的培養了學生的自主學習能力、語言表達能力，思考質疑能力等綜合能力。另外，與上一學年傳統教學方式下的學生成績做對比，平均分提高十幾分。學生的在線檢測成績，也由最初的平均30多分，逐漸增長到后來的70多分，這是學生自主學習的參與度逐步增加，自主性逐步增強的表現。在教學改革過程中也遇到一些問題和以后需要改進的地方：一是及時參與線上互動，回答學生在自主學習中的疑問。二是學生參與課堂情況不夠廣泛，應采用分組學習加隨機抽取學生展示等多種方式激發學生課堂上的參與度。三是課堂教學中的知識應用與拓展部分應該加強，以真正實現多種能力目標的培養。

參考文獻：

[1]張春英，劉盈，趙艷君.基于“MOOC+SPOC”的“大學計算機基礎”翻轉課堂教學模式研究[J].工業和信息化教育，2016（3）：63-69.

[2]鄭萌，廖雪花，馮朝勝，朱福軍.基于“MOOC+SPOC”的翻轉課堂教學模式研究[J].計算機教育，2017（9）：114-119.

[3]徐新.基于案例驅動的數據結構課程教學方法研究[J].計算機教育，2019（3）：44-47.

[4]陳鵬，黃榮懷，梁躍，張進寶.如何培養計算思維——基于 2006-2016年研究文獻及最新國際會議論文[J].現代遠程教育研究，2018（1）：98-112.

[5]馬秀濤.翻轉課堂教學模式下的教學設計研究[D].河北大學，2015.

[6]陳時見，謝夢雪.參與式教學的形態特征與實施策略[J].西南大學學報，2016（6）：91-95.

【通聯編輯：王力】

基金項目：重慶市教委高等教育教學改革重點項目資助（編號：192037）;重慶文理學院教改項目（編號：140338）;重慶文理學院科研項目（編號：22018RJ08）。

作者簡介：胡章平（1974-），女，碩士，主要研究方向為：深度學習與圖像處理;羅代忠（1972-），男，教授，碩士，主要研究方向：軟件工 程、軟件產品線、數據庫技術。