數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程線上線下結(jié)合教學(xué)模式探索

鹿旸

[摘 要] 傳統(tǒng)的教學(xué)模式以教師為主體，機(jī)械地傳輸知識(shí)，而單一的線上教學(xué)模式缺少課堂互動(dòng)。針對(duì)這些問題，結(jié)合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程實(shí)際，緊扣以“學(xué)為中心”的教學(xué)理念，積極探索線上線下結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)新模式、新路徑和新方法，重點(diǎn)探討了以“學(xué)為中心”的線上線下融合方案、課堂交互反饋，以及考核評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的改革方法，以有效地融合各種優(yōu)質(zhì)資源，提供更好的教學(xué)方式方法，讓學(xué)生成為教學(xué)活動(dòng)的主體，變被動(dòng)為主動(dòng)，達(dá)到提升教學(xué)效果的目的。

[關(guān)鍵詞] 線上教學(xué);線下教學(xué);數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);教學(xué)模式

[基金項(xiàng)目] 2019年度中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）本科教育質(zhì)量提升計(jì)劃項(xiàng)目“以‘學(xué)為中心的‘?dāng)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程教學(xué)改革研究”

[作者簡(jiǎn)介] 鹿 旸（1981—），女，河北保定人，博士，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）信息工程學(xué)院講師，主要從事分布式網(wǎng)絡(luò)和軟件工程研究。

[中圖分類號(hào)] G642.41? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? [文章編號(hào)] 1674-9324（2021）20-0069-04? [收稿日期] 2021-02-01

一、引言

在教育教學(xué)信息化高速發(fā)展的今天，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式迎來了巨大挑戰(zhàn)，也在悄然發(fā)生著變化。2020年初，一場(chǎng)疫情加速推進(jìn)了高等教育從傳統(tǒng)模式急速向線上模式的轉(zhuǎn)變。在疫情得到有效控制后，高等學(xué)校逐步恢復(fù)線下授課。結(jié)合線上和線下的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、特點(diǎn)，很多教學(xué)團(tuán)隊(duì)積極探索線上線下結(jié)合的教學(xué)新模式[1]。

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法”課程是計(jì)算機(jī)和軟件相關(guān)專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是編程語言類課程、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)原理等其他專業(yè)課程的基礎(chǔ)。該課程涉及內(nèi)容廣泛，理論知識(shí)點(diǎn)多，學(xué)習(xí)起來枯燥。在傳統(tǒng)的線下課堂中，學(xué)生容易失去學(xué)習(xí)興趣，出現(xiàn)畏難情緒。線上授課雖然提供了多樣的學(xué)習(xí)工具，但課程缺乏面對(duì)面的互動(dòng)，理論知識(shí)的講解效果不佳。因此，我們嘗試引入線上線下結(jié)合的教學(xué)方法，突破傳統(tǒng)課堂以“教為中心”的陳舊方式，將線上教學(xué)平臺(tái)和工具引入教學(xué)，從而將教學(xué)活動(dòng)延伸到課堂之外，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，進(jìn)而提升學(xué)習(xí)效果，為新條件下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法的教學(xué)提供一種新的模式，取得了較好的成效。

二、傳統(tǒng)教學(xué)方法的問題

課程是人才培養(yǎng)的核心要素。學(xué)生從大學(xué)里受益最直接、最核心、最有效的就是課程。在課程中包含“教”與“學(xué)”兩層含義，所以出現(xiàn)了以“教”為中心和以“學(xué)”為中心的兩種教學(xué)模式。表1從多個(gè)方面對(duì)這兩種教學(xué)模式進(jìn)行比較。傳統(tǒng)的教學(xué)模式是以“教”為中心的。教師是教學(xué)的主體，提前自主選擇合適的教材。開課前，教師備課時(shí)，根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)組織教學(xué)內(nèi)容，安排授課節(jié)奏。課堂上，也是以教師講授為主，學(xué)生被動(dòng)參與，教師很難獲得學(xué)生的反饋信息。布置作業(yè)和結(jié)課考試環(huán)節(jié)，依舊是以教師為主導(dǎo)，根據(jù)講授內(nèi)容設(shè)計(jì)題目并規(guī)定考核方法。綜合來看，在整個(gè)教學(xué)過程中，如備課、講課、組織課堂、布置作業(yè)和考試，所有環(huán)節(jié)都是教師主導(dǎo)。學(xué)生在教學(xué)過程中只是被動(dòng)參與。教師并不能得到學(xué)生的積極反饋，即便非常認(rèn)真負(fù)責(zé)地做教學(xué)工作，最后可能也是收效甚微，很多學(xué)生的學(xué)習(xí)效果并不理想。

舉例來說，“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法”課程知識(shí)框架體系完善清晰，教學(xué)難點(diǎn)是知識(shí)的抽象性和動(dòng)態(tài)性。本課程的學(xué)習(xí)也是復(fù)雜程序設(shè)計(jì)的訓(xùn)練過程，理論性和實(shí)踐性均較強(qiáng)。由于部分學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)掌握不牢固，再加上課程本身內(nèi)容抽象，尤其是涉及大量算法，因此學(xué)習(xí)難度非常大。在以“教為中心”的傳統(tǒng)授課方式中，教師會(huì)按照自己的思路設(shè)計(jì)課程，依序介紹算法的思想、思路、流程圖、代碼和算法復(fù)雜度，進(jìn)行可能的算法優(yōu)化，并且和同類別的算法進(jìn)行比較分析。在教師的講授過程中，弱化了學(xué)生的主體地位。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中缺乏主動(dòng)性和積極性。并且，教師一味地進(jìn)行理論知識(shí)的講解，使得理論和實(shí)踐環(huán)節(jié)脫節(jié)，逐漸讓學(xué)生失去了學(xué)習(xí)的興趣。

因此，必須對(duì)以“教為中心”的、機(jī)械傳輸知識(shí)的教育理念進(jìn)行反思和轉(zhuǎn)變。結(jié)合線上線下的多種教學(xué)手段，逐步落實(shí)以“學(xué)為中心”的教學(xué)理念，培養(yǎng)學(xué)生思考問題的方法和自我學(xué)習(xí)的能力。

三、以“學(xué)為中心”的線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式

為應(yīng)對(duì)疫情特殊時(shí)期，教育部印發(fā)了《關(guān)于在疫情防控期間做好普通高等學(xué)校在線教學(xué)組織與管理工作的指導(dǎo)意見》（以下簡(jiǎn)稱《指導(dǎo)意見》）[2]，對(duì)線上教學(xué)順利開展提出了具體的要求，做出了“停課不停學(xué)，停課不停教”的部署。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）迅速響應(yīng)，積極采取“線上教學(xué)”模式，通過超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)開展直播及錄播課程，結(jié)合其他線上教學(xué)平臺(tái)和遠(yuǎn)程交互軟件，多模式地開展網(wǎng)絡(luò)在線教學(xué)，保障教學(xué)任務(wù)的順利開展。

疫情期間，全國(guó)高校均開展了形式多樣的在線教學(xué)，積累了很多寶貴的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)[3-5]。總結(jié)單一線上教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，結(jié)合長(zhǎng)期的線下教學(xué)積累的經(jīng)驗(yàn)，要將線上和線下有機(jī)地結(jié)合起來，積極探索以“學(xué)為中心”的線上線下結(jié)合的教學(xué)新模式、新路徑和新方法。

（一）線上自主學(xué)習(xí)模式

疫情期間，教育部開放了全國(guó)2.4萬余門在線課程，鼓勵(lì)教師結(jié)合優(yōu)勢(shì)教學(xué)資源，豐富、完善教學(xué)內(nèi)容。線上教學(xué)方式多種多樣，可以綜合使用多種教學(xué)手段提升教學(xué)效果，注重在線上教學(xué)過程中，充分利用線上資源，拓寬互動(dòng)形式，增加互動(dòng)頻率，增強(qiáng)互動(dòng)效果。

開課前，在線上教學(xué)平臺(tái)組建課程共享空間，用于發(fā)布課程介紹、課程組織程序、課程答疑通道、課程評(píng)價(jià)體系等內(nèi)容。教師應(yīng)充分利用微信群、QQ群等社交平臺(tái)組建教學(xué)班級(jí)群，進(jìn)行日常答疑和交流，發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，進(jìn)行互動(dòng)教學(xué)。

每節(jié)課前，教師通過線上教學(xué)平臺(tái)發(fā)布本周教學(xué)內(nèi)容，布置課前先導(dǎo)問題，要注重用探究性、綜合性、創(chuàng)新性的問題引導(dǎo)學(xué)生。可將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程中重要的算法問題提前布置給學(xué)生。例如，講解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)串時(shí)，可以將串的匹配算法作為先導(dǎo)問題，鼓勵(lì)大家先利用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，并嘗試給出解法，分析時(shí)間復(fù)雜度，或記錄遇到的問題以便在課上討論。自學(xué)過程中，可以在線上討論區(qū)進(jìn)行師生和生生的互動(dòng)。課前的線上熱身學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，不受地域和時(shí)間的限制，促進(jìn)了學(xué)生間的互幫互助，充分激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，有效地培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。