數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在線開放課程建設(shè)策略研究

王夢菊

（哈爾濱金融學(xué)院 黑龍江·哈爾濱 150030）

1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在線開放課程建設(shè)背景、意義與目標(biāo)

1.1 建設(shè)背景

自1999年我國建設(shè)新世紀(jì)網(wǎng)絡(luò)課程以來，國家推動課程建設(shè)經(jīng)歷了以下各階段：精品課程、視頻公開課、資源共享課、大規(guī)模在線開放課程、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，2018年認(rèn)定了首批國家精品在線開放課程，2019年發(fā)出建設(shè)一流本科課程的通知。目前正在建設(shè)的一流本科線上課程，旨在解決當(dāng)前高等教育的以下問題：

課程多，重視什么就開什么課。內(nèi)容設(shè)置寬而不深，多“萬金油”型課程。新知識新技術(shù)引入過慢，多介紹性課程而少深度性課程。重視教師講而不重視學(xué)生學(xué)。

知識爆炸、知識獲取途徑越來越多元化。學(xué)生的發(fā)展從過度倚重學(xué)習(xí)知識到重視培養(yǎng)學(xué)生能力。

學(xué)時有限，擠占了學(xué)生自主探究時間。在有限的學(xué)時內(nèi)，如何更好地培養(yǎng)學(xué)生。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程作為計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生能夠根據(jù)實(shí)際問題選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，編寫質(zhì)量好、效率高、結(jié)構(gòu)優(yōu)的程序。該課程的教學(xué)效果對計(jì)算機(jī)類專業(yè)學(xué)生的專業(yè)能力水平有著重要影響。我國計(jì)算機(jī)系各專業(yè)開設(shè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程40余年，發(fā)現(xiàn)以下教學(xué)“痛點(diǎn)”：（1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)容豐富、知識體系龐大，學(xué)后忘前。（2）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法繁多、過程復(fù)雜、極易混淆，自學(xué)困難。（3）在信息化時代，傳統(tǒng)課堂學(xué)生學(xué)習(xí)熱情不高。

借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，構(gòu)建數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在線開放課程，發(fā)揮在線課程的自學(xué)優(yōu)勢和自適應(yīng)性，是解決以上痛點(diǎn)的有效方法。

1.2 建設(shè)意義

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)多專業(yè)核心課程，受眾廣收益面大。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)同時是考研專業(yè)課，對學(xué)生后續(xù)發(fā)展影響重大。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、和編程語言是程序編寫的三大基石，課程的線上建設(shè)有助于提升各類學(xué)習(xí)者的專業(yè)能力。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程本書具備模塊化和過程性特征，契合在線開放課程強(qiáng)調(diào)的“優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源與過程”的過程性特點(diǎn)，方便進(jìn)行在線開放課程建設(shè)。同時，該課程理論與實(shí)踐并重的特點(diǎn)，十分適合在線平臺的教學(xué)過程設(shè)計(jì)。

1.3 建設(shè)目標(biāo)

課程的建設(shè)理念應(yīng)從“以資源為中心”的優(yōu)質(zhì)資源共享轉(zhuǎn)變到“以學(xué)生為中心”的優(yōu)質(zhì)課程共享。在線課程建設(shè)完成后，應(yīng)支持在線平臺上教師和學(xué)生進(jìn)行三類應(yīng)用模式。一是在線學(xué)習(xí)模式，二是線上線下混合模式，三是“MOOC+SPOCs”。不同層次、不同類型的學(xué)校基于此在線開放課程的建設(shè)，結(jié)合學(xué)校自身人才培養(yǎng)目標(biāo)需要，可以進(jìn)行個性化定制，形成多個不同的SPOC。通過SPOC，教師可以面向?qū)W生開展更加有深度和個性化的教學(xué)活動。學(xué)習(xí)方式既可以是線上自主學(xué)習(xí)，也可以是線上線下混合式教學(xué)。

2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在線開放課程建設(shè)策略

2.1 課程內(nèi)容選取遵循科學(xué)性、系統(tǒng)性與先進(jìn)性

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為計(jì)算機(jī)類專業(yè)的核心課程，“四大結(jié)構(gòu)、兩大算法”是課程的主體框架，其中各知識點(diǎn)的組織應(yīng)在該框架下注意整體教案的系統(tǒng)性。重要概念、專業(yè)術(shù)語、理論思想應(yīng)闡述嚴(yán)謹(jǐn)，體現(xiàn)課程的科學(xué)性。同時注意跨課程知識點(diǎn)間的聯(lián)系，這對學(xué)生未來發(fā)展有引領(lǐng)作用，對學(xué)生的復(fù)雜性思維養(yǎng)成、問題求解能力建立有重要價(jià)值。例如：單鏈表中的結(jié)點(diǎn)，對應(yīng)于先行課中的結(jié)構(gòu)體。同時，順序表中的數(shù)組分量和單鏈表中的結(jié)點(diǎn)都是線性表中的元素，具體實(shí)現(xiàn)都采用結(jié)構(gòu)體，二者只是在數(shù)據(jù)元素的存儲組織上不同。類似的例子，在教學(xué)視頻中應(yīng)予以體現(xiàn)，幫助學(xué)生理清計(jì)算機(jī)專業(yè)知識體系。而對于經(jīng)典算法，可適當(dāng)選取新技術(shù)、學(xué)科交叉，能夠反映時代性和前沿性的案例，拓展學(xué)生視野，促進(jìn)核心能力培養(yǎng)。從而建設(shè)站位高、立意遠(yuǎn)，聚焦專業(yè)核心、寬廣視野的在線開放課程。

2.2 教學(xué)設(shè)計(jì)符合在線開放課程特點(diǎn)

（1）設(shè)置課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)圖。通過內(nèi)容結(jié)構(gòu)圖反映課程的思想性、科學(xué)性和系統(tǒng)性，通過知識圖譜反映碎片化知識間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。方便教師講授時關(guān)注當(dāng)前講授的知識點(diǎn)在課程框架中的位置和前后聯(lián)系，從而設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)回顧環(huán)節(jié)和布置預(yù)習(xí)任務(wù)。圖中的知識點(diǎn)粒度應(yīng)設(shè)計(jì)適當(dāng)。粒度太大易導(dǎo)致遺漏教學(xué)內(nèi)容；粒度太小會過于瑣碎，導(dǎo)致全局框架不清晰。

（2）重視教學(xué)課件的制作。教學(xué)課件制作需規(guī)范、風(fēng)格統(tǒng)一，內(nèi)容組織上應(yīng)邏輯清晰，界面設(shè)計(jì)要布局規(guī)整、色彩和諧。教學(xué)視頻中的教學(xué)課件與線下教學(xué)不同，除非必要不宜使用動畫，課件需配合視頻教學(xué)并及時更新，課件內(nèi)容需覆蓋所有教學(xué)內(nèi)容。

（3）教學(xué)視頻與視頻題集相結(jié)合。教學(xué)視頻展示教師教學(xué)的過程，對于概念、思想、原理等采用教學(xué)視頻，主要評價(jià)指標(biāo)有：制作規(guī)范、畫面清晰、聲音飽滿，有穿透力和吸引力。但數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中有大量的算法思想，算法過程是學(xué)習(xí)的重點(diǎn)。視頻題集適合展示算法求解過程，并且短小精悍，既適合制作者模塊化組織，又方便學(xué)習(xí)者查閱。例如：求最小生成樹的普利姆算法和克魯斯卡爾算法，兩個算法的求解結(jié)果相同，區(qū)別在于二者的求解過程。采用微視頻展示求解過程要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)的圖示，讀者更容易模仿練習(xí)、理解掌握。此類微視頻的制作應(yīng)參考課程知識圖譜來設(shè)計(jì)制作，并建立微視頻目錄和課程全部微視頻的鏈接結(jié)構(gòu)圖，使學(xué)習(xí)者對視頻題集的結(jié)構(gòu)一目了然，方便查找需要的算法視頻。本文采取教學(xué)視頻與視頻題集相結(jié)合的方式，有利于發(fā)揮在線學(xué)習(xí)平臺的優(yōu)勢，且方便不同層次的學(xué)習(xí)者根據(jù)自己的需求選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容。同時，方便學(xué)習(xí)者利用碎片化時間學(xué)習(xí)。

（4）依據(jù)教學(xué)大綱設(shè)置考核題目。由于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容豐富，同時在線開放課程面向的學(xué)習(xí)者眾多，因此考核題庫的題量要大，題型種類多樣，知識覆蓋應(yīng)全面，難易程度搭配需合理。其中，主客觀題的比例和主觀題的評閱，在大規(guī)模在線開放課程中，會影響教學(xué)進(jìn)程和學(xué)習(xí)者體驗(yàn)，應(yīng)給予一定重視。

（5）考核評價(jià)方式要突破傳統(tǒng)。由于在線開放課程的過程性和學(xué)習(xí)者的自主性特點(diǎn)，考核評價(jià)方式應(yīng)結(jié)合運(yùn)用累加式評價(jià)、形成性評價(jià)與結(jié)果性評價(jià)等多種方式，權(quán)重設(shè)置應(yīng)合理得當(dāng)。同時，也應(yīng)考慮如何設(shè)置學(xué)期內(nèi)的考核評價(jià)次數(shù)。

2.3 “學(xué)為中心”的教學(xué)方法

（1）依據(jù)教學(xué)目標(biāo)，突出問題導(dǎo)向，引導(dǎo)學(xué)生啟發(fā)式探究式學(xué)習(xí)，強(qiáng)化多向交互與質(zhì)疑辯論。遵循教育教學(xué)規(guī)律，進(jìn)行科學(xué)合理的組織教學(xué)活動。圍繞核心課程內(nèi)容,針對不同類別的知識特點(diǎn)，采取不同教學(xué)方法。例如：“哈夫曼編碼”可采用線上對分課堂的形式，先在教學(xué)視頻中講解舉例，再在課后討論區(qū)中設(shè)置應(yīng)用問題，由學(xué)生解答并評閱，在見面課中由教師點(diǎn)評。這既合理提升了學(xué)業(yè)挑戰(zhàn)度、增加了課程難度，又拓展了課程深度。對于復(fù)雜算法，如“平衡二叉樹的建立”，在線下教學(xué)中往往采用圖示方法，學(xué)生掌握后容易遺忘。應(yīng)充分利用多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)平臺，制作微視頻，通過動畫等手段展示算法過程中的細(xì)節(jié)，解決線下教學(xué)中的難點(diǎn)。

（2）在線考試題庫的題目數(shù)量應(yīng)盡量多，同時要有區(qū)分度，能夠覆蓋課程知識、能力與素質(zhì)考核要求。突出復(fù)雜性思維訓(xùn)練題目、問題求解能力訓(xùn)練題目，有挑戰(zhàn)度的題目占有一定比例。其中，各類題目中的經(jīng)典案例在教學(xué)視頻中應(yīng)有所講解，在課后練習(xí)和討論區(qū)中布置該類型的其他題目，可相對于教學(xué)中講解的題目適當(dāng)加大難度。在考試題庫中的題目難度應(yīng)控制在課中和課后題目兩者之間。

2.4 信息技術(shù)手段應(yīng)用得當(dāng)

在教學(xué)過程中充分運(yùn)用信息技術(shù)手段提升教學(xué)效果，運(yùn)用聲音、圖像、視頻手段等擴(kuò)大課程的信息量，運(yùn)用實(shí)景教學(xué)手段增強(qiáng)課程內(nèi)容的體驗(yàn)性，運(yùn)用動畫、游戲手段增強(qiáng)課程的趣味性。大數(shù)據(jù)分析可改進(jìn)教學(xué)效果評價(jià)機(jī)制，運(yùn)用智能教學(xué)工具可提升教學(xué)效果。同時，社會網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也為分析在線討論區(qū)等虛擬學(xué)習(xí)社區(qū)提供了途徑。對學(xué)習(xí)者的角色識別技術(shù)可幫助教師掌握在線學(xué)習(xí)社區(qū)的學(xué)情。挖掘“學(xué)習(xí)領(lǐng)導(dǎo)者”，培養(yǎng)為教師助理；發(fā)現(xiàn)“初學(xué)者”，給予更多關(guān)注。

2.5 提供及時有效的教學(xué)服務(wù)

在平臺上按照課程大綱有序開放教學(xué)資源，包括：課件、微視頻、參考書目、試題庫。為學(xué)習(xí)者提供在線討論與答疑、在線測試、期末考試等種類豐富且適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)活動，及時開展有效的在線指導(dǎo)與答疑、在線測評等服務(wù)，教學(xué)服務(wù)應(yīng)隨著教學(xué)過程的推進(jìn)而不斷優(yōu)化。開課周期內(nèi)，學(xué)生提問帖子的回復(fù)率應(yīng)超過60%，主講教師回帖總次數(shù)也應(yīng)設(shè)置下限。

2.6 促進(jìn)學(xué)習(xí)者高效互動

在線平臺上的師生之間、生生之間的多向互動是在線開放課程的重要組成部分，影響著學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)質(zhì)量。應(yīng)密切關(guān)注發(fā)帖和跟帖，對普遍存在或有挑戰(zhàn)度的討論話題，應(yīng)由教師組織討論，并給予恰當(dāng)回答，也可作為調(diào)整后續(xù)在線課程建設(shè)的參考依據(jù)。同時，上述互動也是學(xué)習(xí)者對課程的一種反饋評價(jià)，可分析整理作為調(diào)整修改課程建設(shè)方案的依據(jù)。

2.7 合理組織課程團(tuán)隊(duì)

課程負(fù)責(zé)人應(yīng)在本課程專業(yè)領(lǐng)域有較高學(xué)術(shù)造詣，教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富，教學(xué)水平高。課程團(tuán)隊(duì)師德好、教學(xué)表現(xiàn)力強(qiáng)，能夠熟練運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方法和技能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。課程團(tuán)隊(duì)親自授課和制作的教學(xué)資源應(yīng)占有一定比例。隨著課程建設(shè)的推進(jìn)，使用的教學(xué)資料應(yīng)及時整理，后續(xù)教學(xué)方案應(yīng)參照教學(xué)情況動態(tài)微調(diào)。以上工作均建立在團(tuán)隊(duì)成員合理分工的基礎(chǔ)上。

2.8 選擇運(yùn)行穩(wěn)定的平臺，實(shí)現(xiàn)多通道學(xué)習(xí)

課程所依托的平臺須符合慕課平臺標(biāo)準(zhǔn)，能夠廣泛使用，運(yùn)行穩(wěn)定。目前的在線開放課程平臺有中國慕課網(wǎng)、智慧樹、超星、課程在線和向日葵等。無論上述哪種平臺，都要考慮方便學(xué)習(xí)者根據(jù)自身情況選擇學(xué)習(xí)方式。例如，具有競爭型教育目標(biāo)的學(xué)習(xí)者可采用MOOC完全課堂；具有發(fā)展型教育目標(biāo)的學(xué)習(xí)者可采用SPOC規(guī)定內(nèi)容的學(xué)習(xí)，即跟隨SPOC教師進(jìn)行多通道學(xué)習(xí)（教材、課件、視頻、習(xí)題、討論）和課堂學(xué)習(xí)的方式，實(shí)現(xiàn)因材施教和個性化學(xué)習(xí)。

3 總結(jié)

本文在我國在線開放課程蓬勃發(fā)展的大背景下，分析了計(jì)算機(jī)類專業(yè)核心課程數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行在線開放課程建設(shè)的可行性和必要性，以及課程建設(shè)目標(biāo)，提出了以下課程建設(shè)策略。在課程內(nèi)容上提出了“跨課程知識點(diǎn)”“系統(tǒng)性教案”等理念。在教學(xué)設(shè)計(jì)上提出了“課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)圖”“視頻題集”等設(shè)計(jì)，并討論了考核題目對學(xué)習(xí)體驗(yàn)度和教學(xué)過程的影響，以及課中、課后和期末考核中題目難度的設(shè)置。在教學(xué)方法上提出了“算法的微視頻動畫”和“生生評閱——教師點(diǎn)評”評價(jià)方式。在技術(shù)手段上提出應(yīng)通過大數(shù)據(jù)分析和社會網(wǎng)絡(luò)角色識別技術(shù)，分析掌握學(xué)情。強(qiáng)調(diào)在課程建設(shè)的過程中，通過在線討論區(qū)數(shù)據(jù)、課后習(xí)題練習(xí)情況等動態(tài)微調(diào)后續(xù)教學(xué)過程。