線上線下混合式教學模式在數據結構課程中的探索和應用

摘要：隨著信息技術的快速發展，線上線下混合式教學模式已成為一種新型的教學模式。文章以數據結構課程為例，探索和應用線上線下混合式教學模式，旨在提高學生的學習自主性，促進師生之間的交流和互動，全面提高教學質量。

關鍵詞：混合式教學模式；BOPPPS教學模式；學習通；問卷星

一、引言

在大數據、云計算、人工智能等技術的推動下，傳統的以教師為中心、課堂講授為主的教學模式已經無法滿足當今學生的學習需求。為了更好地培養學生的綜合素質和創新能力，教師在探索能夠適應學生學習需求的新教學模式。

數據結構作為計算機科學的核心課程，其教學質量直接影響學生專業素養的形成。因此，如何創新數據結構課程的教學模式，成為教育界關注的焦點。在這樣的背景下，線上線下混合式教學模式應運而生，它結合了線上教學和線下教學的優點，為數據結構課程的教學提供了新的方向。線上教學具有靈活性、個性化、時空無限制等優點，線下教學則強調實踐性、互動性和深度思考。通過線上線下混合式教學模式，學生可以在課前預習、課中討論、課后復習等環節獲得更加豐富、多樣和高效的學習體驗。

二、數據結構課程的特點

數據結構課程是東莞城市學院的軟件工程、計算機科學與技術、大數據等相關專業的核心必修課程，它以離散數學、計算機概論、程序設計基礎等先修課程為基礎，為后續的計算機網絡、操作系統、數據庫系統原理與應用等課程的學習打下基礎。課程教學內容以常見的數據結構類型為核心，如線性結構、樹形結構、圖形結構等，并對各數據結構的基本操作進行重點講解。教師以邏輯結構和存儲結構為基礎，著重培養學生的算法設計和分析能力，使其能夠靈活運用數據結構解決實際問題。

三、數據結構教學現狀分析

近年來，教育部積極推動新工科的發展。對計算機專業而言，數據結構作為基礎課程，傳統教學模式已經無法滿足新工科背景下的需求。另外，東莞城市學院學生的基礎相對薄弱，學習過程中缺少主動性，課堂教學存在以下問題。

（一）理論性強，內容抽象，學生理解不透徹

數據結構課程涉及面廣，包括線性表、棧和隊列、串、數組和廣義表、樹、圖等大量的基本概念，以及插入、刪除、查找、排序等一些算法的基本思想，知識點涉及較多，且課程內容抽象，基本圍繞數學模型及其基本運算展開，學生不容易理解。很多學生對數據結構所學概念不清晰，內容理解不透徹，所學的知識沒有融會貫通，導致在學習中感覺困難重重，特別是對一些復雜的算法設計，學生更是無從下手，從而產生畏懼學習的心理。

（二）“灌輸式”教學，無法調動學生的學習積極性

在數據結構的教學中，東莞城市學院大部分教師采用傳統的“灌輸式”教學，即教師講、學生聽，學生需要在較短的時間內掌握大量的知識。對于東莞城市學院計算機專業的學生而言，學習重點是靈活應用和創新各種算法，而不是單純地記憶知識。由于教學忽視了獲取知識的過程，不僅難以調動學生的學習積極性，而且難以培養學生的創造性。所以說，傳統的“灌輸式”教學雖然具有“短平快”的特點，但容易出現囫圇吞棗的情況。

（三）理論與實踐脫節，無法培養學生實踐能力

教師過分強調理論知識的闡述，往往忽視實際運用的重要性，致使學生沒有真正了解這些知識，不能將所學的理論知識有效運用于實際操作中。另外，在上機課中，學生只是機械地編寫代碼進行模擬，缺乏針對具體問題的實踐驗證，難以提高知識應用能力和問題解決能力。

四、線上線下混合式教學模式的實踐

為了增強數據結構課程的教學效果，滿足學生的學習需求，教學團隊精心整合教學資料，建設豐富的線上資源，并融合線上線下混合式教學模式。

（一）線上資源的建設

教學團隊系統梳理了線上教學內容，明確了各個課程知識點的錄制需求，并積極組織團隊成員進行錄制工作，最終成功錄制了15個知識點視頻和8個上機實驗視頻，總時長為312分鐘。團隊從教學內容、知識點整理、重點和難點梳理、課件美觀等角度出發，精心設計了課件，使課件內容更豐富、更完整、更準確，編排更美觀、更易讀，對提高學生的學習效率具有很大的幫助。

教學團隊認真編寫了32個教案，這些教案不僅注重培養學生的知識技能，還融入思政元素，21198a3b64ad6fad9f5004650fd1e6edf1382f3face9c3bb70fe4db14e3fbe4d旨在培養學生的理想信念、價值取向、政治信念、社會責任感。為了幫助學生鞏固知識點，教學團隊還精選了多個經典題型，建立了包含132題的課程題庫；通過網上測試、作業提交、批改等功能，密切關注并把控學生的學習進度和效果；建立課程交流群，鼓勵學生與教師互動合作，營造積極的學習氛圍。此外，教學團隊在超星學習通平臺上傳了豐富的教學資源，讓學生在任何時間和地點都能學習。

（二）線上線下相融合

結合數據結構的特點和東莞城市學院學生的實際情況，教師采用BOPPPS教學模式重構課堂教學。教師通過超星學習通平臺，將教學分為課前、課中、課后三個模塊，旨在增強師生的互動，調動學生參與課堂教學的積極性。教學流程如圖1所示。

課前，教師通過超星學習通平臺發布學習視頻和任務要求，學生觀看在線教學視頻，不僅能強化責任意識，還能自主學習并掌握相關的理論知識。在實際課堂教學中，教師采用BOPPPS教學模式，該教學模式包括導入（Bridge-in）、目標（Objective）、前測（Pre-assessment）、參與式學習（Participatory Learning）、后測（Post Assessment）和總結（Summary）六大教學基本要素。

第一，導入。教師可以采用案例或提問的方式，引出課程內容。例如，教師展示一張公園的圖片，引導學生思考：“如果從大門口出發，去參觀每一個景點，我們怎么走才能把所有景點都參觀一遍，并且沒有重復參觀。”最后引出圖遍歷。

第二，目標。教師向學生明確教學目標，包括知識目標、能力目標和素質目標。例如，圖遍歷的教學目標，使得學生熟練掌握圖的深度優先和廣度優先遍歷的性質與方法，能夠靈活運用遍歷算法，處理各種圖的應用場景，并在學習過程中不斷提高學生的邏輯思維和分析問題的能力。

第三，前測。教師通過測試、提問等活動，根據課前視頻學習，對學生預習情況進行綜合評估，進而對教學過程進行調整和完善。例如，教師根據圖遍歷的定義，詢問學生：“我們應該遵循什么樣的規則來進行遍歷呢？”如果學生回答深度優先搜索和廣度優先搜索，說明學生有進行課前視頻學習，對圖遍歷的知識掌握得比較好，教師可以直接對圖遍歷的兩種規則進行深入教學。如果學生回答不出來，說明學生沒有進行課前視頻學習，那么教師要先講解圖遍歷的定義。

第四，參與式學習。教師要以學生為中心，充分調動學生的學習積極性。例如，教師先詳細講解深度優先搜索的原理，解釋它是如何遍歷圖。接下來，教師邀請一個學生上臺，闡述基于鄰接表結構的深度優先搜索算法實現。學生解釋如何通過第一個指針參數找到給定頂點的第一個鄰接點，并檢查這個鄰接點是否已被訪問過。如果鄰接點存在且未被訪問，則遞歸調用深度優先搜索算法。對于已訪問過的頂點，學生可以通過下一個指針參數繼續尋找該頂點的下一個鄰接點。隨后，另一個學生也來分享基于鄰接矩陣結構的深度優先搜索算法。學生解釋在查找第一個鄰接點和下一個鄰接點時，如何遍歷給定頂點所在的行，并檢查哪一列的值非零且對應的頂點未被訪問過。一旦找到這樣的鄰接點，就遞歸調用深度優先搜索算法。最后，教師總結，強調鄰接矩陣和鄰接表是兩種不同的圖存儲結構，它們在深度優先搜索算法中的實現方式也有所不同。在實際應用中，學生應堅持“一切從實際出發”的原則，根據問題的具體需求和圖的特性，選擇適合的存儲結構來編寫高效的深度優先搜索算法。此外，針對實際需要的課程內容，教師靈活安排了課堂練習環節。例如，教師給出一個圖的鄰接表結構，要求學生討論并編寫從頂點3出發的深度優先搜索序列，答題結果如圖2所示。

第五，后測。為了評估學生在本次課程中的學習效果，教師可以根據課堂內容的類型和特點，采用多種考核方式。例如，對于深度優先搜索DFS算法的算法分析，教師采用分組討論的形式，鼓勵學生深入探究算法原理，并將討論結果通過大屏幕展示出來，如包含回溯、時間復雜度等關鍵詞。

第六，總結。教師通過思維導圖等方式，歸納教學內容，突出重點和難點，幫助學生形成一張層次分明的知識網絡。

課后，教師通過超星學習通平臺發布作業，學生可以借助平臺回顧自己所學的內容，完成相關作業。同時，教師通過批改作業，發現存在的問題并加以鞏固，及時給學生指導課堂上講授的知識。

五、項目實踐運行情況分析

經過教學模式的改革，學生學習的積極性和主動性得到了顯著提高。這一變化不僅使得期末綜合成績的優秀率有所提高，而且增強了學生的編程思維，提高了學生的編程能力和團隊協作精神。通過對比表1的成績數據，筆者發現數據結構課程的及格率和優秀率均有明顯提高。

通過問卷星對本次線上線下混合式教學模式進行了深度調研，結果顯示，有20.99%的學生偏愛線上教學模式，18.52%的學生更傾向于線下教學模式，高達60.49%的學生則明確表示喜歡線上線下混合式教學模式。這種教學模式已經取得了顯著的教學效果，并獲得學生的良好評價。以調研結果為依據，筆者后續將對線上線下混合式教學模式進行優化。

六、總結

作為計算機專業的核心必修課程，數據結構的重要性日益凸顯。為了適應這種變革，采用線上線下混合式教學模式已經成為一種趨勢，并在課程改革過程中取得了顯著的成績。

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基金項目：2023—2024學年東莞城市學院高等教育教學改革一般項目“數據結構課程的線上線下混合教學模式的創新與實踐探索”，項目編號：2023yjjg020。

（作者單位：東莞城市學院）