基于課堂教學(xué)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)微課程系統(tǒng)框架的分析與設(shè)計(jì)

董麗薇 尹偉靜

摘 要：微課程是一套以微視頻為核心，輔之以相應(yīng)的教學(xué)資源，通過移動(dòng)終端使學(xué)生自主學(xué)習(xí)的新型教學(xué)方式。本文通過對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)有課程教學(xué)體系的分析，對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行切割，設(shè)計(jì)了一套完整的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)微課程系統(tǒng)框架，以指揮微課程的制作，利用微課程輔助學(xué)生進(jìn)行課程的自主學(xué)習(xí)，與課堂教學(xué)相結(jié)合提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：微課程；移動(dòng)終端；自主學(xué)習(xí)；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)框架

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 引言（Introduction）

隨著便攜式移動(dòng)終端的發(fā)展，“碎片化”時(shí)間的利用率越來越高，人們進(jìn)入了“微時(shí)代”?！拔⒄n程”成了時(shí)代的產(chǎn)物。所謂“微課”是指按照新課程標(biāo)準(zhǔn)及教學(xué)實(shí)踐要求，以教學(xué)視頻為主要載體，反映教師在課堂教學(xué)過程中針對某個(gè)知識(shí)點(diǎn)或教學(xué)環(huán)節(jié)而開展教與學(xué)活動(dòng)的各種教學(xué)資源的有機(jī)組合[1]。現(xiàn)如今各高校大力推動(dòng)微課程，組織各種微課程比賽，調(diào)動(dòng)教師的積極性，“微課”對于教師來說已不是一個(gè)陌生的名詞。然而，目前的微課程只是針對一門課程當(dāng)中的一個(gè)組成部分，僅是單獨(dú)講解某個(gè)知識(shí)點(diǎn)，沒有形成一門完整的課，還沒有完全發(fā)揮微課程的優(yōu)勢，并沒有應(yīng)用于真正的教學(xué)當(dāng)中。

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程是計(jì)算機(jī)課程體系中的專業(yè)基礎(chǔ)課程[2]，作為程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程不僅成為高校碩士研究生入取的必考科目，還是各企業(yè)招聘員工入職筆試中青睞的學(xué)科。如何讓學(xué)生在課堂教學(xué)中對課程有更深刻的理解，并在復(fù)習(xí)考研和準(zhǔn)備找工作中進(jìn)行更好的自主學(xué)習(xí)，成為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)的研究重點(diǎn)，本文在分析數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上通過對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識(shí)點(diǎn)的分析，構(gòu)建合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)微課程框架，并將其應(yīng)用于教學(xué)中，使得學(xué)生能更好的應(yīng)用“微課程”進(jìn)行學(xué)習(xí)。

2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的現(xiàn)狀分析（Current situation

analysis of data structure）

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是一門比較抽象的課程，而且學(xué)生本身知識(shí)儲(chǔ)備不足[2]，所以僅靠課堂上的講解，不能使學(xué)生達(dá)到很好的消化吸收的效果。目前，很多高校也開發(fā)了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，積極倡導(dǎo)教師和學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)在線探討交流，通過對網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)，如將大綱日歷、教案、教學(xué)課件，教學(xué)視頻上傳到教學(xué)平臺(tái)，使學(xué)生增加課下自主學(xué)習(xí)的意識(shí)，同時(shí)，老師在上課的時(shí)候也會(huì)給學(xué)生提供一些教學(xué)視頻的網(wǎng)站，如清華教育在線等，然而，雖然教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)很完整，教師提供的教學(xué)視頻也很不錯(cuò)，學(xué)生卻很少好好利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)或教師提供的網(wǎng)絡(luò)視頻進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。主要原因有三點(diǎn)：

（1）教師的課堂教學(xué)主要以集中講授為主，并沒有引導(dǎo)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，學(xué)生把網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)當(dāng)成了一個(gè)簡單的提交作業(yè)、下載課件的平臺(tái)。

（2）教學(xué)平臺(tái)的內(nèi)容過于繁多，視頻基本上為課堂講授的視頻，即使有學(xué)生想課下自主學(xué)習(xí)，在看到45分鐘甚至90分鐘的教學(xué)視頻也會(huì)打退堂鼓。

（3）教師提供的教學(xué)視頻，如清華教育在線雖是名校老師講解，但對于一般高校的學(xué)生來說講解內(nèi)容過深，沒有針對性，很多學(xué)生覺得聽不懂，打消了自主學(xué)習(xí)的積極性。

通過“微課程”的概念，專家學(xué)者認(rèn)為“微課程”就是針對一個(gè)具體的知識(shí)點(diǎn)在短時(shí)間內(nèi)（一般為10分鐘左右）做簡單明確的講解，這種講解不是泛泛的介紹，而是通過精心的設(shè)計(jì)，最終完成容量小，內(nèi)容精的視頻制作[3]?？梢哉f，“微課程”的出現(xiàn)為我們解決數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)自主學(xué)習(xí)難的狀況提供了很好的解決方案。如何做到容量小，內(nèi)容精成了“微課程”視頻制作的關(guān)鍵，也是本文的研究重點(diǎn)。

3 基于微課程的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

（Modular design and implementation of data

structure based on micro-lecture）

本文依據(jù)清華大學(xué)出版社出版的嚴(yán)蔚敏主編的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教材[4]進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的劃分，構(gòu)建知識(shí)點(diǎn)的模塊化，并將其應(yīng)用在教學(xué)中。

3.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的分析與研究

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程研究的是數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，其基本分為四大類：集合、線性結(jié)構(gòu)、樹形結(jié)構(gòu)和圖形結(jié)構(gòu)。在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中，主要講解的是后三種結(jié)構(gòu)的邏輯結(jié)構(gòu)、物理結(jié)構(gòu)，以及相關(guān)算法的實(shí)現(xiàn)。在課程的最后講解了利用已學(xué)過的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解決基本的查找和排序的問題。

上述這些知識(shí)點(diǎn)中都具有一定的順序性、關(guān)聯(lián)性，但又相互獨(dú)立。如果只是把課程講解的內(nèi)容分解成10分鐘之內(nèi)的小視頻，除了時(shí)間上看著短了以外，沒有改變課堂講解的實(shí)質(zhì)，沒有做到真正意義上的微課程。在多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的指導(dǎo)下，本文要研究的是什么樣的知識(shí)點(diǎn)適合做成微課程，讓學(xué)生課下自主學(xué)習(xí)，課上共同討論，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，并且在考試復(fù)習(xí)時(shí)通過溫習(xí)微課程的視頻可以更快的掌握主要題型的解決方法，節(jié)約復(fù)習(xí)時(shí)間。

微課程知識(shí)點(diǎn)的設(shè)定原則為5—20分鐘可以被清晰地講解，且盡量不涉及程序性的內(nèi)容。棧和隊(duì)列可以說是操作受限的線性表，其抽象數(shù)據(jù)類型和現(xiàn)實(shí)生活中的很多例子都有相似性，可以將其作為微課程的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)。在樹形結(jié)構(gòu)中，如何在連續(xù)的存儲(chǔ)空間中把非線性的東西表示出來可以在短時(shí)間內(nèi)很經(jīng)典的講解出來，其鏈表的表示所以也非常適合做成微課程。二叉樹的結(jié)構(gòu)和樹非常像，對二叉樹的遍歷，以及樹和森林的轉(zhuǎn)化都是比較獨(dú)立的知識(shí)點(diǎn)，其方法不涉及難理解的程序，將這些放入微課程中。赫夫曼樹是二叉樹的重要應(yīng)用，其構(gòu)造方法可以放入微課程的知識(shí)點(diǎn)框架中。在圖形結(jié)構(gòu)中圖的鄰接矩陣表示法和鄰接表表示法都可以作為微課程的一部分，深度優(yōu)先遍歷和廣度優(yōu)先遍歷的算法雖然不易理解，但其求解方法的思想?yún)s可以通過微課程表達(dá)出來。最小生成樹，關(guān)鍵路徑，單源最短路徑都是圖里的應(yīng)用，僅把問題的解決方法放入微課程中是比較好的選擇。在查找中的折半查找和二叉排序樹的構(gòu)造都是獨(dú)立的知識(shí)點(diǎn)，可以很好的用于微課程的制作。在排序中，會(huì)選擇相對復(fù)雜一些的快速排序和堆排序，僅僅介紹排序的思想。微課程的知識(shí)點(diǎn)設(shè)定如圖1所示。

3.2 翻轉(zhuǎn)課堂輔助數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)微課程的實(shí)現(xiàn)

學(xué)生在剛接觸數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)會(huì)覺得特別的抽象，其基本概念和相關(guān)的術(shù)語并不適合讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)，線性表是學(xué)生接觸的第一種線性結(jié)構(gòu)，其邏輯結(jié)構(gòu)，順序存儲(chǔ)和鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)，以及插入刪除等操作都非常的重要，但多數(shù)都是枯燥的程序，想讓學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)掌握其精髓并不是一件容易的事，如果這個(gè)部分讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)很可能會(huì)打消學(xué)生的積極性，所以前幾節(jié)課程并不適合做翻轉(zhuǎn)課程。在學(xué)生已經(jīng)對線性表有所掌握的情況下，可以將棧和隊(duì)列的邏輯結(jié)構(gòu)微課程要求學(xué)生自己學(xué)習(xí)，在課堂上進(jìn)行討論，在討論的基礎(chǔ)上講解實(shí)現(xiàn)通過自主學(xué)習(xí)了解的各種操作的程序。樹形結(jié)構(gòu)是學(xué)生接觸的第一種非線性結(jié)構(gòu)，所以其邏輯結(jié)構(gòu)需要在課堂上進(jìn)行講解，雖然樹形結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)已經(jīng)安排在微課程中，但由于是學(xué)生第一次接觸，所以本微課程部分并不作為翻轉(zhuǎn)課堂的一部分，學(xué)生在復(fù)習(xí)時(shí)可以通過微課程進(jìn)行復(fù)習(xí)，以更好的掌握知識(shí)點(diǎn)。而二叉樹的相關(guān)微課程可以要求學(xué)生自行學(xué)習(xí)，在課堂上根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)的結(jié)果共同研究算法的實(shí)現(xiàn)。圖形結(jié)構(gòu)和樹形結(jié)構(gòu)都屬于非線性結(jié)構(gòu)，所以二者具有很多相似的地方，可以由學(xué)生自主學(xué)習(xí)課堂討論，通過討論的情況分析學(xué)生的掌握情況，因?yàn)槲⒄n程的內(nèi)容簡單，重要的算法實(shí)現(xiàn)還需要在課堂上詳細(xì)講解。經(jīng)過前面的學(xué)習(xí)，插入和排序的內(nèi)容無論是應(yīng)用方面還是程序?qū)崿F(xiàn)方面都由學(xué)生自主完成，通過討論和測試考察學(xué)生的掌握情況。

經(jīng)過和微課程相結(jié)合的翻轉(zhuǎn)課程的設(shè)計(jì)，使學(xué)生習(xí)慣通過微課程進(jìn)行學(xué)習(xí)，掌握自主學(xué)習(xí)的能力。

4 結(jié)論（Conclusion）

微課程的系統(tǒng)框架對微課程的制作起到了指揮棒的作用，在總體框架下進(jìn)行各個(gè)微課程的制作，在制作過程中絕不僅僅是錄制簡單的視頻，雖然僅僅是10分鐘左右，但工作量絕不亞于一節(jié)課的準(zhǔn)備，不僅要對微課程設(shè)計(jì)方案，制作電子課件，還要精心準(zhǔn)備習(xí)題，并配合易理解的答案。只有一個(gè)完整系統(tǒng)的微課程，再加上與課堂的相輔相成，才能使得學(xué)生在課下自主學(xué)習(xí)時(shí)更有針對性，學(xué)生學(xué)的更明白，課上討論也會(huì)更豐富，形成良性循環(huán)，真正實(shí)現(xiàn)了教師學(xué)生共同授課，共同討論的多樣化教學(xué)體系。

參考文獻(xiàn)（References）

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[4] 嚴(yán)蔚敏，吳偉民.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（C語言版）[M].北京：清華大學(xué)出版

社，2012.

作者簡介：

董麗薇（1981-），女，博士生，講師.研究領(lǐng)域：供應(yīng)鏈管理.

尹偉靜（1981-），女，碩士，講師.研究領(lǐng)域：電子商務(wù)，網(wǎng)站

設(shè)計(jì).