數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的設(shè)計與實踐

初曉 冷澤 王澤龍 刁春予

【摘要】本文通過對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的特點和翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的研究，針對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中有代表性的知識點進行了翻轉(zhuǎn)教學模式的原型構(gòu)建，設(shè)計了翻轉(zhuǎn)教學的實施方案，并應(yīng)用于計算機專業(yè)本科二年級的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學中，研究結(jié)果表明翻轉(zhuǎn)課堂教學模式能激發(fā)學生的學習興趣，有助于培養(yǎng)學生自主學習的能力，使其更好地掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容。

【關(guān)鍵詞】翻轉(zhuǎn)課堂 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 教學設(shè)計

【基金項目】吉林省教育科學“十三五”規(guī)劃2017年度重點課題-“SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂”教學模式設(shè)計與應(yīng)用研究——以計算機專業(yè)課程為例（編號：ZD17205）；長春財經(jīng)學院教學改革與建設(shè)工程項目（NO.20160108）。

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）01-0244-01

1.翻轉(zhuǎn)課堂概述

翻轉(zhuǎn)課堂秉持“以學生為主”的教學理念，有效地避免了傳統(tǒng)教學的強制性和依賴性，增加了學生的成就感，激發(fā)了學生的學習興趣，很大程度的提高了課堂教學質(zhì)量。翻轉(zhuǎn)課堂教學模式比較傳統(tǒng)教學模式有如下優(yōu)勢：

1）翻轉(zhuǎn)課堂教學模式有利于自主學習和分級教學。實施翻轉(zhuǎn)課堂教學模式后，學生可以按照自己的步調(diào)來學習，自主掌控學習進度，充分實現(xiàn)分級教學，同時使學習變得更為靈活自由。

2）翻轉(zhuǎn)課堂教學模式有利于推動應(yīng)用型人才培養(yǎng)。翻轉(zhuǎn)課堂教學模式中的課前自學、小組討論、角色互換、分級教學等環(huán)節(jié)均體現(xiàn)了應(yīng)用型人才培養(yǎng)的理念，勢必大力推動具有綜合素質(zhì)的應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。

3）翻轉(zhuǎn)課堂教學模式有利于教學效果提高。翻轉(zhuǎn)課堂教學模式是一種高效利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和學生課余時間、提高有限課堂教學效果、調(diào)動學生自學興趣、培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維與信息素養(yǎng)的全新教學模式。

2.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學現(xiàn)狀

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是計算機及相關(guān)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，它研究數(shù)據(jù)在計算機中的組織、存儲和處理方法。該課程要求學生掌握各種主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點、計算機內(nèi)的表示方法，以及處理數(shù)據(jù)的算法實現(xiàn)，同時掌握初步的算法分析技術(shù)。

目前數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的教學方式大多以講授式為主，課上傳授知識，課下進行練習和作業(yè)。這種教學方式存在如下問題：

1）不能充分體現(xiàn)學生的主體地位，課堂教學仍以教師為主體，學生別動學習，不能發(fā)揮學生自主學習的主觀能動性。

2）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)要求有一定的程序設(shè)計能力，學生雖然理解了算法思想，但不能對算法進行真正的實現(xiàn)。

3）教師統(tǒng)一在課堂授課，忽視了學生間的差異性，無法實現(xiàn)因材施教，造成有些學生覺得聽不懂，有些學生又覺得不夠深入的極端情況。

因此，尋找一種新的教學模式和方法，調(diào)動學生學習興趣，擴展學生的學習深度，切實提高教學效果已成為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學中亟待解決的問題。

3.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)翻轉(zhuǎn)課堂模式的教學環(huán)節(jié)

1）前期分析環(huán)節(jié)：建設(shè)在線學習資源庫

前期分析環(huán)節(jié)塊中設(shè)置了學習者分析、教學目標設(shè)計、教學內(nèi)容設(shè)計和教學環(huán)境設(shè)計，通過這四方面的設(shè)計與分析開發(fā)出在線學習資料（SPOC視頻、文檔材料、PPT等），以便學生更好的進行課前學習打下基礎(chǔ)。

2）課前環(huán)節(jié)：學生線上自主學習

包括學生自主觀看教學視頻，完成對基礎(chǔ)知識的學習，進行有針對性的課前練習，以及遇到問題時與同學、老師進行交流。

3）課中環(huán)節(jié)：實體課堂教學

本環(huán)節(jié)主要包括創(chuàng)設(shè)情景、確定問題；分析問題、自主探究；小組協(xié)作、師生共探；成果交流以及教師小結(jié)和反饋。

4）課后環(huán)節(jié)：反思與提高

本環(huán)節(jié)設(shè)置了知識鞏固、評價反思和拓展提高三內(nèi)容。知識鞏固指學生需要定時定量的完成教師布置的測試題目；評價反思指教師針對學生表現(xiàn)對學生進行評價，并反思教學過程的優(yōu)越性及不足；拓展提高指學生根據(jù)自身能力及愛好，有選擇性的進行拓展學習。

4.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)翻轉(zhuǎn)課堂模式的教學設(shè)計

1）教學內(nèi)容的選取

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程主要包括五大知識模塊：基礎(chǔ)知識、線性結(jié)構(gòu)、樹型結(jié)構(gòu)、圖結(jié)構(gòu)、查找與排序。根據(jù)各知識模塊的特點，結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的環(huán)節(jié)設(shè)置，本文針對如下教學內(nèi)容實施“翻轉(zhuǎn)課堂”教學改革。

①線性表—設(shè)計可行的通訊錄管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型及基本操作。②棧、隊列—設(shè)計可行的通道停車場問題解決方案。③哈弗曼樹—分組設(shè)計一段報文的哈弗曼編碼，并交換解碼。④最短路徑—設(shè)計模擬交通路線圖系統(tǒng)系統(tǒng)模型。⑤氣泡排序法—設(shè)計跳水比賽評分系統(tǒng)。

2）教學實施環(huán)節(jié)實例

本文以線性表實驗設(shè)計為例，本案例主要針對順序表、單鏈表的存儲特點，引導學生將理論知識與實際應(yīng)用相結(jié)合，培養(yǎng)學生的問題分析能力、團隊合作能力、程序設(shè)計能力及表達能力。

①線上環(huán)節(jié)：將順序表、單鏈表基本操作（構(gòu)造、插入、刪除、查找、輸出）的C++算法實現(xiàn)以微視頻的方式提供給學生自主學習，同時提供對應(yīng)的代碼填空試題，學生通過上機調(diào)試來鞏固學習內(nèi)容。線上學習環(huán)節(jié)需要學生提交實驗可運行代碼和測試數(shù)據(jù)。

②課堂環(huán)節(jié)：通過解決實際應(yīng)用問題，對學生綜合能力進行訓練。實施方法是問題提出→小組討論→撰寫系統(tǒng)分析與設(shè)計報告→提交作品。

先由教師提出“通訊錄系統(tǒng)設(shè)計”的具體要求；然后將學生進行分組（6人一組），要求學生在30分鐘內(nèi)完成分析問題、建模、討論問題的解決方案，并由1名成員負責撰寫系統(tǒng)分析及設(shè)計報告，其余同學分模塊完成“通訊錄系統(tǒng)”的各個功能。最終要求提交完整的系統(tǒng)設(shè)計方案及可運行代碼。

3）教學評價環(huán)節(jié)設(shè)計方案

理論翻轉(zhuǎn)課堂評價：主要從學生個人表現(xiàn)、各小組成果等方面對學生進行評價。重視評價的全面性和公平性。評價應(yīng)根據(jù)測驗的成績、回答問題情況、小組探究的表現(xiàn)、課堂獨立解決問題的情況、團隊合作情況、成果展示、語言表達、創(chuàng)新意識等方面進行。

實驗翻轉(zhuǎn)課堂評價：主要依據(jù)學生的實驗報告質(zhì)量、小組協(xié)作情況、設(shè)計系統(tǒng)質(zhì)量、成果匯報情況等方面進行。其中實驗報告中需包含設(shè)計方案描述、代碼實現(xiàn)、結(jié)果截圖、成員分工、實驗心得等內(nèi)容。

5.實踐效果分析

通過對計算機專業(yè)16級兩個行政班級的試行，考核結(jié)果表明將翻轉(zhuǎn)教學模式應(yīng)用于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程有助于學生自主學習能力的培養(yǎng)、質(zhì)疑能力的提高、參與度的提升和團隊意識的培養(yǎng)。

6.總結(jié)

翻轉(zhuǎn)課堂模式在應(yīng)用型院校中才剛剛起步，相關(guān)教育工作者正在進行積極的探索與嘗試，本文僅以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程為例進行了簡單的改革和實踐，在后續(xù)的教學過程中，還需進一步總結(jié)與完善，以求最大限度的發(fā)揮翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的優(yōu)勢與作用。