數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程混合式教學實踐與評估

戴成秋

（湖南工學院 計算機與信息科學學院，湖南 衡陽 421002）

0 引 言

2015年11月，教育部、國家發(fā)改委、財政部三部委聯(lián)合發(fā)布了《關于引導部分地方普通本科高校向應用型轉(zhuǎn)變的指導意見》，對地方普通本科高校轉(zhuǎn)型發(fā)展的主要任務做出明確規(guī)定，高等教育發(fā)展逐步步入內(nèi)涵式發(fā)展。眾所周知，高等教育發(fā)展依賴于教育教學質(zhì)量的提升，也最終落足于課堂教學[1]。

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，給教育帶來了全新的挑戰(zhàn)。“互聯(lián)網(wǎng)+教育”實質(zhì)就是利用以MOOC為代表的教育信息技術(shù)，實現(xiàn)以學生為中心的教學改革[2]，混合式教學、翻轉(zhuǎn)課堂教學為教師提供了全新的教學模式[3-5]。

1 開展混合式教學的目標

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是面向計算機、通信、電子等專業(yè)的重要專業(yè)基礎課。它所討論的知識內(nèi)容和提倡的技術(shù)方法，無論對進一步學習計算機領域的其他課程，還是對從事大型信息工程的開發(fā)，都是重要而必備的基礎。

盡管教師與學生對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程都比較重視，但在目前的教學過程中，傳統(tǒng)的“滿堂灌”課堂教學方法造成了學生理解知識點不透徹，實踐能力差的問題。在此背景下，混合線上與線下兩種學習方式，融入主動學習與問題導向教學理念，開展數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的混合式教學改革十分必要。

為實施好數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學改革，我們提出開展混合式教學的目標與任務如下：①加強學生對于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)各重要知識點的理解，提升學生編程實踐能力；②促進學生自主學習，加強學生學習的主動性；③加強教師與學生、學生與學生之間的學習互動；④組織好每次見面課前后的學習任務、反饋、案例、考核等。

2 混合式教學總體思路

2.1 課程基本信息

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程主要介紹數(shù)據(jù)組織與算法設計，使學生在面對具體應用問題時，能選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，設計出較為高效的算法。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程面向計算機學院本科生開設，原計劃課時為64學時。采取混合式教學改革后，線上學習使用的是浙江大學陳越老師在中國大學MOOC上開設的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)國家精品在線開放課程，實踐與作業(yè)結(jié)合“拼題啊” 程序設計實驗輔助教學系統(tǒng)開展，線下翻轉(zhuǎn)課堂結(jié)合藍墨智能云教學平臺開展，案例講解與小組討論也采用藍墨云APP計分考核。

2.2 混合模式

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)混合式教學改革采取線上線下結(jié)合方式，線上學時24，線下學時32，具體分配情況見表1。成績采用全量化的形式開展計分，其中中國大學MOOC在線課程平臺成績占比20%，“拼題啊”程序設計實驗輔助教學系統(tǒng)平臺成績占比20%，藍墨智能云教學平臺占比20%，期末測驗占比40%。

表1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)混合式教學課時分布

3 在線教學環(huán)節(jié)設計

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程混合式學習在一個學期內(nèi)完成，根據(jù)學習知識點按時間進行線上線下學習任務分割，要求按小組做好每次任務的學習反饋。同一小組成員可以給出一些約束性條件，比如不同星座、不同性別、不同地域、不同宿舍等，這樣既避免了主動學習能力強的學生抱團，又能加強學生之間的溝通交流。每次線下見面課前，要求各小組組長做好如下工作：①視頻學習反饋；②測試反饋，導出MOOC測試成績；③數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法編程反饋，從線上“拼題啊”導出上機編程成績；④集中討論反饋，論壇統(tǒng)計發(fā)帖。

在中國大學MOOC平臺和PTA實驗輔助教學平臺下，課程教學知識的描述形式多樣化、更生動，學生學習按自己需求開展，可重復看也可考核之后學習等。線上學習平臺使得抽象知識生動化、學習工作效率化，比如開設混合式教學課程的教師在每次見面課授課前，可以在中國大學MOOC和PTA實驗輔助教學平臺上導出學生在線學習與編程的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，表2為PTA平臺導出的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)線性表編程練習學生的得分情況。

表2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)線性表學習情況統(tǒng)計

4 線下教學環(huán)節(jié)設計

4.1 課前任務單設計

見面課是線下教學的重要一環(huán)，在每次見面課前一周的時間里，給出學習任務單內(nèi)容，包含章節(jié)名稱、學習目標、要點等，要求各學習小組組長做好學習監(jiān)督反饋，任務單內(nèi)容見表3。

表3 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)線性表學習任務單

4.2 課上教學設計

線下教學開展形式采用SPOC（Small Private Online Course），SPOC是指使用MOOC的技術(shù)平臺和教學手段進行授課的校內(nèi)課程。SPOC通常只允許本校的學生參加，教師會組織線下教學活動，從而實現(xiàn)線上線下混合式教學，發(fā)揮各自優(yōu)勢的效果。

本項目中線下課程教學主要結(jié)合藍墨云智能云教學平臺開展。平臺擁有簽到、分組、課堂表現(xiàn)、互助答疑、頭腦風暴、投票問卷、學習效果測試、教學周報等功能，能輔助翻轉(zhuǎn)課堂中的分組討論、設計問題、實踐展示等操作。

5 教學效果評估與總結(jié)

5.1 教學效果評估

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程混合式教學改革實施結(jié)束后，需要開展歷史成績、平行班成績的比較工作，結(jié)合學生問卷分析教學改革的效果。

圖1所示為往屆同課程教學班級物聯(lián)1401試卷分析表，圖2所示為實施數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)混合式教學改革的軟件1502班的試卷分析表，在試卷難度略有提升的情況下，軟件1502班的及格率高于物聯(lián)1401班，且其班級平均成績79.55分都高于往屆數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學物聯(lián)網(wǎng)1401班72.35分，高分區(qū)（90～100）人數(shù)及比例也明顯高于往屆班級，反映混合式教學改革對于優(yōu)秀學生影響更大。

圖1 傳統(tǒng)教學物聯(lián)網(wǎng)1401班教學成績分布

圖2 混合式教學軟件1502班教學成績分布

為了讓對比更客觀，平行班同課程成績對比采用15級其他教師擔任課程教學的班級成績來對比分析，圖3所示為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)混合式教學班與彭、伍兩位教師擔任教學的同屆其他班級期末考試成績及格率的對比。對比結(jié)果也充分說明，開展混合式教學改革后，學生的學習成績總體好于傳統(tǒng)式教學。

圖3 不同教師數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)成績及格率分布

后續(xù)跟蹤混合式教學班級學生學習數(shù)據(jù)，得知該班學生在學科競賽和軟件水平資格考試中表現(xiàn)都優(yōu)于傳統(tǒng)教學班級。

5.2 混合式教學總結(jié)

混合式教學模式的混合不是簡單地從線上線下教學方式混合，而是多方位的混合。

其一，視頻和老師講解混合。課程主講采用網(wǎng)絡集中視頻授課的在線教學方式。參與課程學習的學生還能獲得本地教師的個性化授課和輔導，此外參與該課程的助教團隊會根據(jù)課程內(nèi)容的要求提前錄制好相應的視頻上傳到網(wǎng)絡平臺上供學生集中學習討論。

其二，學習環(huán)境的混合。將課堂教學環(huán)境、網(wǎng)絡教學活動環(huán)境、網(wǎng)絡施教環(huán)境、網(wǎng)絡討論環(huán)境、網(wǎng)絡互評環(huán)境有機結(jié)合。老師在教學過程中，可發(fā)布話題、問卷調(diào)查、專題等活動，調(diào)動學生學習的趣味性和主動性。學生可寫學習感受、心得，而且學生的整個學習活動都被存儲在系統(tǒng)中，學生隨時可查看，這便于學生復習、總結(jié)。

其三，學習方式的混合。充分利用3個平臺的內(nèi)容與特色，將網(wǎng)絡互助、自主學習同教師面授有機混合，小組內(nèi)部協(xié)作學習、進行討論，共同為完成一個目標而學習。同時小組之間也可以討論，請教問題。

其四，學習過程中采用了游戲化教學設計，游戲化學習將轉(zhuǎn)變“以教師為中心”的傳統(tǒng)思路，讓學習者在教學活動中主動地建構(gòu)自己的知識體系，并且能形成良好的學習習慣。

6 存在的問題與建議

俗語稱教學相長，一輪混合式教學改革后，需開展教學反思與總結(jié)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程混合式教學反思如下。

1）加強過程監(jiān)控，多做教學反思。

混合式教學改革最大的提升就是更加注重教學過程，讓學生重視學習過程，循序漸進地學習，花更多的心思和精力去學習，而不是考前突擊，更注重于培養(yǎng)學生的應用能力，但在本次混合式教學過程中，難以避免地出現(xiàn)了刷題、代做等異常情況。下一步要思考相應的對策，促進學生加強學習，提升程序設計能力。

2）調(diào)整或自建網(wǎng)絡課程。

網(wǎng)上學習的浙江大學陳越教授主講的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程難度層次偏高，學生反映學習起來較為困難，如何調(diào)整學習內(nèi)容，或者利用平臺自建，是值得探討的方法。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一門專業(yè)基礎課，又是學生考研課程，要求深度學習，所以課程的見面課課時并未大幅度減少，相比以往只是額外增加了課外學習和豐富了教學方式與手段，所以才能提升教學效果。

3）加強課程資源與案例建設。

混合式教學改革的重心依然是課程建設，而課程建設離不開師資和教學資源建設，在立項建立混合式教學的時候，應優(yōu)先考慮已經(jīng)初步建設成形的教學團隊，先行建設幾門優(yōu)秀在線課程。

4）激發(fā)學生的潛能，持續(xù)給學生布置任務。

混合式教學關鍵在于培養(yǎng)學生良好的學習習慣，在學習過程中，在保持一定張力的同時，要持續(xù)不斷地給學生布置任務及要求，重心在加強學生實踐能力的培養(yǎng)。

5）主持混合式教學的教師要對自己和學生有信心。

混合式教學過程中，有一部分為翻轉(zhuǎn)課堂，要發(fā)揮學生的主導作用，要對自己有信心，課前做好充分準備，對學生提出的問題不至于措手不及；要對學生有信心，相信學生課前預習、課堂翻轉(zhuǎn)PPT、綜合問題求解等都可以很好解決。

6）教改是求變，不能閉門造車，要多出去學習交流。

多去同類型學校交流研討，多參加主題鮮明的教學研討會，對教師理念更新和教學水平提升都大有益處。