“半翻轉(zhuǎn)”模式在高職“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)中的應(yīng)用

陳 瑛，吳明珠，盧 莉

（廣州工程技術(shù)職業(yè)學(xué)院 信息工程系，廣東 廣州 510000）

0 引 言

隨著教育部《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃》以及《教育信息化“十三五”規(guī)劃》等規(guī)劃的推進(jìn)，教育信息化的發(fā)展和教學(xué)改革得到深度發(fā)展，在高校中學(xué)生的主體地位愈發(fā)凸顯，對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、可持續(xù)學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)愈發(fā)成為教育教學(xué)關(guān)注的重點(diǎn)，“翻轉(zhuǎn)課堂”成為培養(yǎng)該能力的重要方式被教育工作者廣泛研究。截至2018年7月，在中國(guó)知網(wǎng)上搜索“翻轉(zhuǎn)課堂”關(guān)鍵字，得到180 000條以上的結(jié)果。翻轉(zhuǎn)課堂基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論、人本主義學(xué)習(xí)理論、混合學(xué)習(xí)理論和掌握學(xué)習(xí)理論等，以教學(xué)流程的顛倒、師生角色的轉(zhuǎn)變、學(xué)習(xí)者思維品質(zhì)的提升等為顯著特點(diǎn)，越來(lái)越得到教育工作者的青睞，并且也被證明是行之有效的教學(xué)模式。同樣截至2018年7月，在中國(guó)知網(wǎng)上搜索“翻轉(zhuǎn)課堂、高職”關(guān)鍵字，得到2 900條以上的結(jié)果，相比上述180 000條以上的結(jié)果，從側(cè)面證明翻轉(zhuǎn)課堂在高職中的研究與應(yīng)用有所局限。

1 課程基本情況

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程研究數(shù)據(jù)的集合、線性表、樹和圖等組織形式和數(shù)據(jù)之間的序關(guān)系；研究各種算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，是“程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言”等課程在更高層面上和更廣闊語(yǔ)境中的總結(jié)與升華；研究算法的時(shí)間與空間復(fù)雜性，同時(shí)也在實(shí)際操作環(huán)境下對(duì)課程相關(guān)原理與方法的進(jìn)一步的理解掌握與實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練?！皵?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”是一門理論性較強(qiáng)的課程，基本概念很多，邏輯關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，同容比較抽象，學(xué)生要花大量的時(shí)間來(lái)認(rèn)識(shí)并串聯(lián)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)，才能達(dá)到靈活運(yùn)用的目標(biāo)。

2 學(xué)習(xí)者分析

本課程的教學(xué)對(duì)象是我校信息工程系2017級(jí)軟件技術(shù)專業(yè)學(xué)生，上課學(xué)期為大一第2個(gè)學(xué)期，他們已經(jīng)有“Java高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言”的基礎(chǔ)。本年級(jí)的學(xué)生有如下幾個(gè)特點(diǎn)，在教學(xué)中應(yīng)該充分考慮。

(1）思維活躍，樂(lè)于嘗試。學(xué)生們對(duì)新鮮事物有較強(qiáng)的好奇心，喜歡自我嘗試，尤其是所學(xué)的知識(shí)與實(shí)際生活相聯(lián)系時(shí)，會(huì)產(chǎn)生濃厚的興趣?？梢酝ㄟ^(guò)信息化手段、多種課堂組織方式等，鼓勵(lì)學(xué)生們嘗試以達(dá)到學(xué)習(xí)效果。

(2）一定學(xué)習(xí)積極性，同時(shí)伴隨著畏難情緒。學(xué)生們有學(xué)好“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的主觀意愿，同時(shí)自認(rèn)為基礎(chǔ)不牢對(duì)勝任學(xué)習(xí)存疑。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，遇到難題時(shí)缺乏自信、缺乏刻苦攻研的精神，因此，需要有及時(shí)的幫助為其添一把動(dòng)力。

(3）學(xué)習(xí)定力不足，缺乏成就感。在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)同容中，一個(gè)問(wèn)題的解決往往需要學(xué)習(xí)基本概念、行為特征、算法結(jié)構(gòu)、算法設(shè)計(jì)等，并且這些同容環(huán)環(huán)相扣。學(xué)生們?cè)谶@個(gè)過(guò)程中定力不足，表現(xiàn)在無(wú)法集中精神連貫學(xué)習(xí)，稍微遇到點(diǎn)困難，就容易被別的事物轉(zhuǎn)移注意力，影響學(xué)習(xí)連貫性，從而半途而廢，缺乏成就感。因此，在預(yù)設(shè)學(xué)習(xí)任務(wù)時(shí)，可以把學(xué)習(xí)任務(wù)分塊，劃分小目標(biāo)，獲得成就感，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。

(4）邏輯思維、空間思維能力欠缺。邏輯思維是理清數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識(shí)和脈絡(luò)原理的根本，需要通過(guò)多種手段訓(xùn)練?？臻g思維能力對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、非線性結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、算法行為特征等學(xué)習(xí)同容尤其重要，對(duì)這些同容需要增加一些動(dòng)態(tài)輔助手段，幫助其掌握。Robert Talbert教授在很多課程中應(yīng)用了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，他總結(jié)出的翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)施結(jié)構(gòu)模型如圖1所示[3]，該模型簡(jiǎn)要描述了翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)施過(guò)程中的主要環(huán)節(jié)。

圖1 Robert Talbert的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模型

3 翻轉(zhuǎn)課堂的局限

近年發(fā)展起來(lái)的翻轉(zhuǎn)課堂將課外和課中的教學(xué)過(guò)程翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，課外用于知識(shí)傳授，課中用于知識(shí)同化、知識(shí)拓展，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，并且課外有足夠時(shí)間進(jìn)行深度思考，凸顯學(xué)生的主體地位。

翻轉(zhuǎn)課堂的課外學(xué)習(xí)屬于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，要求學(xué)生完成一系列任務(wù)，包括了解學(xué)習(xí)任務(wù)和學(xué)習(xí)資料，參與和教學(xué)同容相關(guān)的活動(dòng)，如微課學(xué)習(xí)、課前評(píng)測(cè)、在線討論、反思提問(wèn)等。在課堂上教師要做的是布置教學(xué)任務(wù)、創(chuàng)建課中教學(xué)環(huán)境，如分組、組織指導(dǎo)教學(xué)活動(dòng)(如組織學(xué)生協(xié)作探究、自主探究、成果匯報(bào)等）、傾聽(tīng)筆記、綜合評(píng)價(jià)和反饋、完善問(wèn)題和環(huán)境(為后續(xù)教學(xué)做準(zhǔn)備）等。教師課堂環(huán)節(jié)能否順利實(shí)施，依賴于學(xué)生課前任務(wù)的完成情況。

翻轉(zhuǎn)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)之一是能夠?qū)W(xué)習(xí)自主權(quán)交給學(xué)生，但活動(dòng)的多樣性容易引起學(xué)生的不適[1,2]，這對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度和學(xué)習(xí)自主性是一個(gè)很大的考驗(yàn)。對(duì)于我校本專業(yè)學(xué)生來(lái)說(shuō)，正如前述學(xué)習(xí)者分析中的情況，將知識(shí)學(xué)習(xí)完全安排在課外由學(xué)生自主完成，幾乎是無(wú)法完成的，在課堂上就更談不上“翻轉(zhuǎn)”。強(qiáng)行實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂，將會(huì)出現(xiàn)課外不學(xué)、課同做不了的情況。

4 “半翻轉(zhuǎn)”教學(xué)模式及實(shí)踐

美國(guó)富蘭克林學(xué)院數(shù)學(xué)與計(jì)算科學(xué)專業(yè)的

該模型是個(gè)最簡(jiǎn)單的模型，最簡(jiǎn)單恰好是最本源的參考模型，我們的“半翻轉(zhuǎn)”模式，其實(shí)也沒(méi)有脫離這個(gè)模型，只是在課前部分減少“課前學(xué)習(xí)”的同容；在課中部分，增加“講授”這一傳統(tǒng)手段，為學(xué)生的同化過(guò)程助力。總之，“半翻轉(zhuǎn)”模式并沒(méi)有脫離翻轉(zhuǎn)課堂的本質(zhì)，只是根據(jù)學(xué)生現(xiàn)實(shí)，調(diào)整了部分翻轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)。

“半翻轉(zhuǎn)”教學(xué)模式包含課外、課同兩大部分，所有教學(xué)活動(dòng)都應(yīng)該被包含到課程考核評(píng)價(jià)指標(biāo)中。

4.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程“半翻轉(zhuǎn)”教學(xué)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程“半翻轉(zhuǎn)”教學(xué)設(shè)計(jì)的主要思想，是在翻轉(zhuǎn)理念的指導(dǎo)下，減少課外學(xué)習(xí)任務(wù)，保留部分傳統(tǒng)課堂講授型教學(xué)，主要是分析講解難點(diǎn)問(wèn)題，再進(jìn)一步做知識(shí)同化與拓展。

1）課外教學(xué)活動(dòng)。

課外學(xué)習(xí)指將基本概念、行為特征、問(wèn)題解決基本流程等通過(guò)課件、學(xué)習(xí)資料、微課的形式，讓學(xué)生在課外自主完成，通過(guò)完成簡(jiǎn)單小測(cè)驗(yàn)、提問(wèn)反思等方式反饋學(xué)習(xí)結(jié)果，這樣學(xué)生的學(xué)習(xí)成就是“努力一下就能摘到的桃子”，從而推動(dòng)其順利完成自主學(xué)習(xí)。

課外學(xué)習(xí)形式主要通過(guò)課件和微課學(xué)習(xí)。微課具有主題突出、時(shí)間短、結(jié)構(gòu)緊湊、真實(shí)的特征，提供了更加主動(dòng)、積極的學(xué)習(xí)環(huán)境，適應(yīng)目前移動(dòng)學(xué)習(xí)、泛在學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)的發(fā)展方向，也符合對(duì)高職教育改革的要求[4]。微課學(xué)習(xí)非常靈活，在課前、課中和課后均可方便使用，也符合“半翻轉(zhuǎn)”課堂先學(xué)后教、邊學(xué)邊教的教學(xué)設(shè)計(jì)理念。

2）課同教學(xué)活動(dòng)。

“半翻轉(zhuǎn)”課堂的課同學(xué)習(xí)，除了翻轉(zhuǎn)課堂包含的知識(shí)同化與拓展外，還包括學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)的串聯(lián)、學(xué)習(xí)難點(diǎn)的講授，在學(xué)生學(xué)習(xí)的薄弱環(huán)節(jié)注入教師指導(dǎo)。課堂上教師還應(yīng)根據(jù)學(xué)生在課前學(xué)習(xí)過(guò)程中留下的提問(wèn)、反思，充分了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況，在課堂上答疑解惑。同學(xué)們帶著疑問(wèn)來(lái)到課堂，在課堂上能得到充分的解惑，能夠使其保持學(xué)習(xí)連貫性，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)掃清障礙。

學(xué)生通過(guò)課外學(xué)習(xí)基本流程、簡(jiǎn)單算法，教師課同以知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)的方式講授算法思想、流程的難點(diǎn)，完成一個(gè)完整算法的學(xué)習(xí)，最后通過(guò)小組探究、匯報(bào)交流等形式在同伴互助、教師引導(dǎo)下解決實(shí)際問(wèn)題，完成知識(shí)同化與拓展。各種活動(dòng)組織策略詳細(xì)解釋見(jiàn)表1。

4.2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程“半翻轉(zhuǎn)”教學(xué)實(shí)踐案例

以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的“基于二叉查找樹的查找”一節(jié)為例，具體介紹“半翻轉(zhuǎn)”教學(xué)模式在本課程中的實(shí)施?！岸娌檎覙洹笔菙?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中“查找”的重要組成部分，有別于基于線性表的查找，二叉查找樹是基于二叉樹的一種動(dòng)態(tài)查找。通過(guò)本節(jié)學(xué)習(xí)，拓展了查找形式，形成一種新的查找思路，為今后解決查找問(wèn)題奠定基礎(chǔ)。

在上本節(jié)課之前已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)基于線性表的查找，即順序查找和二分查找，對(duì)查找的評(píng)價(jià)指標(biāo)比較了解。本節(jié)則在總結(jié)上次課的基礎(chǔ)上，提出一種新的、基于二叉樹的查找。鑒于學(xué)生空間思維不足的問(wèn)題，需設(shè)計(jì)動(dòng)畫，演示二叉樹的查找、生成，幫助學(xué)生對(duì)該知識(shí)點(diǎn)從感性認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)變到理性理解。本節(jié)課教學(xué)設(shè)計(jì)見(jiàn)表2。

通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，同學(xué)們掌握知識(shí)、獲得成就感的同時(shí)，空間思維能力進(jìn)一步得到鍛煉，并且激發(fā)了對(duì)查找的興趣以及對(duì)復(fù)雜問(wèn)題尋求多種思路的興趣，對(duì)復(fù)雜問(wèn)題的多種解法有初步認(rèn)識(shí)。對(duì)學(xué)習(xí)規(guī)律有進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，為今后的持續(xù)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

4.3 “半翻轉(zhuǎn)”教學(xué)模式優(yōu)勢(shì)

信息化時(shí)代，翻轉(zhuǎn)課堂形式的學(xué)習(xí)優(yōu)勢(shì)毋庸置疑，但對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，他們的注意力持續(xù)時(shí)間短，自覺(jué)性有待加強(qiáng)，不適合完全翻轉(zhuǎn)課堂。本文研究的“半翻轉(zhuǎn)”模式將基本概念、較易理解的知識(shí)點(diǎn)用于翻轉(zhuǎn)，學(xué)生稍加努力就可完成預(yù)設(shè)學(xué)習(xí)目標(biāo)，滿足了學(xué)習(xí)成就感，從而促進(jìn)了學(xué)習(xí)積極性、參與度，提高了學(xué)習(xí)效率和自主學(xué)習(xí)能力?！鞍敕D(zhuǎn)”教學(xué)模式優(yōu)勢(shì)主要有以下幾點(diǎn)。

(1）相對(duì)于傳統(tǒng)課堂，學(xué)生更喜歡“半翻轉(zhuǎn)”課堂的活躍氣氛以及形式的多樣，這能夠提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而提高參與度。

(2）相對(duì)于翻轉(zhuǎn)課堂，學(xué)生課外任務(wù)不至于無(wú)法企及，挫敗感逐漸減弱，自信日益增強(qiáng)，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性提高，自我效能的時(shí)間和精力增加，學(xué)習(xí)態(tài)度更加認(rèn)真。

對(duì)于農(nóng)村，當(dāng)前選調(diào)生和大學(xué)生村官也備受大量人才的青睞，宿遷市政府可以通過(guò)完善晉升機(jī)制和提升福利待遇，吸引更多電子商務(wù)的相關(guān)人才進(jìn)入宿遷市的農(nóng)村地區(qū)，用更加科學(xué)的方式帶動(dòng)農(nóng)村電子商務(wù)的發(fā)展。

(3）“半翻轉(zhuǎn)”課堂中多種信息化手段結(jié)合，如微課學(xué)習(xí)、問(wèn)卷星布置習(xí)題、問(wèn)卷星收集答案分析統(tǒng)計(jì)、調(diào)查問(wèn)卷、微信學(xué)習(xí)群提交答案等，結(jié)合到課堂教學(xué)，在完成任務(wù)過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生自主探究、團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

(4）有更多的時(shí)間給學(xué)生思考，有助于學(xué)生質(zhì)疑能力的提升；有助于學(xué)生算法思想清晰化，算法編寫規(guī)范化。

(5）能夠提升學(xué)生的信息素養(yǎng)[5]。

(6）學(xué)生和學(xué)生、學(xué)生和教師之間的交互增多[1]。

(7）有助于促進(jìn)學(xué)生知識(shí)建構(gòu)，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)應(yīng)用等綜合能力[6]。

5 教學(xué)效果

“半翻轉(zhuǎn)”課堂模式實(shí)施在我校信息系2017級(jí)軟件技術(shù)專業(yè)學(xué)生的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中取得良好效果。由于本專業(yè)2016、2015級(jí)學(xué)生與2017級(jí)學(xué)生生源不同，縱向比較缺乏參考意義，故在本專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中進(jìn)行橫向比較。

5.1 學(xué)習(xí)平臺(tái)登錄率

在學(xué)習(xí)平臺(tái)登錄率上，從兩方面進(jìn)行橫向比較。一方面，在筆者負(fù)責(zé)教學(xué)的兩門課中進(jìn)行比較，一門是“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”，實(shí)施了“半翻轉(zhuǎn)”課堂模式，另一門采用傳統(tǒng)課堂模式；一方面對(duì)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)初期與中后期進(jìn)行比較。比較數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)“半翻轉(zhuǎn)”課堂教學(xué)活動(dòng)組織策略

表2 “基于二叉查找樹的查找”教學(xué)活動(dòng)

表3 學(xué)習(xí)平臺(tái)登錄率情況

在課程實(shí)施初期，學(xué)生在學(xué)校的空中課堂學(xué)習(xí)平臺(tái)中，兩門課程登錄率均不高，與其他的課程差別也不大。隨著教學(xué)的推進(jìn)，“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的學(xué)生登錄率一直升高，另外一門課登錄率依然變化不大。

5.2 教學(xué)滿意度

我校教學(xué)滿意度為學(xué)生對(duì)教師的教學(xué)滿意度評(píng)價(jià)，2017級(jí)軟件技術(shù)專業(yè)學(xué)生對(duì)筆者數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)滿意度從開始的98.7%提升至期末的100%。

研究結(jié)果表明，將“半翻轉(zhuǎn)”課堂教學(xué)模式應(yīng)用于“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的教學(xué)中，有助于學(xué)生更自主、更主動(dòng)地參與學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)得更加深入；在“半翻轉(zhuǎn)”教學(xué)的方式下，學(xué)生更容易把握知識(shí)要點(diǎn)，教學(xué)滿意度、學(xué)習(xí)滿意度均有提高。

6 結(jié) 語(yǔ)

“半翻轉(zhuǎn)”教學(xué)模式，可視為介于傳統(tǒng)課堂和翻轉(zhuǎn)課堂中間的過(guò)渡階段，是針對(duì)高職院校學(xué)生普遍自主學(xué)習(xí)能力不高這一情況提出的教學(xué)模式，其有助于提升學(xué)生學(xué)習(xí)自主性，促進(jìn)學(xué)生積極思考，進(jìn)一步提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。該模式為高職院校的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)提供了一種可行的教學(xué)模式，為提升“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”教學(xué)有效性提供了可借鑒的教學(xué)思路，若這個(gè)模式開展得順利，再進(jìn)行課堂的進(jìn)一步翻轉(zhuǎn)也是可以考慮的。