基于慕課下的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

樊守芳 王繼成

摘要：慕課正悄悄地改變著高等學(xué)校教學(xué)模式，引入慕課后的教學(xué)，能提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，采用傳統(tǒng)的課程教學(xué)模式，很大程度制約了學(xué)生編程能力的提高。根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的特征特點(diǎn)，對(duì)基于慕課視角下的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)進(jìn)行研究與探討，對(duì)培養(yǎng)高級(jí)編程人才、促進(jìn)高校計(jì)算機(jī)教學(xué)起到借鑒作用。

關(guān)鍵詞：慕課；混合型教學(xué)；算法；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）31-0172-03

一、引言

“慕課”一詞是我國(guó)教育研究工作者根據(jù)“Massive Open Online Courses”的英文縮寫(xiě)MOOC音譯而來(lái)的?！澳秸n”以網(wǎng)絡(luò)為平臺(tái)，學(xué)生可以通過(guò)計(jì)算機(jī)和移動(dòng)設(shè)備在線觀看慕課視頻，學(xué)習(xí)者之間可以在線互動(dòng)與進(jìn)行討論，線下可以不受空間的限制繼續(xù)進(jìn)行交流。

世界上被公認(rèn)最早的“慕課”是2008年斯坦福大學(xué)兩名教授開(kāi)設(shè)的網(wǎng)絡(luò)公開(kāi)視頻課，在較短的時(shí)間內(nèi)就有十多萬(wàn)學(xué)員注冊(cè)，這說(shuō)明了“慕課”課程的學(xué)習(xí)既不受學(xué)員數(shù)量的限制，也不受時(shí)間與地域的局限，更不受學(xué)員的知識(shí)層次與年齡結(jié)構(gòu)的限制，它是一種在非常寬松、自由的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下開(kāi)設(shè)的超大型網(wǎng)絡(luò)視頻課程。

在我國(guó)最早參與“慕課”建設(shè)的是香港中文大學(xué)，隨后，“慕課”作為一種嶄新的教育教學(xué)形式，便引起了我國(guó)教育工作者的廣泛關(guān)注。吳萬(wàn)偉[1]談到“2012年是國(guó)外意氣風(fēng)發(fā)的慕課年，2013則是慕課頻遭失敗和質(zhì)疑的一年”。

而我國(guó)國(guó)內(nèi)正好是在2013年掀起了“慕課”熱的高潮，這一年9月，北京大學(xué)設(shè)置了4門課程作為“慕課”課程發(fā)布網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上，開(kāi)啟了全球網(wǎng)絡(luò)“慕課”教學(xué)之旅。到目前為止，參與慕課課程建設(shè)的高校大部分是國(guó)內(nèi)的一流大學(xué)。由于社會(huì)對(duì)慕課認(rèn)可度不高，慕課結(jié)業(yè)者的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力差，慕課學(xué)習(xí)者在結(jié)業(yè)后，面臨就業(yè)市場(chǎng)的篩選，即使有能力也不給機(jī)會(huì)的尷尬境地。因此，在肯定“慕課”教學(xué)作用與成就的同時(shí)，也要對(duì)“慕課”在教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行理性和客觀的反思和評(píng)價(jià)，這樣更有利于“慕課”的開(kāi)發(fā)與發(fā)展，從而為我國(guó)教育事業(yè)的發(fā)展創(chuàng)設(shè)一個(gè)更好的平臺(tái)。

本文根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的特征特點(diǎn)，對(duì)基于慕課視角下的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)進(jìn)行研究與探討，從而使網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)有機(jī)結(jié)合到一起，對(duì)培養(yǎng)高級(jí)編程專業(yè)人才、促進(jìn)地方本科院校計(jì)算機(jī)教學(xué)起到借鑒作用。

二、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程特點(diǎn)及教學(xué)現(xiàn)狀

1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程特點(diǎn)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一門討論與研究描述現(xiàn)實(shí)世界實(shí)體的數(shù)學(xué)模型（非數(shù)值計(jì)算）及其上的一組操作并且在計(jì)算機(jī)中如何表示和實(shí)現(xiàn)的學(xué)科。首先，該門課程不僅要將解決實(shí)際問(wèn)題的抽象想法轉(zhuǎn)化為具體的能在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)的算法，還要將相應(yīng)的算法設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換為程序代碼在相應(yīng)編譯環(huán)境下實(shí)現(xiàn)，因此數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程既具有理論性，又有很強(qiáng)的實(shí)踐性。其次，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程既是編譯原理和算法設(shè)計(jì)與分析等課程的基礎(chǔ)，又介紹了數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與檢索和排序算法等專業(yè)知識(shí)。所以，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程本身基礎(chǔ)性、專業(yè)性較強(qiáng)。最后，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程主要講解線性結(jié)構(gòu)、樹(shù)形結(jié)構(gòu)和圖形結(jié)構(gòu)等內(nèi)容，表面上各內(nèi)容之間沒(méi)有任何關(guān)聯(lián)，它們的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)有較大的不同。但如果從數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)層面去考慮，線性結(jié)構(gòu)是一對(duì)一，樹(shù)形結(jié)構(gòu)是一對(duì)多，圖形結(jié)構(gòu)是多對(duì)多的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此，從邏輯角度來(lái)看，樹(shù)形結(jié)構(gòu)是線性結(jié)構(gòu)的推廣，圖形結(jié)構(gòu)又是樹(shù)形結(jié)構(gòu)的拓寬，這幾種結(jié)構(gòu)之間有一定的關(guān)聯(lián)。另外，對(duì)樹(shù)與圖進(jìn)行相應(yīng)遍歷都會(huì)得到一個(gè)線性序列，這說(shuō)明在操作上線性結(jié)構(gòu)與非線性結(jié)構(gòu)也有一定的聯(lián)系。并且，從圖的相應(yīng)遍歷過(guò)程中可以生成一棵樹(shù)，還有樹(shù)形結(jié)構(gòu)中有些概念可直接推廣到有向圖中，如樹(shù)結(jié)點(diǎn)的度，實(shí)際上就是有向圖頂點(diǎn)的出度，由此可以看出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)內(nèi)容具有分散性和系統(tǒng)性。

2.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)現(xiàn)狀。目前《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程主要以多媒體課件教學(xué)為主要手段，再根據(jù)不同的授課對(duì)象（如高職生、本科生與研究生等），利用不同的高級(jí)語(yǔ)言，采用各具特色的教學(xué)方法，例如啟發(fā)式、動(dòng)式、案例式、研究式和項(xiàng)目導(dǎo)向式等教學(xué)方法。雖然《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)方法改進(jìn)與教學(xué)模式的研究對(duì)教學(xué)效果的提升和對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效率的提高起到了一定的作用，但由于該課程內(nèi)容多、抽象性強(qiáng)，加上大多數(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教材中算法描述都以類高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言形式給出，造成了大部分學(xué)生讀不懂教材上所描述的算法，或者讀懂了算法也不能將教材上偽碼描述算法改成標(biāo)準(zhǔn)的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。也有一些基礎(chǔ)較好的學(xué)生，算法的基本思想和設(shè)計(jì)方法較清晰，將描述的算法在計(jì)算機(jī)上調(diào)試時(shí)，一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤就不知道如何處理，就會(huì)直接放棄，這就讓很多基礎(chǔ)差的學(xué)生對(duì)本門課程產(chǎn)生畏難情緒，從而大大地減弱了學(xué)生對(duì)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程學(xué)習(xí)的積極性。

3.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)狀。（1）我們學(xué)校使用的是C語(yǔ)言版的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》教材，學(xué)好該課程要求學(xué)生必須具有C語(yǔ)言基礎(chǔ)。在我們學(xué)校的C語(yǔ)言期末考核采用的考核模式還是傳統(tǒng)的閉卷筆試，不太重視培養(yǎng)學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力。由于學(xué)生對(duì)指針與數(shù)組概念不清晰，結(jié)構(gòu)體類型理解不透；對(duì)函數(shù)與函數(shù)的邏輯關(guān)系、函數(shù)的形參和實(shí)參以及對(duì)遞歸概念及遞歸函數(shù)掌握與理解不到位。而這些內(nèi)容正是在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中使用最頻繁的內(nèi)容。這樣必然導(dǎo)致學(xué)生對(duì)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程的學(xué)習(xí)不感興趣，使教學(xué)效果不好。（2）高校擴(kuò)招之后，我校大部分學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣不好，數(shù)學(xué)基礎(chǔ)比較薄弱。再加上很多學(xué)生認(rèn)為高等數(shù)學(xué)內(nèi)容與計(jì)算機(jī)專業(yè)課程學(xué)習(xí)沒(méi)多大關(guān)系，對(duì)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)重視不夠，導(dǎo)致學(xué)生的邏輯和抽象思維能力偏差，故學(xué)生對(duì)理論性較強(qiáng)且抽象性較高的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)很難掌握，導(dǎo)致該課程的教學(xué)效果不理想。

三、基于慕課的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

通過(guò)以上對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)現(xiàn)狀分析，旨在通過(guò)將幕課視頻直接納入課程教學(xué)中，而不是作為課堂教學(xué)的補(bǔ)充，形成了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的混合型教學(xué)模式，從而改變了傳統(tǒng)課堂教學(xué)與課下作業(yè)的教學(xué)模式，有效地解決了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)內(nèi)容多與教學(xué)課時(shí)少的問(wèn)題，故有必要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)為學(xué)生搭建這種自主學(xué)習(xí)平臺(tái)，將學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性挖掘出來(lái)，提高學(xué)習(xí)興趣和效率。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程主要包括線性結(jié)構(gòu)、樹(shù)形結(jié)構(gòu)和圖形結(jié)構(gòu)三大部分。其中線性結(jié)構(gòu)含有線性表、棧、隊(duì)列和串、數(shù)組與廣義表等內(nèi)容；樹(shù)形結(jié)構(gòu)含有樹(shù)、二叉樹(shù)和特殊形態(tài)的二叉樹(shù)等內(nèi)容；圖形結(jié)構(gòu)含有圖的存儲(chǔ)、圖的遍歷、圖的最小生成樹(shù)和圖的應(yīng)用等內(nèi)容；作為幾種結(jié)構(gòu)的應(yīng)用還有查找、排序等內(nèi)容?？紤]到各部分內(nèi)容之間的邏輯關(guān)系及特點(diǎn)，我們把易學(xué)易懂的基本概念和基本算法部分采用傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方式，將晦澀難懂的算法部分制作成慕課視頻，讓學(xué)生利用課下時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)。這就形成了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程混合型教學(xué)模式。教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)如表1所示。

由表1可以看出，我們將《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程中最重要、當(dāng)然也是不容易弄懂、最難理解的大部分算法抽取出來(lái)錄制成慕課視頻。學(xué)生就可以在課下不受時(shí)間、地點(diǎn)和收看次數(shù)的限制，利用碎片化時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)，這樣既提高了學(xué)習(xí)效率，又激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)壓縮了課堂教學(xué)學(xué)時(shí)。

四、結(jié)語(yǔ)

我校數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)基本上利用課堂教學(xué)和機(jī)房上實(shí)驗(yàn)課的傳統(tǒng)授課方式，這樣不利于學(xué)生的完整性、透徹性學(xué)習(xí)。本文提出了利用基于慕課平臺(tái)的教學(xué)與傳統(tǒng)的課堂講授相結(jié)合的混合型教學(xué)模式，不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，提高了課堂教學(xué)效率，為學(xué)生學(xué)習(xí)后繼課程打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。總之，慕課對(duì)改善傳統(tǒng)教學(xué)模式有積極的參考價(jià)值。

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