數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)微課課程設(shè)計實踐

朱誠

摘要：本文介紹了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)微課的設(shè)計方法，通過對課程內(nèi)容知識結(jié)構(gòu)的分析，描述了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)微課的設(shè)計方法過程，給出了借助思維導(dǎo)圖來整理分析知識結(jié)構(gòu)的過程。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；微課；思維導(dǎo)圖

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）32-0254-02

一、背景

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程作為計算機專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，學(xué)好數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)才能為許多后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。課程要求學(xué)生通過理論與實踐學(xué)習(xí)之后，能掌握各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及與之相關(guān)的算法的知識，并將這些知識應(yīng)用到對具體實際問題的分析中。參照ACM/IEEE-CS的《Compute Curricula 2001》報告中提出的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容主題[1]有幾十個，即課程的教學(xué)內(nèi)容多，覆蓋面廣，而且由于很多重要知識的理論性較強，特別是一些難點知識比較抽象而難以理解，所以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是被學(xué)生廣泛認(rèn)為難學(xué)、難懂、難實踐的課程。

學(xué)習(xí)的過程通常由“信息傳遞”和“吸收內(nèi)化”兩個階段構(gòu)成，采用信息化技術(shù)手段開展以微課、慕課、云課程、翻轉(zhuǎn)課堂為代表的數(shù)字化教學(xué)是實現(xiàn)知識信息傳遞的有效手段[2]。微課一般是在課堂教學(xué)之外，由學(xué)生主動參與的輕量化、碎片化、結(jié)構(gòu)化的學(xué)習(xí)方式，通過良好的課程結(jié)構(gòu)設(shè)計，結(jié)合短視頻、動畫、語音等手段，能有效地將抽象的知識轉(zhuǎn)為形象化的內(nèi)容，從而高效促進(jìn)學(xué)生“吸收內(nèi)化”的進(jìn)程。

二、微課及設(shè)計方法

微課（Microlecture），是指運用信息技術(shù)按照認(rèn)知規(guī)律，呈現(xiàn)碎片化學(xué)習(xí)內(nèi)容、過程及擴展素材的結(jié)構(gòu)化數(shù)字資源[3]。微課課程平臺是學(xué)生在課堂教學(xué)外的細(xì)化教學(xué)知識，實現(xiàn)“自主學(xué)習(xí)”和“個性化學(xué)習(xí)”的環(huán)境，在微課平臺上，學(xué)生可按需選擇學(xué)習(xí)，既可查漏補缺，又能強化鞏固知識，是課堂學(xué)習(xí)的一種重要補充和拓展。

從邏輯結(jié)構(gòu)角度看，一個完整微課課程通常由一系列微課單元構(gòu)成，一個微課單元除了用來講述該教學(xué)主題知識點的課堂教學(xué)短視頻及與短視頻配套的描述或解釋的短文這一最重要的核心部分之外，通常還包含與該教學(xué)主題相關(guān)的練習(xí)測試及師生交流等輔助性教學(xué)資源，這些資源共同組成了一個主題式、半結(jié)構(gòu)化的微課教學(xué)單元。一個設(shè)計良好的微課單元通常具備主題選題精準(zhǔn)和內(nèi)容組織合理的特點。選題精準(zhǔn)就是一個微課單元是一個教學(xué)主題，在設(shè)計這個主題時，要注意這個選題所覆蓋的知識或原理應(yīng)較為簡單[4]，其涵蓋知識點可選2—3個；內(nèi)容組織合理就是知識內(nèi)容的組織和分解簡明，將一個教學(xué)主題核心知識點和目標(biāo)分解為若干個子知識點或步驟，這個核心知識點的分解最好只要一層邏輯，盡量不要在子知識點下再分解。

三、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)微課設(shè)計過程

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程要求學(xué)生能合理選擇數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并把與問題相關(guān)的數(shù)據(jù)組織起來實現(xiàn)準(zhǔn)確和高效計算處理，所以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的核心概念由數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)及其定義在邏輯結(jié)構(gòu)上的運算、數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)以及運算的實現(xiàn)、運算算法的復(fù)雜度分析三個方面構(gòu)成，而且在課程中數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)又與其相關(guān)的算法纏繞在一起[5]，使得在微課設(shè)計時所做的知識點分析必須循序漸進(jìn)地展開，采用由淺到深、由易到難的步驟，再從這個課程的知識體系出發(fā)，選取其中的重點、難點、疑點、考點、易錯點、熱點和擴展點，設(shè)計和制作一系列既相對獨立，又環(huán)環(huán)相扣的微課主題單元[6]。

（一）知識點分析與微課主題單元劃分

設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的微課時，首先按照課程內(nèi)容的知識結(jié)構(gòu)來完成各個主題單元的設(shè)計和劃分。我國的大部分?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法的教材[7-8]把課程的知識體系對應(yīng)到教學(xué)內(nèi)容之后，分成了基本概念和基礎(chǔ)知識、線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及相關(guān)算法、樹形結(jié)構(gòu)及相關(guān)算法、圖結(jié)構(gòu)及相關(guān)算法四個教學(xué)組成部分，這四個組成部分又可分別分成若干子模塊，每個子模塊又可再分成若干主題單元；劃分方法可以使用表格或思維導(dǎo)圖來協(xié)助完成。思維導(dǎo)圖是表達(dá)發(fā)散性思維的有效圖形思維工具，能直觀地把各級主題的關(guān)系用相互隸屬與相關(guān)的層級圖表現(xiàn)出來[9]。借助思維導(dǎo)圖，我們能有效完成微課課程知識結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作，圖1是我們設(shè)計線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及相關(guān)算法部分的微課主題單元思維導(dǎo)圖。

（二）微課主題單元設(shè)計

在完成對課程的教學(xué)內(nèi)容主題劃分之后，開始對每個教學(xué)主題單元做設(shè)計。設(shè)計主題單元時要以學(xué)生為中心，其內(nèi)容選擇先考慮突出主題單元中的重點知識點，同時需要保證學(xué)生能看懂、能聽懂，就是盡量以生動形象的語言和動畫表達(dá)知識點，特別是難點和常見疑點必須演示或解釋得詳細(xì)清楚。

這里以單鏈表主題單元為例。單鏈表是最簡單的鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)，是深入學(xué)習(xí)樹與圖（非線性結(jié)構(gòu)）的基礎(chǔ)，其概念及其實現(xiàn)是本節(jié)教學(xué)的重點和難點內(nèi)容，我們按照內(nèi)容介紹的次序來繪制思維導(dǎo)圖，如圖2所示，圖中帶星號的是重點知識點。

在制作微課資源時，可以針對不同特點的知識點采用不同的講解形式。對于概念性的內(nèi)容，只需用語言或文字以學(xué)生容易理解的方式講述清楚概念，而對一些抽象的內(nèi)容，可采用圖形、對比表格、動畫等方法來講解。如單鏈表結(jié)點與單鏈表結(jié)構(gòu)的知識點，我們采用的是圖形動畫演示配合語音講解方法；在講解單鏈表的實現(xiàn)時，我們采用了代碼單步執(zhí)行分析與圖形動畫演示相結(jié)合的方法來講述，取得了較好的教學(xué)效果。

四、總結(jié)

每一門課程的教學(xué)都是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，微課作為一種新型教學(xué)資源，能為學(xué)生自主按需選擇學(xué)習(xí)、強化鞏固知識的教學(xué)資源和環(huán)境，能為課堂教學(xué)提供有益的補充。本文對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)微課課程設(shè)計方法做了介紹，敘述了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)微課的設(shè)計過程，給出了采用思維導(dǎo)圖來整理分析知識結(jié)構(gòu)的過程，為從事數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)的實踐者提供了有意義的參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]蒙應(yīng)杰.“算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)的研究與探討[J].高等理科教育，2004，（3）：55-57.

[2]張楠.應(yīng)用微課和對分課堂教學(xué)模式開展釀造技術(shù)教學(xué)[J].生物學(xué)雜志，2017，（6）.

[3]胡鐵生.微課”區(qū)域教育信息資源發(fā)展的新趨勢[J].中國電化教育，2011，（10）.

[4]張一春.微課建設(shè)研究與思考[J].中國教育網(wǎng)絡(luò)，2013，（10）.

[5]鄒恒明.分而治之為上策：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的反思與變革[J].中國大學(xué)教學(xué)，2011，（6）.

[6]鄭小軍.微課發(fā)展誤區(qū)再審視[J].現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育研究，2016，（2）.

[7]Clifford A.Shaffer.A Practical Introduction to DataStructures and Algorithms Analysis[M].電子工業(yè)出版社，2002.

[8]Bruno R.Preiss.Data Structures and Algorithms with Object-Oriented Design Patterns in C++[M].John Wiley & Sons，Inc，1999

[9]沈建強.思維導(dǎo)圖在教學(xué)中應(yīng)用的理論基礎(chǔ)[J].浙江教育科學(xué)，2009，（06）.

[10]張建新.思維導(dǎo)圖在高職《液壓傳動》課程中的應(yīng)用研究[J].高教學(xué)刊，2017，（4）.