基于學(xué)習(xí)反饋系統(tǒng)的“算法分析與設(shè)計”課堂教學(xué)實踐

余亮 吳塵 師曉曄 許斌 孫希霞

摘? 要： 學(xué)生的學(xué)習(xí)反饋信息對于教師提高課堂教學(xué)質(zhì)量具有重要作用。針對“算法分析與設(shè)計”課堂中采用傳統(tǒng)反饋信息獲取方式存在的不足，文章設(shè)計并實現(xiàn)了一種基于互聯(lián)網(wǎng)的學(xué)習(xí)反饋系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有適用性廣、準(zhǔn)確性高、不依賴教師授課經(jīng)驗、不暴露學(xué)生個人隱私、成本低廉等特點?；趯W(xué)習(xí)反饋系統(tǒng)的“算法分析與設(shè)計”課堂教學(xué)實踐表明了該系統(tǒng)可幫助學(xué)生提高知識點的掌握程度。

關(guān)鍵詞： 學(xué)習(xí)反饋系統(tǒng); 算法分析與設(shè)計; 課堂教學(xué)實踐; 教學(xué)質(zhì)量

中圖分類號：G642? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2019）08-103-03

Abstract： Learning feedback information from students contributes to the improvement of teaching quality for teachers. When adopting traditional methods of acquiring learning feedback information into the course of "Algorithm Analysis and Design"， some drawbacks could be found. In this paper， an Internet-based learning feedback system is implemented to overcome the drawbacks of traditional methods and offer some advantages （e.g.， wide applicability， high accuracy， without relying on teachers' teaching experience， without leaking privacy， and low cost）. The classroom teaching practice based on the learning feedback system shows that the system can help students to improve their understandings of algorithmic knowledge.

Key words： learning feedback system; algorithm analysis and design; classroom teaching practice; teaching quality

0 引言

算法分析與設(shè)計課程是高等學(xué)校計算機(jī)專業(yè)及其相關(guān)專業(yè)（如物聯(lián)網(wǎng)工程）的核心課程，其開設(shè)對于提高學(xué)生利用計算機(jī)解決實際問題的能力具有重要作用[1-2]。在講授算法分析與設(shè)計課程時，為了生動形象地展示某種算法動態(tài)執(zhí)行過程、快速展示某些定理的推導(dǎo)細(xì)節(jié)、快速展示幾種算法的性能對比等，通常采用以PPT為主的授課方式。由于PPT響應(yīng)速度較快，留給學(xué)生的思考時間較少，另外，算法分析與設(shè)計課程本身有大量公式，短時間內(nèi)不易消化。上述兩方面原因，會使學(xué)生學(xué)習(xí)信心下降，注意力不集中，進(jìn)而影響聽課效果。為了有效地應(yīng)對這些困難，教師很有必要通過反饋方式獲知學(xué)生對知識點的理解和掌握程度。然后基于反饋結(jié)果，調(diào)整自身講課方式/方法，進(jìn)而改善學(xué)生學(xué)習(xí)效果。

傳統(tǒng)的反饋信息獲取方式包括：課程練習(xí)、提問、觀察學(xué)生表情和集體應(yīng)答等[3]。然而，這些反饋方式大多存在一些不足。例如，課程練習(xí)可能并不適用于一般概念性和算法思想的理解;提問方式有采樣范圍小和不準(zhǔn)確等缺點;教師通過觀察學(xué)生表情來判斷學(xué)生是否理解是憑經(jīng)驗的;集體應(yīng)答主要是口頭應(yīng)答和舉手應(yīng)答?？陬^應(yīng)答準(zhǔn)確率不高，而舉手應(yīng)答面臨的挑戰(zhàn)在于個人隱私暴露顧慮（例如：舉手表達(dá)沒聽懂容易被其他同學(xué)嘲笑，而舉手表達(dá)聽懂了又會被其他同學(xué)認(rèn)為不謙虛）引發(fā)的低參與度。

為了彌補(bǔ)上述反饋方式存在的不足，我們設(shè)計并實現(xiàn)了一種基于互聯(lián)網(wǎng)的學(xué)習(xí)反饋系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有適用性廣、準(zhǔn)確率高、不依賴教師授課經(jīng)驗和不暴露學(xué)生個人隱私等優(yōu)點。此外，該學(xué)習(xí)反饋系統(tǒng)不需要現(xiàn)有大多互動反饋系統(tǒng)中用到的投票發(fā)射裝置、鍵盤等[3-5]，具有成本低廉和操作簡單等優(yōu)勢。我們將該學(xué)習(xí)反饋系統(tǒng)應(yīng)用到了本學(xué)期開設(shè)的算法分析與設(shè)計課程中，初步教學(xué)實踐結(jié)果表明了該系統(tǒng)可有效幫助學(xué)生改善學(xué)習(xí)效果。本文后續(xù)部分將介紹基于互聯(lián)網(wǎng)的學(xué)習(xí)反饋系統(tǒng)并展示該系統(tǒng)在算法分析與設(shè)計課程教學(xué)實踐結(jié)果。最后，我們對全文進(jìn)行小結(jié)。

1 基于互聯(lián)網(wǎng)的學(xué)習(xí)反饋系統(tǒng)

基于互聯(lián)網(wǎng)的學(xué)習(xí)反饋系統(tǒng)示意圖如圖1所示，其中：每個學(xué)生的智能手機(jī)終端通過移動基站或AP接入點與互聯(lián)網(wǎng)相連。通過手機(jī)掃碼或直接輸入網(wǎng)址的方式，學(xué)生可以訪問部署在Web服務(wù)器上的課程投票系統(tǒng)并參與知識點掌握情況的投票。教師可以通過教室內(nèi)連接互聯(lián)網(wǎng)的臺式機(jī)訪問Web服務(wù)器獲取全體同學(xué)投票信息。而且，該信息可以通過連接臺式機(jī)的投影儀顯示在屏幕上。由于投票反映的是總體情況，故不會泄露每個學(xué)生的隱私信息。最后，教師根據(jù)總體反饋信息，決定是否需要進(jìn)一步調(diào)整授課方式/方法來加深學(xué)生對某些知識點的理解。

部署在Web服務(wù)器上的課程投票系統(tǒng)可支持管理員（可管理學(xué)生和教師的個人注冊信息）、教師和學(xué)生三種角色（不同角色下的功能模塊如圖2所示）。教師角色的功能模塊包括賬號管理、投票主題管理、教學(xué)資源管理和問題反饋管理。賬號管理包括修改和查詢個人注冊信息等。投票主題管理包括投票主題的新建、刪除、顯示、隱藏和查看等。教學(xué)資源管理包括課件等資源的上傳/下載。問題反饋管理包括查看和回復(fù)問題。學(xué)生角色的功能模塊主要包括搜索/查看投票主題、參與投票、匿名提問、下載教學(xué)資源等。在實際使用過程中，教師和學(xué)生通過該課程投票系統(tǒng)進(jìn)行互動，具體流程圖如圖3所示。首先，教師上課前應(yīng)當(dāng)根據(jù)想獲取的反饋信息設(shè)置好投票主題，然后根據(jù)大綱要求進(jìn)行知識點的課堂講授。教師講解完一個或若干個知識點后，讓學(xué)生通過各自的智能手機(jī)終端訪問課程投票系統(tǒng)并獲取投票主題信息。待匿名投票階段結(jié)束后，教師訪問課程投票系統(tǒng)，獲取投票總體信息，結(jié)合大部分同學(xué)的理解掌握情況，有針對性地對重點難點進(jìn)行補(bǔ)充講解。通過改變講解方式/方法來改善學(xué)生對知識點的掌握程度。

2 基于學(xué)習(xí)反饋系統(tǒng)的“算法分析與設(shè)計”課堂教學(xué)實踐

本節(jié)展示了學(xué)習(xí)反饋系統(tǒng)在“算法分析與設(shè)計”課堂教學(xué)實踐中的應(yīng)用。圖4展示了以教師角色登錄后的部分界面截圖。教師可以管理自己個人信息、新建投票主題、查看主題投票情況、管理與自己關(guān)聯(lián)的學(xué)生、回復(fù)學(xué)生匿名提問、上傳下載教學(xué)資源。

3 結(jié)束語

針對傳統(tǒng)學(xué)習(xí)反饋信息獲取方式應(yīng)用到算法分析與設(shè)計課程時存在的不足，本文設(shè)計并實現(xiàn)了一種基于互聯(lián)網(wǎng)的學(xué)習(xí)反饋系統(tǒng)，并展示了該系統(tǒng)用于算法分析與設(shè)計課堂教學(xué)實踐的初步結(jié)果。實踐結(jié)果表明：采用該系統(tǒng)能有效幫助學(xué)生提高對知識點的掌握程度。后續(xù)將繼續(xù)開展課堂教學(xué)實踐并完善系統(tǒng)功能（提升主題列表加載速度和頁面穩(wěn)定性等），結(jié)合本學(xué)期學(xué)生期末考試中各個知識點的答題情況反過來分析學(xué)習(xí)反饋系統(tǒng)在反映學(xué)生知識點掌握程度方面的可信程度，為以后進(jìn)行基于學(xué)習(xí)反饋系統(tǒng)的算法分析與設(shè)計課堂教學(xué)實踐（如問題類型設(shè)置、選項設(shè)置等）提供經(jīng)驗積累。

參考文獻(xiàn)（References）：

[1] 紀(jì)霞.算法分析與設(shè)計課程研究型教學(xué)模式探索與實踐[J].計算機(jī)教育，2015.23：57-60

[2] 余亮，柯昌博，趙學(xué)健.貪心法求解一般背包問題的教學(xué)探討[J].計算機(jī)時代，2016.1：71-72

[3] 黃立新.教學(xué)傳播過程中反饋信息的精細(xì)處理[J].電化教育研究，2007.7：16-20

[4] 魯琴，羅武勝，杜列波.基于互動反饋系統(tǒng)的傳感器與測試技術(shù)課堂反饋式教學(xué)實踐[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2014.17：62-64

[5] 余慧杰.互動反饋系統(tǒng)在力學(xué)課程的應(yīng)用及效果評估[J].電腦知識與技術(shù)，2018.14（1）：136-137