基于對分教學(xué)法的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程線上教學(xué)模式研究

胡必波

（廣州工商學(xué)院計算機科學(xué)與工程系，廣東 廣州 510850）

1 設(shè)計原則

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”屬于編程技能基礎(chǔ)類課程，相對于講授為主的知識傳授型課程，更加強調(diào)互動的真實性和有效性。針對這一特點，首先，確立線上教學(xué)的指導(dǎo)原則；其次，基于這些原則設(shè)計出一個完整的教學(xué)流程，以促進線上教學(xué)師生之間的有效互動，充分發(fā)揮學(xué)生內(nèi)在能動性，并獲得良好的教學(xué)效果。

1.1 指導(dǎo)原則一：對分教學(xué)法

“對分教學(xué)法”是復(fù)旦大學(xué)心理學(xué)教授張學(xué)新［1］提出的最新教學(xué)理論，在國內(nèi)計算機教學(xué)中得到普遍認可。對分課堂教學(xué)過程分為講授、內(nèi)化吸收以及討論3個部分，創(chuàng)新之處在于在講授和討論之間引入一個心理學(xué)的內(nèi)化環(huán)節(jié)，通過有機整合講授與討論，實現(xiàn)“教法”與“學(xué)法”的對立統(tǒng)一，使學(xué)生由被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，讓學(xué)生個性化學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)和創(chuàng)造性學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)效率。

1.2 指導(dǎo)原則二：翻轉(zhuǎn)課堂

翻轉(zhuǎn)課堂就是把傳統(tǒng)教學(xué)習(xí)慣和教學(xué)模式進行翻轉(zhuǎn)，也就是說，把原來學(xué)生在課上學(xué)習(xí)知識、課下練習(xí)強化的教學(xué)模式顛倒，讓學(xué)生課下（在家）觀看網(wǎng)絡(luò)視頻課程和教學(xué)課件，完成相應(yīng)的學(xué)習(xí)項目。課上則主要與教師進行互動，或在教師指導(dǎo)下進行學(xué)生和學(xué)生之間的互動，解決在線或離線時遇到的各種問題。

1.3 指導(dǎo)原則三：掌握學(xué)習(xí)論

鄭建［2］闡述了布魯姆“掌握學(xué)習(xí)”理論，該理論認為，認知領(lǐng)域從簡單到復(fù)雜依次為初級層次的認知：知道（知識）、領(lǐng)會、應(yīng)用；高級認知：分析、綜合、評價6種類型。該理論對學(xué)生而言，在提高學(xué)習(xí)效率、激發(fā)學(xué)習(xí)動機、消除焦慮和壓抑心理等方面都有明顯的效果；對教師而言，有助于教師面向全體學(xué)生教學(xué)，有效地因材施教，并對學(xué)生充滿信心，實現(xiàn)學(xué)習(xí)成績的“大面積”提高。

2 教學(xué)流程

第一步：老師布置作業(yè)任務(wù)。讓學(xué)生了解該單元所要達成的目標(biāo)、認識到自己離目標(biāo)的距離，從而讓學(xué)生產(chǎn)內(nèi)驅(qū)動力。途徑：通過超星學(xué)習(xí)通云平臺或者微信課程群發(fā)布。

第二步：自學(xué)促成階段。學(xué)生通過課程章節(jié)板塊自學(xué)超星學(xué)習(xí)通數(shù)字課程及補充材料，學(xué)生通過教學(xué)資源版塊學(xué)習(xí)課前發(fā)布的閱讀材料和教學(xué)課件，并完成針對材料的任務(wù)，之后完成作業(yè)并進行學(xué)習(xí)效果自測。途徑：通過超星學(xué)習(xí)通云平臺。

第三步：教師指導(dǎo)促成階段。教師根據(jù)學(xué)生的作業(yè)自測情況，了解學(xué)生還有哪些方面沒有掌握好，并在課堂上對其進行重點釋疑或強化。通過課堂中的師生共情互動促成3個方面內(nèi)容：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法和程序。途徑：通過超星學(xué)習(xí)通云平臺、Windows畫板和QQ群屏幕分享等。

第四步：小組促成階段。在課堂外，學(xué)生通過小組實訓(xùn)活動，討論針對某個實訓(xùn)任務(wù)的解決或改善方案，以深化促成。途徑：通過超星學(xué)習(xí)通云平臺或者QQ課程群。

第五步：個人產(chǎn)出階段。在經(jīng)過自學(xué)促成、教師促成和小組促成等步驟之后，學(xué)生基本擁有了完成任務(wù)的能力。在該階段學(xué)生完成個人任務(wù)，并上傳作品。途徑：超星學(xué)習(xí)通云平臺。

第六步：評價階段。教師、助教和學(xué)生對作業(yè)任務(wù)進行合作評價。（途徑：超星學(xué)習(xí)通云平臺）

對分教學(xué)法的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)流程如圖1所示。

圖1 基于對分教學(xué)法的授課流程

3 教學(xué)設(shè)計

3.1 教學(xué)資源整合設(shè)計

明確課程目的，為學(xué)生學(xué)習(xí)指明方向。為進一步提高教學(xué)水平，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)知識和技能的興趣和潛能，選取已納入廣東省學(xué)科競賽統(tǒng)籌范疇的“廣東省大學(xué)生計算機設(shè)計大賽”競賽部分內(nèi)容，具體如下：（1）軟件應(yīng)用與開發(fā)。（2）微課與教學(xué)輔助。（3）物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。（4）大數(shù)據(jù)。（5）人工智能。（6）信息可視化設(shè)計。為課程學(xué)習(xí)拓展研究領(lǐng)域，并將本科畢業(yè)設(shè)計、大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目、“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新大賽等進行融合，以促進大學(xué)生利用計算機分析問題、解決問題的能力培養(yǎng)，提升學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和就業(yè)能力為目標(biāo)。

優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，學(xué)科交叉滲透融合雙創(chuàng)教育。越來越多的技術(shù)創(chuàng)新和科研項目鼓勵跨學(xué)科、跨專業(yè)合作，越來越多的企業(yè)希望擁有復(fù)合型人才。雙創(chuàng)教育本身就是一門交叉學(xué)科，本團隊在保持專業(yè)知識內(nèi)容不變的基礎(chǔ)上，有意識插入管理學(xué)、社會學(xué)、經(jīng)濟學(xué)等學(xué)科知識作為支撐。例如在講解單鏈表知識時，引入數(shù)學(xué)建模的思想；在講解數(shù)組時，引入了人工智能降維算法原理；在講解樹的時候，引入了麥肯錫邏輯樹、決策樹分析、WBS分解等管理學(xué)常用工具和技術(shù)；在講解圖的時候，又引入了關(guān)鍵路徑、最短工期等項目管理基本概念。對學(xué)生的全面培養(yǎng)提供了可行的途徑，為學(xué)科優(yōu)化和融合發(fā)展提供借鑒和參考。

3.2 自主學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計

依托移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)開發(fā)的超星學(xué)習(xí)通云平臺讓對分課堂新型教學(xué)理念和模式的在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程得以實現(xiàn)。例如，運用平臺的大數(shù)據(jù)和學(xué)習(xí)分析技術(shù)，可以使對分教學(xué)從質(zhì)性走向量化階段，可以記錄和精密追蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)行為和動態(tài)、分析學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣、辨別高危學(xué)生、可視化學(xué)習(xí)規(guī)律和學(xué)習(xí)問題，甚至可以呈現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的隱性偏好和能力等，為教學(xué)提供參考和決策依據(jù)。

該平臺中網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)監(jiān)控功能的學(xué)習(xí)動態(tài)一覽表可以呈現(xiàn)出所有學(xué)習(xí)同伴（包括高手）的學(xué)習(xí)路徑和學(xué)習(xí)結(jié)果，幫助學(xué)生準(zhǔn)確定位求助對象，提高學(xué)習(xí)效率，實現(xiàn)學(xué)習(xí)進度公開化，起到了表揚、激勵優(yōu)秀學(xué)生和督促、提醒暫時落后學(xué)生的作用。

3.3 學(xué)生內(nèi)化吸收：直播與板書

以“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程中的棧和隊列章節(jié)授課內(nèi)容為例，對分教學(xué)設(shè)計如表1所示。

表1 棧和隊列章節(jié)對分課堂教學(xué)設(shè)計過程

約提前15～20 min組織簽到活動，期間，建議播放《五進之歌》《我愛你中國》等熱身歌曲。（1）測試檢查直播網(wǎng)絡(luò)環(huán)境暢通，有問題及時解決。（2）對大學(xué)生進行意識形態(tài)引導(dǎo)，不斷提高學(xué)生的思想水平、政治覺悟、道德品質(zhì)和文化素養(yǎng)，使社會主義主流意識形態(tài)、進課堂、進學(xué)生頭腦。

精心挑選一定數(shù)量的測試題，設(shè)定好合適的預(yù)定截止時間，提前一周發(fā)給學(xué)生課前預(yù)習(xí)。學(xué)生可通過PC端或手機端隨時隨地完成練習(xí)，一方面，便于學(xué)生熟悉預(yù)定授課內(nèi)容，自我評測掌握程度；另一方面，便于教師課前進行教學(xué)分析，了解學(xué)生的參與程度、知識薄弱處。

搶答活動環(huán)節(jié)構(gòu)建課程知識體系，教師可借助Windwos自帶的畫圖工具，結(jié)合QQ群分享屏幕直播功能，闡述、講解并板書數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識地圖，保留線下傳統(tǒng)“粉筆+黑板”模式的優(yōu)勢，能使課堂教學(xué)（板書）圖文并茂、動靜結(jié)合，形象直觀，生動活潑［3］。

3.4 師生共情互動：提問與討論

通過搶答課前預(yù)留的隔周討論問題，目的是吸引學(xué)生注意，把學(xué)生聚焦、帶入到熟悉的情景或內(nèi)容，建立安全感，并激發(fā)學(xué)習(xí)動機。第一階段，提問搶答：引導(dǎo)學(xué)生，回顧舊知。第二階段，提問搶答：由舊知過渡到新知，通過將前面已經(jīng)學(xué)習(xí)過章節(jié)知識內(nèi)容進行整合，形成較為完整的課程知識體系。

在設(shè)計對分課堂教學(xué)隔周討論問題環(huán)節(jié)，應(yīng)遵循布魯姆“掌握學(xué)習(xí)”理論，線上課堂教學(xué)不能僅局限于初級認知的問題，在適當(dāng)?shù)臅r機，高級認知問題更能夠激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，從而培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、觀念和自我評價體系?！爸溃ㄖR）、領(lǐng)會與應(yīng)用”初級層次類認知問題適合以作業(yè)形式通過平臺發(fā)布，供學(xué)生課前預(yù)習(xí)。教師通過平臺反饋的學(xué)習(xí)績效信息，可提前鎖定學(xué)生學(xué)習(xí)痛點，有針對性地講解重點、難點知識。

“分析”較高級層次類認知問題適合以案例分析討論通過平臺發(fā)布，供學(xué)生課后探索。教師可以輔助答疑形式引導(dǎo)學(xué)生積極思考、深度學(xué)習(xí)，如圖2所示。至于“評價與創(chuàng)造”更高級層次類認知問題，通過“廣東省大學(xué)生計算機設(shè)計大賽”競賽部分內(nèi)容，以本科畢業(yè)設(shè)計、大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目、“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新大賽等作品形式呈現(xiàn)出來。

圖2 超星學(xué)習(xí)通云平臺數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程融入雙創(chuàng)教育

4 結(jié)語

在統(tǒng)一教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)平臺的基礎(chǔ)上，本文在對分教學(xué)線上教學(xué)具體教學(xué)方法和教學(xué)設(shè)計上都進行了有益的探索。教師們普遍反映，通過改變教學(xué)思路，調(diào)整教學(xué)模式，和同學(xué)的交流更為密切，對每位學(xué)生個體的水平了解更清楚，取得了比較理想的教學(xué)效果。