基于互聯(lián)網+數(shù)據結構的線上教學模式探索與實踐

王雪梅 鄒雪蘭

摘? 要：隨著5G互聯(lián)網的發(fā)展，對快速增長數(shù)據量的管理和應用已經運用到多個領域，其中包括醫(yī)療、家用電器、交通運輸、軍事導航、金融市場。計算機專業(yè)課程在大數(shù)據的核心概念理解中起到至關重要影響。以“數(shù)據結構”課程改革為例，為了適應多樣化的授課方式，通過信息化技術手段拓展學習時空，實施個性化、分層次教學。該文分析了線上教學遇到的問題，并提出了相應的改革方案，最后，用數(shù)據證明學生聽課效果提高明顯。

關鍵詞：線上教學? 數(shù)據結構? 探索實踐? 互聯(lián)網+? 課程改革

中圖分類號：G807? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2020）11（a）-0021-03

Exploration and Practice of Online Teaching Mode Based on Internet + and Data structure

WANG Xuemei? ZOU Xuelan

（School of Media Engineering， Communication University of Zhejiang， Hangzhou， Zhejiang Province， 310018? China）

Abstract： With the development of 5G Internet， the management and application of fast-growing data has been applied to many fields， such as medical treatment， home appliances， transportation， military navigation， financial market. Computer courses play an important role in understanding the core concepts of big data. Taking the curriculum reform of data structure as an example， in order to adapt to the diversified teaching methods， we should expand the learning time and space by means of information technology， and implement personalized and hierarchical teaching. This paper analyzes the problems encountered in online teaching， and puts forward the corresponding reform plan. Finally， the data proves that the effect of students' listening to the class has improved obviously.

Key Words： Online teaching; Data structure; Explore and practice; Internet? ?; Curriculum reform

隨著5G時代的到來，大數(shù)據的應用已經受到廣泛關注，其中包括軍事導航、家用電器、交通運輸、醫(yī)療、金融市場等多個領域中。計算機專業(yè)課程對大數(shù)據關鍵技術的理解和使用都尤為重要，譬如數(shù)據結構算法與分析、操作系統(tǒng)原理與應用、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)等。

同時，數(shù)據結構算法課程在計算機專業(yè)教學中所處地位也是至關重要的。美國IEEE和ACM的教學計劃中，數(shù)據結構與算法分析類課程作為計算機及電子應用技術的相關學科的本科必修基礎課程。后續(xù)多門計算機專業(yè)課，譬如操作系統(tǒng)原理與應用、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、人工智能、機器學習等課程都是以數(shù)據結構算法的思想和概念作為課程基礎。這門課又是將數(shù)學與計算機、計算機軟件與硬件、計算機理論與上機實踐融合在一起的一門學科。而且，計算機相關專業(yè)的學生畢業(yè)后，無論從事研發(fā)工作還是進修深造過程中，數(shù)據結構算法課程的內容都是必不可少的基礎知識。

線上教學不受時間、地域限制，沒有傳統(tǒng)課堂教學的人數(shù)限制，充分利用了現(xiàn)代化信息技術，教學形式靈活多樣。

1? 線上教學存在的問題

數(shù)據結構理論知識較抽象，難以理解和掌握，涉及的選修課知識多，在學生的學習中存在一些問題。數(shù)據結構采用線上教學過程中遇到常見的問題如下。

1.1 網絡教學打破學生傳統(tǒng)學習方式

線下教學時學生可在課前預習或課中學習時，把重難點在書上勾畫出來，方便課程后期的復習。而線上教學，學生沒有實體教材，只能閱讀電子書籍、參考電子課件，觀看平臺提供或教師自己錄制的視頻。

1.2 不能及時有效地掌握學生的學習情況

數(shù)據結構涉及先修課程知識多，如果掌握不好，對接下來的課程影響較大。線下教學時通過簡單的課堂提問，可以從學生回答問題情況及時了解學生對某知識點掌握情況，以此調整授課方式，對所需知識點進行補充或擴展。線上教學通過教師提問的方式只能了解少數(shù)幾個學生的聽課情況，如果教師與學生互動過多，耗時較多會影響教學進度。

1.3 重點不突出，學生學習較為盲目

每次上課前已將綱要發(fā)給學生，讓學生有重點地去聽課，經過一周學習后發(fā)現(xiàn)學生學習效果不好。

1.4 線上學習時間過長

根據調查，線上教學時多數(shù)教師采用的教學方法是通過平臺提供的視頻或者教師提供自己錄制的講課視頻，讓學生在課下提前進行自主學習，等到上課時間再次進行線上答疑講解。學生學習花費時間幾乎超過線下教學課時量的2倍。

總之，如果僅采用學生平臺和教師視頻播放、教師課堂答疑，或是僅教師進行課堂直播，都不能達到線下課堂教學效果。

2? 解決方法

為了保障線上數(shù)據結構課程的教學質量，針對上述問題，我們提出以下解決方案。

2.1 及時掌握學生學習情況

提前把下節(jié)課內容中涉及到先修課程的知識點，采取一個知識點對應一個電子課件，一個知識點對應一個微視頻形式，在慕課堂進行上傳。讓每個學生根據自己不清楚的知識點提前預習，有選擇性播放。同樣在每節(jié)課后，及時發(fā)放自測單，要求學生在規(guī)定的短時間內完成。線上課程結束后通過完成的自測單答題情況、提問反思等方式反饋學習結果，有效掌握學生課前和課后的學習情況。在接下來的線上講授課堂中，對學生理解得不透徹的知識點進行講授。

2.2 課程選擇及有效的線下預習復習

教師要針對學生特點，有選擇性地發(fā)布MOOC中引用的課程內容。如果平臺上所選擇課程的某節(jié)課內容不適合學生，教師應自己錄制相應視頻并上傳平臺。課前把標記好重點的電子書發(fā)給同學，方便同學預習;課后把每個重要知識點及典型例題詳細講解用電子文檔形式發(fā)送給同學，方便同學復習。課堂作業(yè)試題講解后，再把每一道題采用視頻或音頻的形式上傳到SPOC視頻庫中。學生可以根據自己的情況，有選擇性地進行課前和課后音/視頻學習。

2.3 重點突出，帶著問題聽課

在每節(jié)課用20 min時間，對視頻學習知識點的串聯(lián)、把下節(jié)課程視頻中的重點難點簡單講解，且提出問題，讓學生帶著問題聽課。課后學生可提出問題，帶著疑問來到課堂，在課堂上能得到充分解惑，使其保持學習連貫性，為進一步學習掃清障礙。該課程的編程練習、測試和作業(yè)在中國大學SPOC和PTA上進行。

2.4 優(yōu)化教學手段

在教學過程中綜合運用問題導向、項目驅動及案例教學等教學方法，從現(xiàn)實生活中的實際問題入手，引導學生主動探求答案，培養(yǎng)學生動手解決實際問題的應用能力，讓學生變被動學習為主動探究。

動態(tài)幻燈片及動畫的使用可以增加學生對數(shù)據結構算法中抽象的概念和復雜算法的進一步理解，將算法和理論直觀化，達到以提高學生的學習興趣，進而提高教學效率和教學質量。

引入浙江大學的ACM練習平臺，組織學生積極參數(shù)學建模競賽、ACM國際大學生程序設計競賽等競賽項目。以賽促建，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新實踐能力。

2.5 實施多維度評價方式改革

整個教學過程中，從多維度對學生的學習課程進行成績評判，學生對成績的計算方法清晰明了。用成績可以促進學生的學習積極性，可以更好地管控學生的學習動態(tài)。線上教學過程中的考核方式可以根據學生簽到情況、線上參與討論和發(fā)言的情況、每次小測的成績、課程的視頻或音頻觀看時間長短、作業(yè)提交和回答情況等多個要素作為數(shù)據結構課程平時成績的組成部分。每次測試后除了及時公布考試答案和成績外，教師還要做一個學生對課程意見反饋的調查。

3? 教學效果

用上述提出的教學方法后，學生上課聽課情況明顯轉好。圖1給出的數(shù)據結構課程線性結構部分在PTA上測試情況統(tǒng)計。圖2給出3周學習后，在樹這部分的分數(shù)統(tǒng)計情況，根據與圖1的比較，可以明顯地看出，學生的學習成績提高比較明顯。表1給出了學生到課情況和觀看直播課程時間，從PTA的測試成績及直播課堂平臺的出勤統(tǒng)計情況比較來看，學生的到課情況與測試的成績基本一致。

4? 結語

“數(shù)據結構”課程在線上教學模式改革實施以來，通過統(tǒng)計學生測試情況、出勤情況、評教分數(shù)、分析平臺上的學生留言等方法對教學效果進行了調研，大部分學生反映課程資源豐富，課程設置更為靈活，對知識點的學習更加深入透徹。學生對數(shù)據結構課程的學習興趣比傳統(tǒng)授課模式要高，教學實踐證明教學改革模式是可行的、科學的，激發(fā)了學生的學習興趣，提高了學習主動性，對計算機專業(yè)的線上教學提供了一定的經驗和指導意義。

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