數據結構課程的在線教學實踐

劉亮亮 柳青

摘要：在疫情防控期間，數據結構這門大數據專業(yè)的專業(yè)核心課程采用在線的方式開展教學，本文從教學內容組織、教學視頻、在線直播、案例與課程思政等幾個方面進行了在線教學的實踐，教學效果良好。

關鍵詞：在線教學;暢課;數據結構;教學實踐

中圖分類號：TP311? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）09-0123-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Online Teaching Practice of Data Structure Course

LIU Liang-liang，LIU Qing

（School of Statistics and Information，Shanghai University of International Business and Economics，Shanghai 201620，China）

Abstract： During the period of epidemic prevention and control， data structure， the core course of big data specialty， adopts the online teaching method. In this paper， the online teaching practice is carried out from the aspects of teaching content organization， teaching video， online live broadcast， case and course Ideological and political education， and the teaching effect is good.

Key words： online teaching; TronClass; data structure; teaching practice

1 引言

2020年2月，教育部印發(fā)《關于在疫情防控期間做好普通高等學校在線教學組織與管理工作的指導意見》，要求采取政府主導、高校主體、社會參與的方式，共同實施并保障高校在疫情防控期間的在線教學，實現“停課不停教、停課不停學”。上海對外經貿大學積極響應教育部的號召，提前組織BlackBoard、智慧樹、暢課三個在線平臺的培訓，老師們根據自己所教課程要求的不同任選其一，確保在線教學的順利進行。

2 數據結構課程和暢課平臺

數據結構課程在我校作為大數據專業(yè)的專業(yè)核心課程不僅要求學生掌握主要數據結構類型和算法，還需要學會分析研究計算機加工的數據的結構特性，為解決實際應用問題所涉及的數據選擇適當的邏輯結構、存儲結構及其算法，逐步掌握算法的時間分析和空間分析的技術，培養(yǎng)數據抽象能力，訓練復雜程序設計的技能。這門課程線下課堂教學的時候學生都普遍感覺偏難，由于疫情的原因，該課程必須進行線上教學，這對老師和學生來說是一個大的挑戰(zhàn)。

經過學校三個在線平臺的培訓，我們最終選擇暢課作為這門課程的工作平臺。暢課（TronClass）聚合多種教學資源，提供百余種功能。PC、平板、手機無縫連接，讓師生輕松完成教與學。在這個平臺上我們可以實現上課簽到、在線直播、上傳教學資料（課件、視頻）、組織測試等等有關教學的流程，以便于學生完成課程的整體學習。

3 線上的教學實踐

在數據結構這門課程的教學過程中，大概的教學流程是這樣的：老師錄制教學視頻——學生預習觀看教學視頻——在線直播——布置課后作業(yè)——做課后作業(yè)并上傳——提問講解答疑，當然在每一個具體的教學環(huán)節(jié)都有很多技巧和方法提高課堂效率和教學效果。

3.1教學內容組織

對數據結構課程進行教學目標分析，以一句詩詞概括所學知識的主題：

第一章“工欲善其事，必先利其器”之緒論;第二章“千里之行，始于足下”之線性表;第三章“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”之棧和隊列;第四章“愿上層樓騁遠目，勿在浮沙筑高臺”之串;第五章“操千曲而后曉聲，觀千劍而后識器”之樹;第六章“不識廬山真面目，只緣身在此山中”之圖;第七章“山重水復疑無路，柳暗花明又一村”之查找;第八章“驀然回首，那人卻在燈火闌珊處”之排序。

通過第一章到第六章的學習，學生掌握了眾多的結構與算法，但是也會有一個疑問：學了那么多能干什么呢？第七章就回答了這個問題，通過一些數據結構來提升查找算法效率，這一章的主要內容有：順序查找、二分查找、二查排序樹、平衡二叉樹、B+樹與B-樹等。學到第八章，通過排序算法來介紹整個課程算法的應用，回顧整個課程的內容，發(fā)現所有的知識都是關聯(lián)的，并且一切都如開始介紹一樣，帶著問題去學習。這章介紹的排序算法有冒泡排序、插入排序、快速排序、歸并排序等，引導學生如何改進算法，如何思考。這樣，整個內容學生就能融會貫通、融為一體、活學活用了。

3.2教學視頻

數據結構課程內容繁多，又由于課時有限，我們就會錄制各種各樣的教學視頻上傳暢課平臺，供學生學習參考。在課前，我們會錄制教學視頻，教學視頻供學生課前預習和課后復習，學生通過課前觀看視頻了解這一講大概內容，邊觀看邊思考，這樣就能帶著問題來學習，在線教學時就能重點關注這部分內容;在課后，學生上傳作業(yè)以后，通過批改作業(yè)找到學生普遍存在的問題，我們會錄制作業(yè)講解視頻，這樣做的好處是不占用寶貴的教學時間，對于普遍問題學生可以通過觀看視頻來解決，既能解決疑難問題，還能幫助學生加強對實驗的了解和掌握，以便能夠更好地完成學習。如圖1、圖2所示。

3.3在線直播

在線教學的主要步驟就是在線直播了，在在線直播過程中，我們要注意提高學生的注意力，讓學生整個直播過程處于一個既緊張又興奮又回味無窮的境界。在線直播碰到的一個問題就是老師不知道對面坐著的學生到底是一個怎樣的狀態(tài)，注意力有沒有集中，是否能全神貫注地聽講？為了解決這個問題，在在線直播過程中我們會組織隨堂測試，5分鐘完成，然后立即講解，講解完再組織隨堂測試的測試（如圖3所示），如果學生全程認真聽講，這測試就很容易完成，否則就不會做。當碰到不會做的學生，在直播結束后我們會找個時間單獨“說說”，一來給學生補齊缺失的知識，二來及時發(fā)現學生問題，端正學習態(tài)度，以便于后續(xù)認真學習。

講完一個專題，我們會安排一次根據講過的結果和算法的實際問題的討論?！皺M看成嶺側成峰，遠近高低各不同”，每一個人對同一個問題的認識不同，看法不同，故采取的解決方案也可能不同。[1]但是解決方案根據所采用的數據結構的不一樣和采用的算法的不同有好有壞、有優(yōu)有劣，在線直播時我們會具體問題具體分析，分析學生提出的數據結構以及算法的好壞優(yōu)劣。

3.4案例與課程思政

《數據結構》是一門計算機相關專業(yè)的核心課程，其中有大量的理論知識，學生既要掌握其中的理論知識，比如說算法的理論，數據結構的存儲理論，算法分析的理論等，同時需要利用計算機編程語言實現這些算法，解決現實生活中的問題。需要理論結合實踐，高度體現了理論與實踐的一致性。既要掌握理論（算法思想與理論），又要用理論去指導實踐（編碼實現），實踐反過來能更有助于理解理論。我們就根據教學內容設計案例，而且數據結構中很多的知識可以與中華傳統(tǒng)美德進行結合，比如“遍歷二叉樹”算法就可以與“換位思考，與人為善”進行結合，“隊列”數據結構與現實生活中的“排隊”相結合，體現“遵守秩序，先來先服務”等傳統(tǒng)，數據結構中的很多算法都是體現人類的智慧，體現了我們中華傳統(tǒng)美德，這樣一方面把某些算法和數據結構通過部分案例講解出來，另一方面布置一些與實踐相關的作業(yè)讓學生獨立思考完成，實現課程思政。

案例：利用C++高級語言定義列表數據結構并實現一些基本操作。

要求：疫情期間社區(qū)發(fā)放領取口罩預約券，現場排隊30人。

（1） 先定義列表類，利用順序表存放排隊序列;

（2） 排在第3位的B和第10位的C臨時有事退出排隊，又來了一位70歲以上老人A優(yōu)先辦理，利用列表的一些操作如插入、刪除等算法組成新的序列。

實踐：實現圖的最短路徑算法

要求：某班級利用周末時間參觀上海淞滬抗戰(zhàn)紀念館，班級成員分別從虹口四川北路、上海大學寶山校區(qū)、閔行七寶鎮(zhèn)、普陀長風公園這4個地方出發(fā)，獲取某地圖數據，構建圖，實現分別從這4個地方到上海淞滬抗戰(zhàn)紀念館的最短路徑。

4 結束語

本次疫情是對教育信息化發(fā)展成果的考驗，同時為線上教學模式提供了參考和機遇。[2]教育部提出的“停課不停學”舉措加速了在線教育的發(fā)展，在線教育被廣泛應用是必然趨勢。[3]利用暢課進行數據結構的教學還是第一次，經過一個學期的教學，由于線上時間不受上課時間的限制，只要愿意處處都能變課堂，這樣愿意學的學生無形中增加了學習時間，良好的掌握了各種結構和算法，教學效果良好。

參考文獻：

[1] 張兆維，王建華，陶曦鳴. “數據結構”課程的課內實驗教學探索與實踐[J]. 計算機時代，2020（5）：92-95.

[2] 蘭國帥，郭倩，張怡，等. 在線翻轉課堂教學模式的設計與實踐——以“現代教育技術：理論建構與實踐探索”課程為例[J]. 開放學習研究，2020，25（4）：34-42.

[3] 劉學，劉曉林. 在線教育中教學交互的實踐與探索[J]. 教育教學論壇，2020，8（33）：245-246.

【通聯(lián)編輯：王力】