基于雨課堂平臺的“數(shù)據(jù)結構”課程在線教學改革與研究

方雪欣 楊旭鵬 劉付勇

關鍵詞：數(shù)據(jù)結構；教學改革；雨課堂；混合式教學

1引言

近年來，“互聯(lián)網+”正觸發(fā)教育教學模式變革。人才培養(yǎng)目標的轉變亟需課程教學內容體系的重構，更加重視創(chuàng)新思維和協(xié)作能力的培養(yǎng)，實行教育教學模式變革成為必然趨勢?！皵?shù)據(jù)結構”是計算機類學科的核心課程，主要培養(yǎng)學生學會分析研究計算機加工的數(shù)據(jù)結構的特性，并初步掌握算法特性分析。由于本課程的學習主要包含復雜程序設計的訓練，強調學生對數(shù)據(jù)抽象分析能力的培養(yǎng)，理解難度較大，整體上學生對于本課程的學習帶有恐懼心理，并且課下學習資源有限，學生課外自主學習的主動性不強，學生普遍反映僅通過課堂教學很難難好這門課[1]?！盎ヂ?lián)網+”顯著促進教育教學水平的提升，在線教育公共服務平臺使信息識別更精準、管理服務更聰慧、學校組織體系更靈活。信息技術在教育教學中的深度融合應用正觸發(fā)教師角色的快速轉變，在線上教學場景中，教師的重心更多放在能力培養(yǎng)、素養(yǎng)培育等方面。教師信息技術及素養(yǎng)的地位越來越重要。基于雨課堂平臺的“數(shù)據(jù)結構”課程在線教學改革模式的整體解決方案以學生為中心，極大地提升了教師教學的專注性，以及學生專注學習的能力，也增強了師生之間的交互性，可以實現(xiàn)師生雙向互動，教師在授課過程中同樣可以和線下一樣進行課堂即時互動，上傳課程資源可以實現(xiàn)資源長期共享，學生可以課后進一步學習課程內容，以提高對課程更深的理解，在進行過程中還可以創(chuàng)新推出適應不同教學要求的教學環(huán)境，通過多元化的教學模式，以提升教學質量為最終教學目標，實現(xiàn)教學應用的全方位拓展。

特別是新冠肺炎疫情期間的線上教學方式為課程教育教學模式的改革提出了至關重要的要求，結合“數(shù)據(jù)結構”課程的教學方式和特色，課程組綜合考慮了線上教學的特點與要求，為了切實落實關于“停課不停教”“停課不停學”的倡導，圍繞課程特色，認真?zhèn)湔n，以保證疫情期間的教學效果，打造優(yōu)質線上課程，力爭出成績、見成效，為促學抗疫貢獻力量。“雨課堂網絡教學平臺”是我校疫情期間上線的云端在線網絡教學平臺，將復雜的信息技術手段融人PowerPoint和微信中，從而在課外預習與課堂教學間建立溝通橋梁。教師可以將帶有MOOC視頻、習題、語音的課前預習課件推送至學生手機，使師生能夠及時溝通反饋，課堂上實時答題、彈幕互動，為傳統(tǒng)課堂教學師生互動提供了解決方案。積極圍繞高等教育改革與發(fā)展的理論與實踐及混合式教學改革的理論與實踐，通過雨課堂建設線上線下混合教學課程。結合慕課、微課、雨課堂的設計與使用，以推動學生積極應用線上課程進行學習和使用各種數(shù)字化資源，因師制宜、因生制宜、因課制宜，創(chuàng)新多種教學模式，通過教學改革，切實提升課堂教學效果與教師信息化教學勝任能力[2]。教師結合自己的專業(yè)，應用混合式教學的模式進行課堂教學設計，基于課程設計的課堂教學案例，學生通過雨課堂平臺在線進行彈幕交流、分享、投稿，以及在線體驗雨課堂混合式教學改革的效果，從而有效推動教育教學模式的改革和現(xiàn)代信息技術在教學中的應用。

2基于雨課堂平臺的“數(shù)據(jù)結構”課程在線教學設計

疫情防控期間實行在線網課教學方式，教師和學生身處異地，都只能面對冷冰冰的計算機屏幕，教師看不到學生，無法從學生的神情中判斷學生的參與度和對內容的理解程度，缺乏沉浸感；學生上課時只能看到PPT課件，看不見教師，身邊也缺少學生的陪伴，缺乏代人感。因此，線上教學并不是單純地把原本的普通課堂搬到線上，而是通過合適的在線教學運行方案，拉近師生之間的距離，解決師生之間線上的互動問題。

通過雨課堂教學平臺，教師可將課程所需的測試題，以及PPT同步上傳至雨課堂平臺，學生在預習過程中存在的疑惑難題可通過投稿的方式發(fā)送至平臺，師生可參與討論。因此，在學院的指導下，經過教師之間的多次交流和師生的多輪測試，目前采取基于雨課堂配套騰訊會議的在線教學方式[3]。圖1所示是基于雨課堂教學設計的基本流程，課堂分為3個階段：課前、課中和課后。學生在課前做好課程預習，上課時，教師使用雨課堂在線直播授課，教師在授課過程中，學生可發(fā)送彈幕在線參與互動，課后安排學生做好課程的復習、問題討論，習題測驗。

2.1理論教學內容與教學方法的改革

數(shù)據(jù)結構與算法既需要理論與理解，又需要實際操作和創(chuàng)新應用，還需要師生之間的實時交互。在線答題可以提高學生的參與度以及對課程內容的理解，將雨課堂彈幕及課堂投稿作為實時在線直播授課方式，該工具簡單、易于獲取，傳輸清晰，較為流暢，功能簡潔[4]。知識傳授、內化和能力培養(yǎng)相結合的探究式課程在線化運行，通過雨課堂開展課堂調查、測驗和投票，對學生開展學情調查和課后反饋調查是教學目標定位、教學內容選擇、教學方法調整及確定的重要依據(jù)。在授課初期，通過雨課堂的投票功能，對學生的先修課程修讀情況、學習興趣、對本課程的理解、未來學習意愿、學習執(zhí)行力等開展調查，力爭有的放矢，這種投票還可用于課程進行過程中的課堂質量調查和反饋。

多種方式相結合的知識掌握度即時測試針對以知識傳授為主的基本內容，準備單選題、多選題、填空題等題型，通過頭歌測驗、雨課堂答題、雨課堂彈幕、雨課堂投稿、騰訊會議共享屏幕等方式，進行知識掌握程度測試，力爭無論是觀看授課視頻，還是實時直播授課時學生都能處于“在線”狀態(tài)[5]。同時，以精心打磨、制作精良的國家精品慕課MOOC課程作為輔助教學資源，為學生提供豐富的信息，以拓寬學生的視野，學生可以反復重聽、暫停思考，學習方式和時段更加靈活。

2.2實踐教學內容與教學方法的改革

除了講授數(shù)據(jù)在計算機中如何組織、存儲和處理等基本知識，為了強化程序設計基本能力的訓練，基于頭歌平臺對涉及程序設計語言的知識點進行總結、凝練，額外安排學時進行線上編程工具的訓練，精煉地對“數(shù)據(jù)結構”課程中涉及的程序設計重點和難點進行樣例講解，設計了課堂講解版和學生練習版兩個版本的應用實例，兩個版本框架相同，但練習版缺乏核心代碼，力求掃清學生學習、掌握“數(shù)據(jù)結構”核心內容的障礙。對教學實驗進行遞進式設計，按照基礎驗證、綜合應用和問題探索三個層次構建教學內容。設計、編制實驗題目，既涵蓋“數(shù)據(jù)結構”課程的核心內容，又與專業(yè)領域研究算法（如網絡、查找、模式匹配、散列等）相關。每次實驗內容分為基礎驗證和綜合應用兩部分，在基礎驗證部分安排基本數(shù)據(jù)結構及算法實驗項目，并線上提交作業(yè)及實驗報告，使學生掌握基本數(shù)據(jù)結構和算法，體會數(shù)據(jù)結構如何從現(xiàn)實問題中抽象，又如何用來解決實際問題，進而提升學生的興趣和自信心，以及實踐能力：綜合應用部分安排C／C++描述一些經典應用問題所用到的數(shù)據(jù)結構，分析、設計并編程實現(xiàn)相應算法，使學生理解、掌握、消化理論教學難點[6]。

2.3多方法創(chuàng)建活躍的互動氛圍

考慮到“數(shù)據(jù)結構”課程既需要理論與理解，又需要實際操作和創(chuàng)新應用，是程序設計的基本“內功”，非常燒腦：與此同時，程序設計與文章撰寫有異曲同工之處，千人前面，各不相同，學生可能有很多各不相同的疑難問題需要解答，又考慮到部分學生會比較害羞，怯于大庭廣眾下與人交流，必須給予其足夠的互動安全感[7]。設計了以下互動保障方案。

（1）討論組：建議每3～4名學生組成一個學習討論組，每個學生至少在某一個討論組中，相互討論、互相幫助、共同提高。

（2）匿名提問、作答：雨課堂設置了允許學生匿名提問和回答功能，學生針對課程和學業(yè)內容，可以選擇實名或匿名提問、作答，鼓勵學生大膽提出他們心中的疑問，又保證其安全感。

（3）幫幫團隊：考慮種種客觀因素，教師不可能24小時在線答疑，一人也難以應對160多位學生的問題，動員有較好算法編程能力的5位高年級學生幫助答疑，他們是本專業(yè)學生，對“數(shù)據(jù)結構”課程與算法課程內容熟悉，編程能力突出，比賽成績優(yōu)秀，既有助于其自身能力的提高，又能幫助學弟學妹解決問題。

3結束語

“數(shù)據(jù)結構”課程與算法課程理論性和實踐性都很強，經混合式教學實踐，不斷改革教學方法，修改教學內容。實踐結果表明，混合式教學有效解決了傳統(tǒng)教學中的突出問題，學生評教逐年提高，對學生的邏輯思維和計算思維都有很大的提高，學生對于理論內容和實踐內容也可以有機地結合并理解。以學為中心的混合式教學模式的實踐，取得了較好的教學效果，在以后的教學中，主要改進思路是增加學生自主學習的廣度和深度，同時完善形成性評價方式，以提高評價合理性。