基于雨課堂平臺(tái)的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程在線教學(xué)改革與研究

方雪欣 楊旭鵬 劉付勇

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；教學(xué)改革；雨課堂；混合式教學(xué)

1引言

近年來(lái)，“互聯(lián)網(wǎng)+”正觸發(fā)教育教學(xué)模式變革。人才培養(yǎng)目標(biāo)的轉(zhuǎn)變亟需課程教學(xué)內(nèi)容體系的重構(gòu)，更加重視創(chuàng)新思維和協(xié)作能力的培養(yǎng)，實(shí)行教育教學(xué)模式變革成為必然趨勢(shì)?！皵?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”是計(jì)算機(jī)類學(xué)科的核心課程，主要培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)分析研究計(jì)算機(jī)加工的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特性，并初步掌握算法特性分析。由于本課程的學(xué)習(xí)主要包含復(fù)雜程序設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)抽象分析能力的培養(yǎng)，理解難度較大，整體上學(xué)生對(duì)于本課程的學(xué)習(xí)帶有恐懼心理，并且課下學(xué)習(xí)資源有限，學(xué)生課外自主學(xué)習(xí)的主動(dòng)性不強(qiáng)，學(xué)生普遍反映僅通過(guò)課堂教學(xué)很難難好這門(mén)課[1]?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”顯著促進(jìn)教育教學(xué)水平的提升，在線教育公共服務(wù)平臺(tái)使信息識(shí)別更精準(zhǔn)、管理服務(wù)更聰慧、學(xué)校組織體系更靈活。信息技術(shù)在教育教學(xué)中的深度融合應(yīng)用正觸發(fā)教師角色的快速轉(zhuǎn)變，在線上教學(xué)場(chǎng)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(shù)及素養(yǎng)的地位越來(lái)越重要?；谟暾n堂平臺(tái)的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程在線教學(xué)改革模式的整體解決方案以學(xué)生為中心，極大地提升了教師教學(xué)的專注性，以及學(xué)生專注學(xué)習(xí)的能力，也增強(qiáng)了師生之間的交互性，可以實(shí)現(xiàn)師生雙向互動(dòng)，教師在授課過(guò)程中同樣可以和線下一樣進(jìn)行課堂即時(shí)互動(dòng)，上傳課程資源可以實(shí)現(xiàn)資源長(zhǎng)期共享，學(xué)生可以課后進(jìn)一步學(xué)習(xí)課程內(nèi)容，以提高對(duì)課程更深的理解，在進(jìn)行過(guò)程中還可以創(chuàng)新推出適應(yīng)不同教學(xué)要求的教學(xué)環(huán)境，通過(guò)多元化的教學(xué)模式，以提升教學(xué)質(zhì)量為最終教學(xué)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)應(yīng)用的全方位拓展。

特別是新冠肺炎疫情期間的線上教學(xué)方式為課程教育教學(xué)模式的改革提出了至關(guān)重要的要求，結(jié)合“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)方式和特色，課程組綜合考慮了線上教學(xué)的特點(diǎn)與要求，為了切實(shí)落實(shí)關(guān)于“停課不停教”“停課不停學(xué)”的倡導(dǎo)，圍繞課程特色，認(rèn)真?zhèn)湔n，以保證疫情期間的教學(xué)效果，打造優(yōu)質(zhì)線上課程，力爭(zhēng)出成績(jī)、見(jiàn)成效，為促學(xué)抗疫貢獻(xiàn)力量。“雨課堂網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)”是我校疫情期間上線的云端在線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，將復(fù)雜的信息技術(shù)手段融人PowerPoint和微信中，從而在課外預(yù)習(xí)與課堂教學(xué)間建立溝通橋梁。教師可以將帶有MOOC視頻、習(xí)題、語(yǔ)音的課前預(yù)習(xí)課件推送至學(xué)生手機(jī)，使師生能夠及時(shí)溝通反饋，課堂上實(shí)時(shí)答題、彈幕互動(dòng)，為傳統(tǒng)課堂教學(xué)師生互動(dòng)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(shí)踐及混合式教學(xué)改革的理論與實(shí)踐，通過(guò)雨課堂建設(shè)線上線下混合教學(xué)課程。結(jié)合慕課、微課、雨課堂的設(shè)計(jì)與使用，以推動(dòng)學(xué)生積極應(yīng)用線上課程進(jìn)行學(xué)習(xí)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(xué)模式，通過(guò)教學(xué)改革，切實(shí)提升課堂教學(xué)效果與教師信息化教學(xué)勝任能力[2]。教師結(jié)合自己的專業(yè)，應(yīng)用混合式教學(xué)的模式進(jìn)行課堂教學(xué)設(shè)計(jì)，基于課程設(shè)計(jì)的課堂教學(xué)案例，學(xué)生通過(guò)雨課堂平臺(tái)在線進(jìn)行彈幕交流、分享、投稿，以及在線體驗(yàn)雨課堂混合式教學(xué)改革的效果，從而有效推動(dòng)教育教學(xué)模式的改革和現(xiàn)代信息技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用。

2基于雨課堂平臺(tái)的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程在線教學(xué)設(shè)計(jì)

疫情防控期間實(shí)行在線網(wǎng)課教學(xué)方式，教師和學(xué)生身處異地，都只能面對(duì)冷冰冰的計(jì)算機(jī)屏幕，教師看不到學(xué)生，無(wú)法從學(xué)生的神情中判斷學(xué)生的參與度和對(duì)內(nèi)容的理解程度，缺乏沉浸感；學(xué)生上課時(shí)只能看到PPT課件，看不見(jiàn)教師，身邊也缺少學(xué)生的陪伴，缺乏代人感。因此，線上教學(xué)并不是單純地把原本的普通課堂搬到線上，而是通過(guò)合適的在線教學(xué)運(yùn)行方案，拉近師生之間的距離，解決師生之間線上的互動(dòng)問(wèn)題。

通過(guò)雨課堂教學(xué)平臺(tái)，教師可將課程所需的測(cè)試題，以及PPT同步上傳至雨課堂平臺(tái)，學(xué)生在預(yù)習(xí)過(guò)程中存在的疑惑難題可通過(guò)投稿的方式發(fā)送至平臺(tái)，師生可參與討論。因此，在學(xué)院的指導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)教師之間的多次交流和師生的多輪測(cè)試，目前采取基于雨課堂配套騰訊會(huì)議的在線教學(xué)方式[3]。圖1所示是基于雨課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的基本流程，課堂分為3個(gè)階段：課前、課中和課后。學(xué)生在課前做好課程預(yù)習(xí)，上課時(shí)，教師使用雨課堂在線直播授課，教師在授課過(guò)程中，學(xué)生可發(fā)送彈幕在線參與互動(dòng)，課后安排學(xué)生做好課程的復(fù)習(xí)、問(wèn)題討論，習(xí)題測(cè)驗(yàn)。

2.1理論教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法的改革

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法既需要理論與理解，又需要實(shí)際操作和創(chuàng)新應(yīng)用，還需要師生之間的實(shí)時(shí)交互。在線答題可以提高學(xué)生的參與度以及對(duì)課程內(nèi)容的理解，將雨課堂彈幕及課堂投稿作為實(shí)時(shí)在線直播授課方式，該工具簡(jiǎn)單、易于獲取，傳輸清晰，較為流暢，功能簡(jiǎn)潔[4]。知識(shí)傳授、內(nèi)化和能力培養(yǎng)相結(jié)合的探究式課程在線化運(yùn)行，通過(guò)雨課堂開(kāi)展課堂調(diào)查、測(cè)驗(yàn)和投票，對(duì)學(xué)生開(kāi)展學(xué)情調(diào)查和課后反饋調(diào)查是教學(xué)目標(biāo)定位、教學(xué)內(nèi)容選擇、教學(xué)方法調(diào)整及確定的重要依據(jù)。在授課初期，通過(guò)雨課堂的投票功能，對(duì)學(xué)生的先修課程修讀情況、學(xué)習(xí)興趣、對(duì)本課程的理解、未來(lái)學(xué)習(xí)意愿、學(xué)習(xí)執(zhí)行力等開(kāi)展調(diào)查，力爭(zhēng)有的放矢，這種投票還可用于課程進(jìn)行過(guò)程中的課堂質(zhì)量調(diào)查和反饋。

多種方式相結(jié)合的知識(shí)掌握度即時(shí)測(cè)試針對(duì)以知識(shí)傳授為主的基本內(nèi)容，準(zhǔn)備單選題、多選題、填空題等題型，通過(guò)頭歌測(cè)驗(yàn)、雨課堂答題、雨課堂彈幕、雨課堂投稿、騰訊會(huì)議共享屏幕等方式，進(jìn)行知識(shí)掌握程度測(cè)試，力爭(zhēng)無(wú)論是觀看授課視頻，還是實(shí)時(shí)直播授課時(shí)學(xué)生都能處于“在線”狀態(tài)[5]。同時(shí)，以精心打磨、制作精良的國(guó)家精品慕課MOOC課程作為輔助教學(xué)資源，為學(xué)生提供豐富的信息，以拓寬學(xué)生的視野，學(xué)生可以反復(fù)重聽(tīng)、暫停思考，學(xué)習(xí)方式和時(shí)段更加靈活。

2.2實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法的改革

除了講授數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中如何組織、存儲(chǔ)和處理等基本知識(shí)，為了強(qiáng)化程序設(shè)計(jì)基本能力的訓(xùn)練，基于頭歌平臺(tái)對(duì)涉及程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)、凝練，額外安排學(xué)時(shí)進(jìn)行線上編程工具的訓(xùn)練，精煉地對(duì)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程中涉及的程序設(shè)計(jì)重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行樣例講解，設(shè)計(jì)了課堂講解版和學(xué)生練習(xí)版兩個(gè)版本的應(yīng)用實(shí)例，兩個(gè)版本框架相同，但練習(xí)版缺乏核心代碼，力求掃清學(xué)生學(xué)習(xí)、掌握“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”核心內(nèi)容的障礙。對(duì)教學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行遞進(jìn)式設(shè)計(jì)，按照基礎(chǔ)驗(yàn)證、綜合應(yīng)用和問(wèn)題探索三個(gè)層次構(gòu)建教學(xué)內(nèi)容。設(shè)計(jì)、編制實(shí)驗(yàn)題目，既涵蓋“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的核心內(nèi)容，又與專業(yè)領(lǐng)域研究算法（如網(wǎng)絡(luò)、查找、模式匹配、散列等）相關(guān)。每次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為基礎(chǔ)驗(yàn)證和綜合應(yīng)用兩部分，在基礎(chǔ)驗(yàn)證部分安排基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并線上提交作業(yè)及實(shí)驗(yàn)報(bào)告，使學(xué)生掌握基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，體會(huì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如何從現(xiàn)實(shí)問(wèn)題中抽象，又如何用來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題，進(jìn)而提升學(xué)生的興趣和自信心，以及實(shí)踐能力：綜合應(yīng)用部分安排C／C++描述一些經(jīng)典應(yīng)用問(wèn)題所用到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，分析、設(shè)計(jì)并編程實(shí)現(xiàn)相應(yīng)算法，使學(xué)生理解、掌握、消化理論教學(xué)難點(diǎn)[6]。

2.3多方法創(chuàng)建活躍的互動(dòng)氛圍

考慮到“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程既需要理論與理解，又需要實(shí)際操作和創(chuàng)新應(yīng)用，是程序設(shè)計(jì)的基本“內(nèi)功”，非常燒腦：與此同時(shí)，程序設(shè)計(jì)與文章撰寫(xiě)有異曲同工之處，千人前面，各不相同，學(xué)生可能有很多各不相同的疑難問(wèn)題需要解答，又考慮到部分學(xué)生會(huì)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(dòng)安全感[7]。設(shè)計(jì)了以下互動(dòng)保障方案。

（1）討論組：建議每3～4名學(xué)生組成一個(gè)學(xué)習(xí)討論組，每個(gè)學(xué)生至少在某一個(gè)討論組中，相互討論、互相幫助、共同提高。

（2）匿名提問(wèn)、作答：雨課堂設(shè)置了允許學(xué)生匿名提問(wèn)和回答功能，學(xué)生針對(duì)課程和學(xué)業(yè)內(nèi)容，可以選擇實(shí)名或匿名提問(wèn)、作答，鼓勵(lì)學(xué)生大膽提出他們心中的疑問(wèn)，又保證其安全感。

（3）幫幫團(tuán)隊(duì)：考慮種種客觀因素，教師不可能24小時(shí)在線答疑，一人也難以應(yīng)對(duì)160多位學(xué)生的問(wèn)題，動(dòng)員有較好算法編程能力的5位高年級(jí)學(xué)生幫助答疑，他們是本專業(yè)學(xué)生，對(duì)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程與算法課程內(nèi)容熟悉，編程能力突出，比賽成績(jī)優(yōu)秀，既有助于其自身能力的提高，又能幫助學(xué)弟學(xué)妹解決問(wèn)題。

3結(jié)束語(yǔ)

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程與算法課程理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)，經(jīng)混合式教學(xué)實(shí)踐，不斷改革教學(xué)方法，修改教學(xué)內(nèi)容。實(shí)踐結(jié)果表明，混合式教學(xué)有效解決了傳統(tǒng)教學(xué)中的突出問(wèn)題，學(xué)生評(píng)教逐年提高，對(duì)學(xué)生的邏輯思維和計(jì)算思維都有很大的提高，學(xué)生對(duì)于理論內(nèi)容和實(shí)踐內(nèi)容也可以有機(jī)地結(jié)合并理解。以學(xué)為中心的混合式教學(xué)模式的實(shí)踐，取得了較好的教學(xué)效果，在以后的教學(xué)中，主要改進(jìn)思路是增加學(xué)生自主學(xué)習(xí)的廣度和深度，同時(shí)完善形成性評(píng)價(jià)方式，以提高評(píng)價(jià)合理性。