基于“以生為本、以終為始、持續(xù)改進”教學(xué)理念下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)改革與實踐

◇福州理工學(xué)院應(yīng)用科學(xué)與工程學(xué)院 甘秋云 李兢思

針對當(dāng)前數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)中所面臨的問題，基于“以生為本、以終為始、持續(xù)改進”的教學(xué)理念，倡導(dǎo)“教、學(xué)、做”為一體的新的教學(xué)模式，闡述如何從教師隊伍、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核評價四個方面對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行教學(xué)改革，通過教學(xué)創(chuàng)新成果，表明四維融合的教學(xué)改革能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動能動性，有利于提高課程的教學(xué)質(zhì)量和培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)。

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是計算機專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，本課程注重知識的掌握和技能的訓(xùn)練，要求學(xué)生掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的相關(guān)知識和算法知識，能根據(jù)實際問題選擇適合的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行不同的運算，具備算法設(shè)計和算法分析的能力，培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新、團隊合作、愛崗敬業(yè)的精神[1]。隨著互聯(lián)網(wǎng)時代的發(fā)展，如何改進教學(xué)方法，促進學(xué)生學(xué)習(xí)成為當(dāng)今教學(xué)中所面臨的一項重要課題，學(xué)生的學(xué)習(xí)不再是一個臨時任務(wù)，提供一種新的、有效的學(xué)習(xí)方法是適應(yīng)當(dāng)今教育環(huán)境的一種必然趨勢。

1 教學(xué)中存在的問題

通過前期的問卷調(diào)查、學(xué)生反饋和教學(xué)效果，發(fā)現(xiàn)學(xué)生往往不清楚自己到底要學(xué)什么，為什么要學(xué)。

首先，《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程具有較強的理論性和實踐性，知識點多，內(nèi)容抽象，學(xué)生的理論演繹和邏輯思維較為薄弱，大部分學(xué)生知識遺忘現(xiàn)象嚴重，知識的遷移能力和理論聯(lián)系實際的能力較差；部分學(xué)生對于前導(dǎo)課程的基礎(chǔ)不扎實，動手編程能力較弱，編程過程中性能優(yōu)化的思想欠缺。因此，容易導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確，不清楚學(xué)什么，為什么學(xué)，有什么用。

其次，受到傳統(tǒng)教學(xué)模式的影響，學(xué)生機械性的接收教師所講的內(nèi)容，由主動學(xué)習(xí)變成倦怠學(xué)習(xí)；教學(xué)中缺少實踐性的項目的處理，學(xué)生缺乏知識應(yīng)用和解決問題的能力。此外，很多教師只注重各個知識的介紹而忽略了課程本身的整體性和關(guān)聯(lián)性，也未充分考慮學(xué)生的專業(yè)特點、學(xué)習(xí)興趣、知識掌握情況和畢業(yè)方向，不同層次的學(xué)生仍然采用統(tǒng)一的考核標(biāo)準(zhǔn)，不利于學(xué)習(xí)的促進。

2 教學(xué)設(shè)計

在教學(xué)中，基于“以生為本，以終為始，持續(xù)改進”的教學(xué)理念，倡導(dǎo)“教、學(xué)、做”為一體的教學(xué)模式，如圖1所示。讓學(xué)生充分地參與到理論和實踐的轉(zhuǎn)換過程中，靈活啟迪學(xué)生的思維，提高學(xué)生的知識應(yīng)用能力[2]，融入現(xiàn)代化信息技術(shù)，引入最新前沿技術(shù)，結(jié)合課程思政，采用多種教學(xué)方法進行教學(xué)設(shè)計，最后形成一個與結(jié)果導(dǎo)向相對應(yīng)的學(xué)習(xí)成果評估，分階段對學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進行評價，通過學(xué)生自評、互評和教師評價等多種考核方式，掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，最終將成果反饋改進原有的課程設(shè)計與課程教學(xué)。

本文主要從“雙師隊伍建設(shè)”、“重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容”、“多元化教學(xué)方法”、“改進評價體系”四個方面對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程進行了教學(xué)改革創(chuàng)新，形成了基于“以生為本，以終為始，持續(xù)改進”教學(xué)理念下的教學(xué)改革，提高教學(xué)效果。

2.1 雙師隊伍建設(shè)

引進雙師教師，這些教師不僅具有較高的理論教學(xué)水平，同時又精通相關(guān)行業(yè)、企業(yè)實踐技能，授課的同時負責(zé)理論教學(xué)和實訓(xùn)任務(wù)，使學(xué)與練有機結(jié)合。

教師根據(jù)學(xué)校學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)以及計算機科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需求，明確課程定位和培養(yǎng)目標(biāo)，制定課程教學(xué)大綱；依據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)選擇更為適合的配套教材和教學(xué)資源。教師實時關(guān)注教育信息前沿動態(tài)，更新專業(yè)知識，將新動態(tài)、新知識及時融入課程教學(xué)，開拓學(xué)生的思路和視野，提高教學(xué)效果；教師分階段對學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進行評價，通過教學(xué)效果和教務(wù)處組織的教學(xué)評學(xué)，及時收集學(xué)生對課程的建議和意見，不斷改善教學(xué)方法，提高教學(xué)技能，實現(xiàn)教學(xué)相長，如圖2所示。

圖2 教師教學(xué)評價

2.2 重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程主要分為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+算法兩部分的知識，原教學(xué)內(nèi)容安排學(xué)生學(xué)習(xí)完相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的知識后才開始接觸算法的設(shè)計與分析，缺少知識的關(guān)聯(lián)性與整體性。根據(jù)學(xué)情分析和內(nèi)容分析，主要將教學(xué)內(nèi)容設(shè)計為導(dǎo)入、基礎(chǔ)、提高和項目完善四個部分。例如在學(xué)期初先發(fā)布學(xué)期項目，使學(xué)生對課程學(xué)什么，有什么用具有一定的了解，基于任務(wù)驅(qū)動，將大任務(wù)分解為不同小任務(wù)貫穿于各個教學(xué)單元中，在學(xué)期結(jié)束后完善項目，做到課程內(nèi)容的統(tǒng)一和聯(lián)系；學(xué)生學(xué)習(xí)線性表結(jié)構(gòu)時，穿插學(xué)習(xí)相關(guān)查找和排序算法，不僅提高學(xué)生對數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)的理解，同時強化對算法的分析與設(shè)計的能力；教學(xué)中除了教材內(nèi)容，同時融入課程思政，引入當(dāng)前我國最新前沿技術(shù)和發(fā)展，結(jié)合相關(guān)項目案例，不僅使學(xué)生了解我國在數(shù)據(jù)庫平臺、大數(shù)據(jù)分析等方面取得的成就，同時加強學(xué)生對知識的理解和應(yīng)用，實現(xiàn)知識的延伸，使學(xué)生真正做到對知識的融會貫通，學(xué)以致用。表1是課程內(nèi)容總體設(shè)計概況。

表1 課程內(nèi)容總體設(shè)計概況

根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計，建設(shè)相關(guān)教學(xué)資源，包括課件、線上共享教學(xué)資源、自編實驗指導(dǎo)書、項目案例代碼、課外擴展文獻資料等。

2.3 多元化教學(xué)方法

傳統(tǒng)課堂的教學(xué)方式主要問題為：重理論輕實踐、重學(xué)輕思、封閉課堂、灌輸式教學(xué)等。通過引入現(xiàn)代化信息教學(xué)手段，融入多元化教學(xué)方法，將教學(xué)活動設(shè)計貫穿至課前、課中和課后三個階段，最終將課堂向“對話、開放、能力、學(xué)思結(jié)合”方向進行轉(zhuǎn)變[4]，如圖3所示。

圖3 教學(xué)活動設(shè)計圖

課前自主學(xué)習(xí)階段，教師利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)輔助平臺（超星學(xué)習(xí)通），發(fā)布線上教學(xué)資源，下達教學(xué)任務(wù)；學(xué)生完成線上預(yù)習(xí)，通過觀看網(wǎng)絡(luò)教學(xué)視頻、講座、微課，利用課外資源、圖書館教學(xué)資料，通過在線答疑方式對知識進行學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，減小課堂中知識起點的差異化。

課中知識內(nèi)化階段，教師利用超星學(xué)習(xí)通發(fā)布課前簽到任務(wù)，學(xué)生通過掃碼簽到實現(xiàn)課堂考勤管理；課堂中通過啟發(fā)式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生在課堂中的積極性、啟迪學(xué)生的思維，從“句號”課堂轉(zhuǎn)變?yōu)椤皢柼枴闭n堂；引入翻轉(zhuǎn)課堂，學(xué)生分享自主學(xué)習(xí)成果；通過案例教學(xué)、任務(wù)驅(qū)動和項目導(dǎo)向，強調(diào)理論聯(lián)系實踐的結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生知識應(yīng)用和解決問題的能力。課堂中借助超星教學(xué)平臺，采用隨機選人、搶答、投票等多種模式，提高學(xué)生課堂互動的參與度和教學(xué)精度，利用在線答題，可以及時有效地反饋學(xué)生答題情況，使課堂教學(xué)效率達到最大化，最終達到深度學(xué)習(xí)的效果。表2是不同教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過程中運用不同教學(xué)方法的舉例說明。

表2 不同課程內(nèi)容及教學(xué)方法

課后技能外化階段，學(xué)生在學(xué)習(xí)通平臺上完成作業(yè)、測驗和討論，開展相關(guān)實驗和項目實踐，通過提問答疑和擴展學(xué)習(xí)達到知識和技能的外化；教師通過超星平臺學(xué)生做題、討論等情況進行答疑指導(dǎo)、考核評價，掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況，不斷改善教學(xué)方法，提高教學(xué)水平。

2.4 改進評價體系

如何評價教學(xué)，要通過“學(xué)的怎么樣”進行評價，真正做到“以學(xué)論教”。根據(jù)課程的性質(zhì)與特點，課程采用過程評價與總結(jié)評價相結(jié)合的方式，考查學(xué)生的知識掌握情況。項目實踐環(huán)節(jié)，采用分層教學(xué)，學(xué)生根據(jù)自身的能力，選擇難以程度不同的項目進行實踐[5]。

教師分階段對學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進行評價，將課程評價融入整個教學(xué)過程中，主要采用評分表分析法，按照不同的權(quán)重值來設(shè)置學(xué)生平時表現(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上作業(yè)、預(yù)習(xí)等完成情況、實驗報告和階段性總結(jié)等評價指標(biāo)。引入自我評價、學(xué)生互評、教師評價，教師評價除了任課教師，還通過合作的實訓(xùn)企業(yè)指導(dǎo)老師進行參評，掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，將成果反饋來改進原有的課程設(shè)計與課程教學(xué)，實現(xiàn)持續(xù)改進。圖4是期末成績考核標(biāo)準(zhǔn)。

圖4 期末成績考核評價指標(biāo)

3 教學(xué)改革成果

學(xué)生的出勤率較往年高，遲到早退，曠課人數(shù)明顯減少；學(xué)生的最終考核成績較往屆同專業(yè)學(xué)生整體水平提高，不及格率降低；集中實踐課程的整體完成質(zhì)量較往年好，學(xué)生的知識掌握情況和知識的應(yīng)用能力都有很大的提高，圖5是學(xué)生對課改后滿意度調(diào)查結(jié)果分布情況。

圖5 課改后課程滿意度分布情況

目前，這種教學(xué)改革模式應(yīng)用于“Java程序設(shè)計基礎(chǔ)”、“C語言程序設(shè)計”以及“數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用”等課程的教學(xué)當(dāng)中。

4 結(jié)束語

綜上，通過教師隊伍、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及考核評價等方面對課程進行改革，倡導(dǎo)“教、學(xué)、做”為一體的新的教學(xué)模式，可以使學(xué)生充分地參與到理論和實踐的轉(zhuǎn)換過程中，在實踐中學(xué)習(xí)知識，加強學(xué)生對知識的理解和學(xué)習(xí)，提高獨立思考問題、解決問題的能力。在教學(xué)改革取得成績的同時，還需要進一步反思：如何更好地引入課程思政；對于不同層次的學(xué)生如何更有效地進行分層教學(xué)；面對“厭學(xué)”、“畏難情緒”的學(xué)生如何處理；課程的考核環(huán)節(jié)如何進一步有效反映學(xué)生的真實掌握情況等，這也是后期繼續(xù)探討和改進的問題。