應(yīng)用型人才培養(yǎng)導(dǎo)向下混合式教學(xué)在《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程中的實(shí)踐與探索

韋曉敏

桂林信息科技學(xué)院，廣西 桂林 541004

一、引言

隨著高校招生規(guī)模的不斷擴(kuò)大，學(xué)生數(shù)量激增，對教師的教學(xué)和管理提出了更高的要求。然而，傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)不能適應(yīng)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標(biāo)，而《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程作為計算機(jī)專業(yè)的核心課程，與其他課程相比，其實(shí)踐性非常強(qiáng)。為響應(yīng)“互聯(lián)網(wǎng)+”的號召，探索以學(xué)生為中心、以能力為本位、以問題為導(dǎo)向、以實(shí)踐為基礎(chǔ)的新的教學(xué)模式，逐步推進(jìn)線上線下混合式教學(xué)改革成為提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生知識運(yùn)用能力、創(chuàng)新思維能力的重要途徑。本文在應(yīng)用型人才培養(yǎng)導(dǎo)向下，探索混合式教學(xué)改革實(shí)施方案和措施。結(jié)合線上線下混合式教學(xué)模式和過程考核評價方法，將教學(xué)內(nèi)容及考核方式有機(jī)結(jié)合，提升學(xué)生應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識解決實(shí)際問題的能力。

（一）混合式教學(xué)的概念

混合式教學(xué)是指將傳統(tǒng)課堂教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來，在課堂上師生共同探討，共同解決問題；在課下教師組織學(xué)生開展各種活動，加強(qiáng)師生交流，讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)真正意義上的自主學(xué)習(xí)?；旌鲜浇虒W(xué)模式以學(xué)習(xí)者為中心，充分發(fā)揮教師的指導(dǎo)作用，形成了個性化學(xué)習(xí)、翻轉(zhuǎn)課堂等多種學(xué)習(xí)方式相結(jié)合的教學(xué)模式。

（二）《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)現(xiàn)狀

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程是計算機(jī)專業(yè)的核心課程，它的課程內(nèi)容包含了計算機(jī)科學(xué)的多個領(lǐng)域，包括了計算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)知識、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識和算法理論，對于專業(yè)技術(shù)人員具有非常重要的意義。近年來，《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程不斷受到重視。該課程理論內(nèi)容多且抽象，教學(xué)內(nèi)容比較抽象，學(xué)生對知識點(diǎn)掌握起來存在困難；教學(xué)方法單一，主要是以教師為中心的講授法，教師講得多，學(xué)生聽得少；課堂考核方式單一，主要是以筆試為主；實(shí)驗教學(xué)方式單一，以上機(jī)操作為主。針對以上問題，如何將傳統(tǒng)教學(xué)與混合式教學(xué)方法相結(jié)合來提高《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程的教學(xué)質(zhì)量成為該課程授課教師需要思考的問題。下面對《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程的教學(xué)進(jìn)行改革探索。

二、課程改革背景

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》在計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科中占有重要的地位，是計算機(jī)專業(yè)一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程既是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，又是計算機(jī)類專業(yè)學(xué)生必須掌握的一門重要學(xué)科。它是培養(yǎng)學(xué)生利用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識解決問題的能力，為學(xué)習(xí)后續(xù)相關(guān)知識和課程做準(zhǔn)備?！稊?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程內(nèi)容抽象，涉及數(shù)據(jù)存儲和操作方法、程序設(shè)計思想以及算法、結(jié)構(gòu)等多方面內(nèi)容，并且抽象的概念、邏輯關(guān)系復(fù)雜。因此，如何更好地開展課堂教學(xué)，激發(fā)學(xué)生對該課程學(xué)習(xí)興趣是值得思考的問題。同時面對《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程難教難學(xué)問題，如何通過教學(xué)模式改革來提升課堂教學(xué)效果、實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)應(yīng)用型人才目標(biāo)也是一個值得思考和探討的問題［1］。

（一）課程現(xiàn)狀

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程涉及內(nèi)容較多，知識點(diǎn)難度較大，一般的教學(xué)過程是：首先，在第一章講解各種數(shù)據(jù)存儲操作方法，例如串、順序、鏈?zhǔn)胶蜅?、隊列的?shí)現(xiàn)；其次，在第二章講解算法，即講解各種算法思想以及如何設(shè)計合理的算法；第三章是最難部分，即如何實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的算法；第四章是實(shí)踐部分，讓學(xué)生通過練習(xí)實(shí)踐加深對課程的理解。在以上教學(xué)過程中，需要大量的例子來支撐所學(xué)內(nèi)容，而在實(shí)際應(yīng)用中很多數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都是基于這些例子進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的。因此，要求學(xué)生掌握各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的知識內(nèi)容并且能夠靈活地運(yùn)用到實(shí)踐中。

（二）存在問題

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程內(nèi)容抽象，邏輯性強(qiáng)，知識體系龐大，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方式存在很大不足，在教學(xué)過程中出現(xiàn)學(xué)生不能及時理解和掌握基本概念、定理、算法等課程內(nèi)容；課堂上只注重理論知識的傳授，沒有將理論知識與實(shí)踐相結(jié)合，不能更好地培養(yǎng)學(xué)生的分析問題、解決問題的能力；不能很好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)以教師為中心，以講授為主，忽略了學(xué)生的主體地位，忽略了學(xué)生的差異性，缺少師生之間和生生之間的互動學(xué)習(xí)。基于以上問題，我在教學(xué)過程中進(jìn)行了一系列教學(xué)模式改革探索實(shí)踐［2］。

（三）改革內(nèi)容

本課程教學(xué)改革以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為導(dǎo)向，采用線上線下相結(jié)合的混合式教學(xué)模式，使教學(xué)過程更加高效，具體內(nèi)容如下。

1.以課堂教學(xué)為主渠道，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。

2.以項目驅(qū)動式教學(xué)為主要途徑，提升學(xué)生分析和解決問題的能力。

3.以競賽培養(yǎng)機(jī)制為重要方法，提升學(xué)生綜合實(shí)踐能力。

4.以課堂評價和學(xué)習(xí)評價為主要方式，加強(qiáng)對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評估。

5.以師生互動交流為主要形式，打造師生間良性互動交流環(huán)境。

三、課程設(shè)計

在知識更新快、應(yīng)用廣的現(xiàn)代社會，《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程對計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、信息管理等專業(yè)學(xué)生的作用日益突出，同時數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也是計算機(jī)類專業(yè)學(xué)生必須掌握的一項基礎(chǔ)技能。因此，課程建設(shè)的重點(diǎn)應(yīng)放在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法上。在多年實(shí)踐教學(xué)的基礎(chǔ)上，我院對《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程進(jìn)行了一系列改革和探索，突出培養(yǎng)學(xué)生掌握和應(yīng)用知識的能力以及創(chuàng)新思維能力，提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力［3］。

（一）教材建設(shè)方面。本課程在多年教學(xué)實(shí)踐過程中，我們根據(jù)內(nèi)容重點(diǎn)、難點(diǎn)，選擇了理論與實(shí)踐相結(jié)合、貼近生活實(shí)際、具有一定難度的教材，例如《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（第三版）》《C 語言程序設(shè)計（第三版）》等。同時我們也選取了一些經(jīng)典教材中的案例和實(shí)驗，并加入了一些多媒體課件。此外我們還收集了大量關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法方面的視頻、音頻資料，以供學(xué)生課外學(xué)習(xí)使用。

（二）教學(xué)方式方法方面。首先是從課程內(nèi)容上入手進(jìn)行調(diào)整，將知識點(diǎn)分解為若干小知識點(diǎn)，分別由不同教師講授給學(xué)生并布置相應(yīng)作業(yè)。其次是從教學(xué)形式上進(jìn)行調(diào)整，將傳統(tǒng)課堂教學(xué)和線上教學(xué)相結(jié)合、線下實(shí)踐教學(xué)與線上學(xué)習(xí)相結(jié)合等方式結(jié)合起來。

（三）課程考核方式方面。我們從考試內(nèi)容和考試方式上進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)。將以往只考查學(xué)生對知識的掌握情況變?yōu)榫C合考查學(xué)生在實(shí)際生活中能靈活運(yùn)用所學(xué)知識來解決問題的能力。

1.平時考核

平時考核以學(xué)生基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識的掌握情況為主，其考核內(nèi)容主要包括：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識、算法與應(yīng)用案例、實(shí)驗操作以及試卷分析幾個部分。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識主要考查學(xué)生對基本概念、基本算法的理解程度。例如：在講解二叉樹的基本概念時，老師可以兩個問題的形式提出，一是用二叉樹求和問題，二是用樹運(yùn)算來求最大值問題，再讓學(xué)生思考如何用樹算法來解決這個問題。最后根據(jù)學(xué)生的答案與老師進(jìn)行探討、分析后給出詳細(xì)的解答。

算法與應(yīng)用案例主要考查學(xué)生對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中常用算法的理解和掌握程度，其考核內(nèi)容包括：判斷兩個不同集合元素之間是否存在關(guān)系（主要包括大小關(guān)系、次序關(guān)系和交集關(guān)系）、判斷兩個集合元素之間是否存在排序關(guān)系（主要包括排序數(shù)組元素和最小排序數(shù)組元素）以及判斷兩個集合元素之間是否存在最大值（主要包括最大匹配和最小匹配）。這里老師可以結(jié)合所學(xué)內(nèi)容給出具體算法分析過程，讓學(xué)生自己寫出設(shè)計方案。最后可以用實(shí)際問題來代替算法與應(yīng)用案例的學(xué)習(xí)，從而讓學(xué)生對所學(xué)知識有一個更深層次的理解。

2.期末考試

期末考試是課程的總結(jié)性考核，一般由平時成績、期末考試兩部分組成。其中平時成績占60%，期末考試占40%。平時成績由出勤情況、作業(yè)完成情況、課堂表現(xiàn)以及平時作業(yè)四部分組成。而作業(yè)則主要是考查學(xué)生對所學(xué)知識的理解、應(yīng)用和實(shí)踐能力。其中作業(yè)形式包括：項目報告、設(shè)計說明書、算法設(shè)計與分析等多種類型，以突出考查學(xué)生綜合運(yùn)用知識解決實(shí)際問題的能力。

成績評定方法和標(biāo)準(zhǔn)方面。對平時成績的評定，我們主要根據(jù)考勤情況、課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況以及參與教師組織的課堂討論等情況進(jìn)行綜合評定。而期末考試的成績則由兩部分組成：一是理論成績，即期末考試時對各個章節(jié)知識點(diǎn)掌握情況的考查；二是實(shí)踐成績，即筆試+上機(jī)實(shí)驗+綜合項目報告。筆試部分主要考查學(xué)生對所學(xué)知識的掌握情況；上機(jī)實(shí)驗部分主要考查學(xué)生實(shí)際解決問題的能力，包括：通過動手操作來解決實(shí)際問題；通過實(shí)踐操作來證明所學(xué)知識。

四、教學(xué)設(shè)計思路和具體實(shí)施過程

（一）教學(xué)設(shè)計思路。通過分析《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程特點(diǎn)和傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題，以及應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)，將課程教學(xué)改革分為三個階段實(shí)施，第一階段是理論教學(xué)，第二階段是實(shí)踐環(huán)節(jié)，第三階段是畢業(yè)設(shè)計和實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)。

采用線上線下混合式教學(xué)模式進(jìn)行課程教學(xué)，既注重傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式，又注重學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)。首先將線上線下融合的混合式教學(xué)模式引入課堂教學(xué)中，在傳統(tǒng)課堂教學(xué)基礎(chǔ)上，運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)平臺與移動設(shè)備進(jìn)行混合式課堂教學(xué)改革；其次將《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程知識點(diǎn)在“雨課堂”等軟件中以動畫視頻的形式展現(xiàn)給學(xué)生，在課堂講授、答疑過程中融入知識點(diǎn)講解，提高學(xué)生對知識點(diǎn)的理解和掌握；最后將課程實(shí)踐環(huán)節(jié)和畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合起來，讓學(xué)生提前感受到畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)和實(shí)際工作之間的聯(lián)系。

（二）混合式教學(xué)具體實(shí)施過程。實(shí)施過程中應(yīng)做到：

1.線上線下融合的混合式學(xué)習(xí)模式。教師在課前通過網(wǎng)絡(luò)平臺或移動設(shè)備發(fā)布課程相關(guān)內(nèi)容以及章節(jié)的學(xué)習(xí)內(nèi)容和考核要求等相關(guān)學(xué)習(xí)資料，學(xué)生根據(jù)自身情況利用網(wǎng)絡(luò)平臺或移動設(shè)備自主學(xué)習(xí)。課中教師通過引導(dǎo)學(xué)生課前自學(xué)和課后復(fù)習(xí)相結(jié)合的方式進(jìn)行授課，并引入相關(guān)知識案例分析講解給學(xué)生聽。此外，教師應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力和創(chuàng)新思維能力。

2.在線課程與課堂教學(xué)相融合?！稊?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程可分為兩個部分：第一部分是理論部分，第二部分是實(shí)踐部分，其中第一部分由課前自學(xué)完成即可；第二部分的實(shí)踐環(huán)節(jié)可以采用多種方式進(jìn)行授課形式設(shè)計：如案例分析、上機(jī)練習(xí)、課程討論等。

3.基于網(wǎng)絡(luò)平臺和移動設(shè)備的自主學(xué)習(xí)。學(xué)生可利用手機(jī)或平板電腦等終端設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)平臺上進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和練習(xí)試題；教師可利用APP、微信、QQ 群等軟件對學(xué)生學(xué)習(xí)情況進(jìn)行跟蹤、反饋、指導(dǎo)和答疑等；學(xué)生還可利用手機(jī)或平板電腦等終端設(shè)備進(jìn)行線上測試題練習(xí)，教師再根據(jù)測試結(jié)果進(jìn)行教學(xué)改進(jìn)和反饋指導(dǎo)。

五、教學(xué)效果及存在問題

（一）線上線下混合式教學(xué)模式提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，達(dá)到了較好的教學(xué)效果，有效解決了傳統(tǒng)課堂教學(xué)的不足。特別是近年來，我們將線下學(xué)習(xí)和線上教學(xué)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，對《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程進(jìn)行了線上線下混合式教學(xué)模式改革。

（二）線上線下混合式教學(xué)模式具有靈活性和實(shí)用性，不受時間和空間的限制，使學(xué)生在家也可以進(jìn)行學(xué)習(xí)。這種學(xué)習(xí)模式對學(xué)生而言更容易接受。在《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程中采用混合式教學(xué)模式能有效地解決傳統(tǒng)課堂教學(xué)中存在的問題。

（三）在開展混合式教學(xué)過程中存在以下問題：①學(xué)生對于新的學(xué)習(xí)方式還不適應(yīng)；②在進(jìn)行混合式教學(xué)過程中沒有將學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行充分、有效的準(zhǔn)備；③需要更多關(guān)注學(xué)生對知識的掌握情況。

六、課程反思

通過本課程的實(shí)踐探索，得出以下幾點(diǎn)思考：

（一）以學(xué)生為中心。作為一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程的課堂教學(xué)應(yīng)該以培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣為核心。因此在開展本課程教學(xué)活動時應(yīng)將更多精力放在如何調(diào)動學(xué)生主動學(xué)習(xí)上。

（二）多層次遞進(jìn)式教學(xué)設(shè)計。本課程在線下開展時主要是采用傳統(tǒng)授課方式進(jìn)行講授，但如何將知識真正地傳授給學(xué)生還需要借助線上資源進(jìn)行輔助教學(xué)，因此在線上線下混合式教學(xué)中又加入了項目驅(qū)動式教學(xué)和基于案例的實(shí)踐環(huán)節(jié)。

（三）以賽促教、以賽促學(xué)。通過參加各類比賽來激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、提高學(xué)生能力?！稊?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程在線上與線下兩種學(xué)習(xí)模式中各有優(yōu)勢和特點(diǎn)，線上模式下對學(xué)生進(jìn)行課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)；線下模式下對教師提出了更高的要求：既要提高自身專業(yè)素養(yǎng)、更要注重培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力及創(chuàng)新思維能力。因此，在課堂講授過程中引入大量經(jīng)典案例對知識點(diǎn)進(jìn)行講解和拓展。

七、結(jié)語

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程具有實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，通過課堂教學(xué)和課后實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方法，在講授理論知識的同時，注重培養(yǎng)學(xué)生的動手實(shí)踐能力，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題以及創(chuàng)新思維能力。在教學(xué)中融入軟件設(shè)計案例，使學(xué)生通過軟件編程，鍛煉動手實(shí)踐能力和編程思維。在接下來的教學(xué)過程中，我們將繼續(xù)探索更多有效途徑，進(jìn)一步優(yōu)化和完善教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式等方面內(nèi)容，為培養(yǎng)應(yīng)用型人才奠定良好基礎(chǔ)。