基于微课的《数据结构》多元化教材建设研究

王海艳+骆健

摘要：教材建设是高等院校教学工作中的重要组成部分。在教育信息化快速发展的趋势下，高等院校《数据结构》教材建设相对滞后，存在问题。微课的兴起对传统教学模式带来了不小的冲击，但同时也为教材建设带来了的革新机会。本文讨论了《数据结构》教材建设的现状，阐述了微课的内涵和特征，介绍了多元化教材的主要特色，给出了建设《数据结构》多元化教材的设计思路。

关键词：微课；《数据结构》；教材建设

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）25-0205-02

一、引言

教材是教学体系里的一个重要组成部分，是教学过程中的主要工具之一，教材的质量直接关系到教学水平。目前，国内已出版了众多《数据结构》教材，这些教材能够满足基本的教学需要，但同时也存在一定显著的问题：（1）教材出版形式单一，缺乏丰富的配套资源；（2）部分教材过分注重教材中知识的系统性、完整性而忽视了学习者的个性化学习；（3）教材过分关注如何方便教师教学而未考虑如何方便学习者进行自主性学习。为解决以上问题，提高《数据结构》课程的教学质量和教学效果，建设和开发满足时代发展需要的《数据结构》多元化教材刻不容缓。

二、微课的内涵与特征

在教育信息化快速发展的今天，微课已成为国内外教育技术研究应用的热点。微课是以单一知识点为教学目标，以教学时长短小的在线视频为表现形式的微小课程。学术界对微课展开了讨论和研究。胡铁生[1]分析了高校微课建设的现状并针对高校微课建设中存在的主要问题提出了解决方案。张静然[2]对国内外微课的发展现状和成效进行了系统地梳理。范福兰[3]对微课视频在教学中的应用效果进行了探索研究。梁乐明[4]对国内外微课进行了对比分析，研究微课的设计模式。微课具有以下几个主要特征：（1）教学用时较短。微课的时长一般为5—10分钟，最长不超过15分钟。这符合学习者的认知规律，若用时过长，学习者的注意力容易分散。（2）教学内容较少。微课通常只突出某一知识点，方便学习者利用碎片化时间进行学习。（3）教学活动完整。微课内容虽少，但必须是一个完整的教学活动。（4）资源容量较小。微课视频的容量一般在几十兆，方便学习者实现移动学习。

三、基于微课的《数据结构》多元化教材建设的特色

传统教材主要由教科书、实验指导书、习题集等纸质材料组成，所提供的信息量相对较小，表現形式也较为单一。基于微课的《数据结构》多元化教材将现代信息技术与教育教学紧密融合，突破了传统教学模式的束缚，将纸质版教科书、习题集、微课视频、CAI课件、程序源代码、演示软件等丰富的教学资源包含在内，形成新的知识传授模式。基于微课的《数据结构》教材建设将促进教学理念更新，推动《数据结构》教授和学习方式朝着教学资源多元化、学生学习个性化的方向转变。多元化教材的主要特色有以下几点。

1.方便学习者个性化学习。传统教材的使用主要局限于课堂教学和课后练习。多元化教材的应用打破了传统的教授和学习模式，为学习者提供了一个更加开放、自主的学习模式。多元化教材通过微课的形式全面阐述《数据结构》课程中的重点、难点，涵盖线性表、树、图等所有章节，形成了一套完整的微课教材资源。学习者可以根据自己的学习进程，利用时间碎片，随时随地、自由、灵活地学习，从而有效地提高了学习效率，使多元化教材真正创造出以学生为中心的个性化学习模式。

2.提高学习者的学习兴趣和学习效果。多元化教材将文字、音频、微课、图文、动画完美融合，使教学内容以更加形象、生动的形式呈现给学习者，提高了学习者的兴趣。学习者可根据自身水平和学习状态有选择性、自主地学习，对于已经学会的内容可以快进跳过，对于需要思考的程序可以暂停，遇到暂时听不懂的算法可以多次重放，有助于学习者对重点、难点知识的理解和消化，提高学习者的学习效果。

3.理论与实践紧密结合。多元化教材采用理论知识结合案例的编排形式，充分利用我校教师实践经验丰富的优势，真正突出南京邮电大学重实践的办学特色。教科书中大多章节均增加了实践案例，例如线性表、树、图等章节，通过对实际案例地分析，强调对理论知识的应用，将帮助学生在充分理解理论知识的基础上学会应用，以体现知识点的实践价值和应用意义。

四、基于微课的《数据结构》教材的设计

多元化教材主要包含纸质版教科书、微课、CAI课件等丰富的教学资源，其中纸质版教科书、微课是多元化教材建设的重中之重。因此，本文主要针对教科和微课的设计进行阐述。

1.纸质教科书的设计。纸质教科书的设计原则是以学生为中心、案例驱动为导向。纸质教科书的编写必须始终站在学生的角度，思考如何组织编排教授内容才能让学生更好地掌握理论知识与实际应用之间的联系，真正获得能够解决实际问题的编程能力。《数据结构》中有许多数据结构和算法都来源于生活，如：队列、树、图等。以现实生活中关于队列、图等的例子作为案例引入，将让学生认识到现实生活与算法之间的关联。案例通常主要由问题描述、问题分析、知识关联、问题实现、问题总结等多个模块组成。

下面以拓扑排序算法[5，6]应用案例为例，简要阐述案例的编排。问题描述：编写一个对某专业各学期课程进行安排的算法，其中每门课需设定课时，各学期的总课时不能超过一定的上限。问题分析：各门课程之间有的是相互独立的，而有些课程之间则是存在先修关系的限定。知识关联：拓扑排序是判断工程项目安排是否合理的重要算法。问题实现：以课程为顶点，以课程之间的先修关系为边，建立有向图，对图中顶点进行拓扑排序，并同时考虑每学期选修的课程数和课时数的限制。问题总结：这是一个主要针对拓扑排序算法进行应用的案例，它同时也涵盖了堆栈、排序等相关知识，具有较强的综合性。

2.微课的设计。微课的设计原则是认真筛选、梯度递进、逐步启发。首先根据学生的实际学习筛选出《数据结构》课程中的重点和难点，确认微课教学内容。在教授过程中，教师可按“发现问题→解决问题→分析→拓展思路→引导创新”的“梯度递进”方式，在短时间内迅速抓住学生的注意力，通过这种逐步启发的模式，引导学习者厘清思路、探究问题，提高学习者思考问题和解决问题的能力。

下面以散列表中的删除元素问题为例，阐述微课设计中使用“梯度递进”式的教学步骤。（1）发现问题：在散列表中删除元素时，若仅是直接删除元素将可能导致表中后继的一些元素无法被查找到。（2）解决方法：引导学生思考如何解决这一问题，学生思考后可能的解决方法是：将后继元素全部前移一个位置。（3）分析：这种办法不可行，后继元素全部前移一个位置将使部分元素偏离基位置。（4）拓展思路：在散列表中增加标记数组记录元素状态可解决上述问题。（5）引导创新：再次引导学习者思考，散列表的结构改变之后，对之前的查找算法和插入算法有何影响？该如何解决呢？

教材是教学过程中的重要工具，在教育信息化的大背景下，突破传统教材模式，将现代信息技术与教学理念相结合，构建基于微课的多元化教材，这有利于提升学生的学习兴趣，提高《数据结构》课程的教学效果，并为后续课程的学习打下坚实的基础。

参考文献：

[1]胡铁生，周晓清.高校微课建设的现状分析与发展对策研究[J].现代教育技术，2014，24（2）：5-13.

[2]张静然.微课程之综述[J].中国信息技术教育，2012，（11）：19-21.

[3]范福兰，张屹，等.基于交互式微视频教学资源教学模式的应用效果分析[J].现代教育技术，2012，（6）：24-28.

[4]梁乐明，曹俏俏，张宝辉.微课程设计模式研究——基于国内外微课程的对比分析[J].开放教育研究，2013，（2）：65-73.

[5]陈慧南.《数据结构——使用C++描述（第2版）》[M].北京：人民邮电出版社，2008.

[6]严蔚敏，李冬梅，吳伟民.《数据结构（C语言版）》[M].第2版.北京：人民邮电出版社，2016.

Construction of Diversity Textbooks for "Data Structures" Based on Micro-Courses

WANG Hai-yan， LUO Jian

（School of Computer Science， Nanjing University of Posts and Telecommunications， Nanjing， Jiangsu 210023， China）

Abstract：Construction of textbooks is one of the important parts for the teaching in colleges and universities. Under the trend of rapid development of educational information， lay problems of construction of textbooks for "Data Structures" are becoming more and more serious. The rise of micro-courses has not only brought forward a big impact on traditional teaching models but also provided with an opportunity for the construction of textbooks. This paper discusses the state of art for the construction of textbooks for "Data Structures"，elaborates on the contents and characteristics of micro-courses， introduces the features of diversity textbooks， and presents the methods for the construction of diversity textbooks for "Data Structures".

Key words：micro-course；"Data Structures"；construction of textbooks