基干SPOC模式的数据结构课程教学改革探索

杨晓艳

摘要：随着在线学习的迅猛发展，高校教学模式正面临前所未有的变革与挑战。数据结构作为一门理论与实践并重的、内容抽象的信息专业基础核心课程，在线学习的兴起为其教学的改进带来新的契机。该文引入当前在线学习基于线上线下相结合的SPOC混合教学模式，以尊重学生个体差异、激发学生学习动力为目标，提出一种分层次教学方案，并通过线上辅助平台发挥该方案的优势，提高教学效果。

关键词：在线学习；SPOC；分层次教学；数据结构

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）13-0122-02

1SPOC

自2008年首先提出MOOC概念开始，各大高校纷纷加入网络教学平台，在线学校便如火如荼地展开，2012年被称为MOOC元年。人们在追捧这一新形势下的学习方式时，也不断发掘其不足及尝试各种改革途径，例如微课、翻转课堂、反慕课、SPOC、混合教学等概念纷纷提出，2013年则被称作反MOOC元年。而这些新的改革途径的主要方案在于加强在线学习与实体教学的联系，发挥在线学习的便利性、可重复性及知识拓展性等优势，同时保存实体教学中教师与学生间的情感交流及教学效果的真实、即时获取，从而增强学生的个性化教学，因材施教，激发学生学习主动性。

SOPC（small Private Online Courses，小规模私有在线课程）是由加州大学伯克利分校阿曼德·福克斯教授最早提出，也被称为“私播课”，是一种结合线上和线下学习的混合教学模式。SPOC与MOOC的主要区别为面向某校某班的学生，由于受众面小而增强其灵活性和学习个体的针对性，其即具备慕课优势，也吸收了线下课堂在团队合作、个性化指导方面所具有的无可替代的优势。清华大学是我国最早利用MOOC平台Edx进行SPOC教学实践的高等院校，于2013年开设了“云计算与软件工程"SPOC课程。学生要在课堂教学之前自行学习课程视频，并完成相应的作业；课堂教学以翻转课堂的形式，师生交互讨论网络学习中遇到的问题。同年9月，清华大学出版社推出了SPOC平台，即“智学苑”，该平台真正实现了随时随地“在线学习”。

2数据结构课程

数据结构课程是信息相关专业的核心基础课，其教学目标是让学生学会分析研究计算机加工对象的特性，以便为应用涉及的数据选择适当的逻辑结构、存储结构及其相应的算法，并初步掌握算法的时间分析和空间分析技术，从而培养学生分析问题、解决问题的能力，提高程序设计水平。

教学中存在的主要问题：1）课程本身抽象l生强。数据结构是一门理论和实践紧密结合的课程，其理论学习内容抽象、丰富，又各成体系，同时要求学生具备一定程序设计能力和经验，在实践中完善理论知识的理解。学生在学习过程中，经常觉得理论知识能够理解、算法思想能够明白而上机操作却无从下手，整个课程学完后仍无法在实际中应用，即缺乏从抽象到具体的实践能力；2）学生程序设计能力参差不齐。随着在线学习资源的丰富，该形式成为许多学生程序设计能力提升和知识拓展的途径，但由于学生学习兴趣和学习能力的差异，最终导致程序设计能力差异性大，给课程教学实施带来难度；3）由于学时限制，在教学中实施针对个体教学困难。随着高校对实践活动的重视，各课程基本学时相对减少，如何在有限的时间内，完成教学任务，又激发各层次学时的学习信心和热情，是高校教师普遍探索的问题。

3SPOC模式下数据结构课程改革探索

在线学习以其势不可挡的力度在各大高校盛行，而其优势与不足已得到广泛认识，对于高等教育受众群体，完全依靠在线学习必然不能满足大多数学生需求，根据学生个体差异、合理制订教学计划、发挥线上线下混合教学的优势是SPOC模式的主要目标，也是实现新形势下教学改革的主要途径。

3.1因材施教，指定分层次培养方案

数据结构课程学习的目标在于培养学生程序设计思维与对实际问题的抽象解决能力，因此程序设计基础能力的差异直接决定课程教学效果，而学生通过自身兴趣和在线学习等途径导致差异显著，本文以分析学生实际能力为基础，以激发学生主动性为引导，以线上线下混合教学为手段，提出一种分层次培养方案：将学生分为较弱、普通及较好三种类型，对较弱的同学通过在线学习对数组、指针、结构体及函数等重要衔接知识及重难点部分进行查漏补缺，对较好的同学则引人当前数据结构领域有趣的研究课题及实际问题进行尝试拓展学生知识面。同时在实验教学中指定不同的任务要求，让学生在实验中模拟游戏通关的过程，激发学生需求。在注重学生个体差异的同时，充分发挥学生传帮带的作用，提高整体教学质量。

3.2线下课堂教学

由于学时限制，线下课堂教学主要针对普通学生进行教学设计。首先，注重引入当前研究前沿激发学生兴趣，如当前前沿的alpha狗人机对弈、社交网络等问题与数据结构课程的关联；其次，夯实理论基础，抓紧各章节间的关联，把握重点，加强算法分析设计能力培养；最后，通过课前精心组织收集问题，采用基于实例化、问题驱动的启发式趣味教学，激发学生学习主动性。数据结构主要讨论3种逻辑结构及2种运算，各种结构形式上又相互独立，通过生活中熟悉的实例引人教学内容，使学生发现其实用性，并将基本概念在实例中讲解，最后通过对多个相近的概念运用比较的方法串联起来，加深印象，强化理解。在各章的讲解中，通过提问一解决问题一再提问的方式，将其内部串接，使学生在思考中深入理解。

3.3线上辅助教学

通过构建基于SPOC模式的辅助教学平台构建，结合课堂教学情况，任课教师将分层次培养模式融入到各个辅助教学环节，录制或通过链接引人设定相应教学资源，如课堂知识查漏补缺、知识点拓展、校外优质学习资源整合、同步习题、在线实验与在线答疑等功能。不同层次学生自己选择相应内容进行学习与知识拓展，从而解决MOOC模式中满足课程受众个性化需求不够、课程完成率不高、虚拟环境下学习缺乏及时分析和学生直观感不够等问题。该平台与当前的教学辅助及微课程平台又存在一定区别，在优质资源利用和学生高度互动性、学习主动性特性上有更充分的体现。

为了实现根据学生个体差异的分层次教学，首先针对课程教学中的重难点、课程间衔接、实验操作及拓展知识点，采用在线优质课程链接设置与针对授课客体的课程个性化录制相结合的方式构建微视频，在录制视频中注重教学内容引入、教学策略设定、教学主题突出、教学互动性、问题启发性及知识的片段性，使不同层次学生自主选择学习内容；其次通过同步练习分层次地实现对课堂教学内容巩固，使得学生选择性完善知识点，并根据学生答题情况进行数据挖掘统计，而后反馈指导课题教学，提高课堂教学针对性；然后，通过在线实验，学生根据自身情况选择实验课题，并在线完成提交实验结果，老师则在线批改实验报告；最后，通过在线答疑功能实现学生、教师和产学研基地技术人员间的交流，及时解决学生问题及加强对学生的引导。由此，该网站建设过程中，对课程与拓展知识点的把握录制及互动环节的设置、优质资源链接的选定、分层次习题的选取与分析统计等方面是分层次教学方案的重要体现。

線上辅助教学平台是分层次教学实施的重要媒介。其由教师、学生和管理员三个角色组成：教师主要完成录制微视频及ppt等教案上传，在线发布作业及实验，学生在线作业情况分析统计及在线论坛等功能；学生主要完成在线学习、在线实验、在线答题和在线论坛四个功能组成；管理员主要完成基础数据的管理和维护功能。该系统利用XAMPP+PhpStorm开发工具实现。

4总结

基于SPOC模式的线上线下混合教学模式即弥补了在线学习对授课个体针对性不够的问题，又避免了课堂学习学时限制及灵活性不足等问题。本文将其用于数据结构课程教学改革探索，实现了理论与实践并重，并将其抽象思维通过线上启发式教学、线下实践操作及拓展知识视频想结合的方式使得学生更易于理解，同时增加了学生学习的趣味性，激发学习动力，提升教学效果。