数据结构课程混合式教学实践与评估

戴成秋

（湖南工学院 计算机与信息科学学院，湖南 衡阳 421002）

0 引 言

2015年11月，教育部、国家发改委、财政部三部委联合发布了《关于引导部分地方普通本科高校向应用型转变的指导意见》，对地方普通本科高校转型发展的主要任务做出明确规定，高等教育发展逐步步入内涵式发展。众所周知，高等教育发展依赖于教育教学质量的提升，也最终落足于课堂教学[1]。

互联网技术的发展，给教育带来了全新的挑战。“互联网+教育”实质就是利用以MOOC为代表的教育信息技术，实现以学生为中心的教学改革[2]，混合式教学、翻转课堂教学为教师提供了全新的教学模式[3-5]。

1 开展混合式教学的目标

数据结构课程是面向计算机、通信、电子等专业的重要专业基础课。它所讨论的知识内容和提倡的技术方法，无论对进一步学习计算机领域的其他课程，还是对从事大型信息工程的开发，都是重要而必备的基础。

尽管教师与学生对数据结构课程都比较重视，但在目前的教学过程中，传统的“满堂灌”课堂教学方法造成了学生理解知识点不透彻，实践能力差的问题。在此背景下，混合线上与线下两种学习方式，融入主动学习与问题导向教学理念，开展数据结构课程的混合式教学改革十分必要。

为实施好数据结构教学改革，我们提出开展混合式教学的目标与任务如下：①加强学生对于数据结构各重要知识点的理解，提升学生编程实践能力；②促进学生自主学习，加强学生学习的主动性；③加强教师与学生、学生与学生之间的学习互动；④组织好每次见面课前后的学习任务、反馈、案例、考核等。

2 混合式教学总体思路

2.1 课程基本信息

数据结构课程主要介绍数据组织与算法设计，使学生在面对具体应用问题时，能选择合适的数据结构，设计出较为高效的算法。数据结构课程面向计算机学院本科生开设，原计划课时为64学时。采取混合式教学改革后，线上学习使用的是浙江大学陈越老师在中国大学MOOC上开设的数据结构国家精品在线开放课程，实践与作业结合“拼题啊” 程序设计实验辅助教学系统开展，线下翻转课堂结合蓝墨智能云教学平台开展，案例讲解与小组讨论也采用蓝墨云APP计分考核。

2.2 混合模式

数据结构混合式教学改革采取线上线下结合方式，线上学时24，线下学时32，具体分配情况见表1。成绩采用全量化的形式开展计分，其中中国大学MOOC在线课程平台成绩占比20%，“拼题啊”程序设计实验辅助教学系统平台成绩占比20%，蓝墨智能云教学平台占比20%，期末测验占比40%。

表1 数据结构混合式教学课时分布

3 在线教学环节设计

数据结构课程混合式学习在一个学期内完成，根据学习知识点按时间进行线上线下学习任务分割，要求按小组做好每次任务的学习反馈。同一小组成员可以给出一些约束性条件，比如不同星座、不同性别、不同地域、不同宿舍等，这样既避免了主动学习能力强的学生抱团，又能加强学生之间的沟通交流。每次线下见面课前，要求各小组组长做好如下工作：①视频学习反馈；②测试反馈，导出MOOC测试成绩；③数据结构与算法编程反馈，从线上“拼题啊”导出上机编程成绩；④集中讨论反馈，论坛统计发帖。

在中国大学MOOC平台和PTA实验辅助教学平台下，课程教学知识的描述形式多样化、更生动，学生学习按自己需求开展，可重复看也可考核之后学习等。线上学习平台使得抽象知识生动化、学习工作效率化，比如开设混合式教学课程的教师在每次见面课授课前，可以在中国大学MOOC和PTA实验辅助教学平台上导出学生在线学习与编程的统计数据，表2为PTA平台导出的数据结构线性表编程练习学生的得分情况。

表2 数据结构线性表学习情况统计

4 线下教学环节设计

4.1 课前任务单设计

见面课是线下教学的重要一环，在每次见面课前一周的时间里，给出学习任务单内容，包含章节名称、学习目标、要点等，要求各学习小组组长做好学习监督反馈，任务单内容见表3。

表3 数据结构线性表学习任务单

4.2 课上教学设计

线下教学开展形式采用SPOC（Small Private Online Course），SPOC是指使用MOOC的技术平台和教学手段进行授课的校内课程。SPOC通常只允许本校的学生参加，教师会组织线下教学活动，从而实现线上线下混合式教学，发挥各自优势的效果。

本项目中线下课程教学主要结合蓝墨云智能云教学平台开展。平台拥有签到、分组、课堂表现、互助答疑、头脑风暴、投票问卷、学习效果测试、教学周报等功能，能辅助翻转课堂中的分组讨论、设计问题、实践展示等操作。

5 教学效果评估与总结

5.1 教学效果评估

数据结构课程混合式教学改革实施结束后，需要开展历史成绩、平行班成绩的比较工作，结合学生问卷分析教学改革的效果。

图1所示为往届同课程教学班级物联1401试卷分析表，图2所示为实施数据结构混合式教学改革的软件1502班的试卷分析表，在试卷难度略有提升的情况下，软件1502班的及格率高于物联1401班，且其班级平均成绩79.55分都高于往届数据结构教学物联网1401班72.35分，高分区（90～100）人数及比例也明显高于往届班级，反映混合式教学改革对于优秀学生影响更大。

图1 传统教学物联网1401班教学成绩分布

图2 混合式教学软件1502班教学成绩分布

为了让对比更客观，平行班同课程成绩对比采用15级其他教师担任课程教学的班级成绩来对比分析，图3所示为数据结构混合式教学班与彭、伍两位教师担任教学的同届其他班级期末考试成绩及格率的对比。对比结果也充分说明，开展混合式教学改革后，学生的学习成绩总体好于传统式教学。

图3 不同教师数据结构成绩及格率分布

后续跟踪混合式教学班级学生学习数据，得知该班学生在学科竞赛和软件水平资格考试中表现都优于传统教学班级。

5.2 混合式教学总结

混合式教学模式的混合不是简单地从线上线下教学方式混合，而是多方位的混合。

其一，视频和老师讲解混合。课程主讲采用网络集中视频授课的在线教学方式。参与课程学习的学生还能获得本地教师的个性化授课和辅导，此外参与该课程的助教团队会根据课程内容的要求提前录制好相应的视频上传到网络平台上供学生集中学习讨论。

其二，学习环境的混合。将课堂教学环境、网络教学活动环境、网络施教环境、网络讨论环境、网络互评环境有机结合。老师在教学过程中，可发布话题、问卷调查、专题等活动，调动学生学习的趣味性和主动性。学生可写学习感受、心得，而且学生的整个学习活动都被存储在系统中，学生随时可查看，这便于学生复习、总结。

其三，学习方式的混合。充分利用3个平台的内容与特色，将网络互助、自主学习同教师面授有机混合，小组内部协作学习、进行讨论，共同为完成一个目标而学习。同时小组之间也可以讨论，请教问题。

其四，学习过程中采用了游戏化教学设计，游戏化学习将转变“以教师为中心”的传统思路，让学习者在教学活动中主动地建构自己的知识体系，并且能形成良好的学习习惯。

6 存在的问题与建议

俗语称教学相长，一轮混合式教学改革后，需开展教学反思与总结，数据结构课程混合式教学反思如下。

1）加强过程监控，多做教学反思。

混合式教学改革最大的提升就是更加注重教学过程，让学生重视学习过程，循序渐进地学习，花更多的心思和精力去学习，而不是考前突击，更注重于培养学生的应用能力，但在本次混合式教学过程中，难以避免地出现了刷题、代做等异常情况。下一步要思考相应的对策，促进学生加强学习，提升程序设计能力。

2）调整或自建网络课程。

网上学习的浙江大学陈越教授主讲的数据结构课程难度层次偏高，学生反映学习起来较为困难，如何调整学习内容，或者利用平台自建，是值得探讨的方法。数据结构是一门专业基础课，又是学生考研课程，要求深度学习，所以课程的见面课课时并未大幅度减少，相比以往只是额外增加了课外学习和丰富了教学方式与手段，所以才能提升教学效果。

3）加强课程资源与案例建设。

混合式教学改革的重心依然是课程建设，而课程建设离不开师资和教学资源建设，在立项建立混合式教学的时候，应优先考虑已经初步建设成形的教学团队，先行建设几门优秀在线课程。

4）激发学生的潜能，持续给学生布置任务。

混合式教学关键在于培养学生良好的学习习惯，在学习过程中，在保持一定张力的同时，要持续不断地给学生布置任务及要求，重心在加强学生实践能力的培养。

5）主持混合式教学的教师要对自己和学生有信心。

混合式教学过程中，有一部分为翻转课堂，要发挥学生的主导作用，要对自己有信心，课前做好充分准备，对学生提出的问题不至于措手不及；要对学生有信心，相信学生课前预习、课堂翻转PPT、综合问题求解等都可以很好解决。

6）教改是求变，不能闭门造车，要多出去学习交流。

多去同类型学校交流研讨，多参加主题鲜明的教学研讨会，对教师理念更新和教学水平提升都大有益处。