基于慕课下的《数据结构》课程教学内容设计

樊守芳 王继成

摘要：慕课正悄悄地改变着高等学校教学模式，引入慕课后的教学，能提高学生自主学习能力，采用传统的课程教学模式，很大程度制约了学生编程能力的提高。根据数据结构课程的特征特点，对基于慕课视角下的数据结构课程教学内容设计进行研究与探讨，对培养高级编程人才、促进高校计算机教学起到借鉴作用。

关键词：慕课；混合型教学；算法；数据结构

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）31-0172-03

一、引言

“慕课”一词是我国教育研究工作者根据“Massive Open Online Courses”的英文缩写MOOC音译而来的。“慕课”以网络为平台，学生可以通过计算机和移动设备在线观看慕课视频，学习者之间可以在线互动与进行讨论，线下可以不受空间的限制继续进行交流。

世界上被公认最早的“慕课”是2008年斯坦福大学两名教授开设的网络公开视频课，在较短的时间内就有十多万学员注册，这说明了“慕课”课程的学习既不受学员数量的限制，也不受时间与地域的局限，更不受学员的知识层次与年龄结构的限制，它是一种在非常宽松、自由的网络环境下开设的超大型网络视频课程。

在我国最早参与“慕课”建设的是香港中文大学，随后，“慕课”作为一种崭新的教育教学形式，便引起了我国教育工作者的广泛关注。吴万伟[1]谈到“2012年是国外意气风发的慕课年，2013则是慕课频遭失败和质疑的一年”。

而我国国内正好是在2013年掀起了“慕课”热的高潮，这一年9月，北京大学设置了4门课程作为“慕课”课程发布网络平台上，开启了全球网络“慕课”教学之旅。到目前为止，参与慕课课程建设的高校大部分是国内的一流大学。由于社会对慕课认可度不高，慕课结业者的市场竞争力差，慕课学习者在结业后，面临就业市场的筛选，即使有能力也不给机会的尴尬境地。因此，在肯定“慕课”教学作用与成就的同时，也要对“慕课”在教学实践过程中发现的问题进行理性和客观的反思和评价，这样更有利于“慕课”的开发与发展，从而为我国教育事业的发展创设一个更好的平台。

本文根据数据结构课程的特征特点，对基于慕课视角下的数据结构课程教学内容设计进行研究与探讨，从而使网络技术与数据结构课程教学有机结合到一起，對培养高级编程专业人才、促进地方本科院校计算机教学起到借鉴作用。

二、数据结构课程特点及教学现状

1.数据结构课程特点。数据结构是一门讨论与研究描述现实世界实体的数学模型（非数值计算）及其上的一组操作并且在计算机中如何表示和实现的学科。首先，该门课程不仅要将解决实际问题的抽象想法转化为具体的能在计算机上实现的算法，还要将相应的算法设计转换为程序代码在相应编译环境下实现，因此数据结构课程既具有理论性，又有很强的实践性。其次，数据结构课程既是编译原理和算法设计与分析等课程的基础，又介绍了数据的逻辑结构、存储结构与检索和排序算法等专业知识。所以，数据结构课程本身基础性、专业性较强。最后，数据结构课程主要讲解线性结构、树形结构和图形结构等内容，表面上各内容之间没有任何关联，它们的存储结构有较大的不同。但如果从数据的逻辑结构层面去考虑，线性结构是一对一，树形结构是一对多，图形结构是多对多的对应关系，因此，从逻辑角度来看，树形结构是线性结构的推广，图形结构又是树形结构的拓宽，这几种结构之间有一定的关联。另外，对树与图进行相应遍历都会得到一个线性序列，这说明在操作上线性结构与非线性结构也有一定的联系。并且，从图的相应遍历过程中可以生成一棵树，还有树形结构中有些概念可直接推广到有向图中，如树结点的度，实际上就是有向图顶点的出度，由此可以看出数据结构课程的教学内容具有分散性和系统性。

2.数据结构课程的教学现状。目前《数据结构》课程主要以多媒体课件教学为主要手段，再根据不同的授课对象（如高职生、本科生与研究生等），利用不同的高级语言，采用各具特色的教学方法，例如启发式、动式、案例式、研究式和项目导向式等教学方法。虽然《数据结构》课程教学方法改进与教学模式的研究对教学效果的提升和对学生学习效率的提高起到了一定的作用，但由于该课程内容多、抽象性强，加上大多数数据结构教材中算法描述都以类高级程序设计语言形式给出，造成了大部分学生读不懂教材上所描述的算法，或者读懂了算法也不能将教材上伪码描述算法改成标准的程序设计语言。也有一些基础较好的学生，算法的基本思想和设计方法较清晰，将描述的算法在计算机上调试时，一旦出现错误就不知道如何处理，就会直接放弃，这就让很多基础差的学生对本门课程产生畏难情绪，从而大大地减弱了学生对《数据结构》课程学习的积极性。

3.数据结构课程的学生学习现状。（1）我们学校使用的是C语言版的《数据结构》教材，学好该课程要求学生必须具有C语言基础。在我们学校的C语言期末考核采用的考核模式还是传统的闭卷笔试，不太重视培养学生的程序设计能力。由于学生对指针与数组概念不清晰，结构体类型理解不透；对函数与函数的逻辑关系、函数的形参和实参以及对递归概念及递归函数掌握与理解不到位。而这些内容正是在数据结构课程中使用最频繁的内容。这样必然导致学生对《数据结构》课程的学习不感兴趣，使教学效果不好。（2）高校扩招之后，我校大部分学生学习习惯不好，数学基础比较薄弱。再加上很多学生认为高等数学内容与计算机专业课程学习没多大关系，对数学学习重视不够，导致学生的逻辑和抽象思维能力偏差，故学生对理论性较强且抽象性较高的数据结构课程内容的学习很难掌握，导致该课程的教学效果不理想。

三、基于慕课的数据结构课程的教学内容设计

通过以上对数据结构课程的教学现状分析，旨在通过将幕课视频直接纳入课程教学中，而不是作为课堂教学的补充，形成了数据结构课程的混合型教学模式，从而改变了传统课堂教学与课下作业的教学模式，有效地解决了数据结构课程教学内容多与教学课时少的问题，故有必要通过网络为学生搭建这种自主学习平台，将学生学习的主观能动性挖掘出来，提高学习兴趣和效率。

数据结构课程主要包括线性结构、树形结构和图形结构三大部分。其中线性结构含有线性表、栈、队列和串、数组与广义表等内容；树形结构含有树、二叉树和特殊形态的二叉树等内容；图形结构含有图的存储、图的遍历、图的最小生成树和图的应用等内容；作为几种结构的应用还有查找、排序等内容。考虑到各部分内容之间的逻辑关系及特点，我们把易学易懂的基本概念和基本算法部分采用传统的课堂教学方式，将晦涩难懂的算法部分制作成慕课视频，让学生利用课下时间进行学习。这就形成了数据结构课程混合型教学模式。教学内容设计如表1所示。

由表1可以看出，我们将《数据结构》课程中最重要、当然也是不容易弄懂、最难理解的大部分算法抽取出来录制成慕课视频。学生就可以在课下不受时间、地点和收看次数的限制，利用碎片化时间进行学习，这样既提高了学习效率，又激发了学生学习该课程的学习兴趣，同时压缩了课堂教学学时。

四、结语

我校数据结构课程教学基本上利用课堂教学和机房上实验课的传统授课方式，这样不利于学生的完整性、透彻性学习。本文提出了利用基于慕课平台的教学与传统的课堂讲授相结合的混合型教学模式，不仅激发了学生的学习兴趣，还能培养学生自主学习的能力，提高了课堂教学效率，为学生学习后继课程打下了坚实的基础。总之，慕课对改善传统教学模式有积极的参考价值。

参考文献：

[1]吴万伟，“慕课热”的冷思考[J].复旦教育论坛，2014，12（1）：10-16.

[2]龚晖，储节磊.“慕课”八问[J].中国大学教学，2016，（3）：11-16.

[3]徐秀芳，徐森.基于慕课的“数据结构”混合式教学探索与实践[J].产业与科技论坛，2017，16（5）：192-193.

[4]严蔚敏，李冬梅，吴伟民.数据结构（C语言版）[M].第2版.北京：人民邮电出版社，2015.