数据结构微课课程设计实践

朱诚

摘要：本文介绍了数据结构微课的设计方法，通过对课程内容知识结构的分析，描述了数据结构微课的设计方法过程，给出了借助思维导图来整理分析知识结构的过程。

关键词：数据结构；微课；思维导图

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）32-0254-02

一、背景

数据结构课程作为计算机专业的核心基础课程，学好数据结构才能为许多后续课程的学习打下良好的基础。课程要求学生通过理论与实践学习之后，能掌握各种数据结构以及与之相关的算法的知识，并将这些知识应用到对具体实际问题的分析中。参照ACM/IEEE-CS的《Compute Curricula 2001》报告中提出的数据结构课程内容主题[1]有几十个，即课程的教学内容多，覆盖面广，而且由于很多重要知识的理论性较强，特别是一些难点知识比较抽象而难以理解，所以数据结构是被学生广泛认为难学、难懂、难实践的课程。

学习的过程通常由“信息传递”和“吸收内化”两个阶段构成，采用信息化技术手段开展以微课、慕课、云课程、翻转课堂为代表的数字化教学是实现知识信息传递的有效手段[2]。微课一般是在课堂教学之外，由学生主动参与的轻量化、碎片化、结构化的学习方式，通过良好的课程结构设计，结合短视频、动画、语音等手段，能有效地将抽象的知识转为形象化的内容，从而高效促进学生“吸收内化”的进程。

二、微课及设计方法

微课（Microlecture），是指运用信息技术按照认知规律，呈现碎片化学习内容、过程及扩展素材的结构化数字资源[3]。微课课程平台是学生在课堂教学外的细化教学知识，实现“自主学习”和“个性化学习”的环境，在微课平台上，学生可按需选择学习，既可查漏补缺，又能强化巩固知识，是课堂学习的一种重要补充和拓展。

从逻辑结构角度看，一个完整微课课程通常由一系列微课单元构成，一个微课单元除了用来讲述该教学主题知识点的课堂教学短视频及与短视频配套的描述或解释的短文这一最重要的核心部分之外，通常还包含与该教学主题相关的练习测试及师生交流等辅助性教学资源，这些资源共同组成了一个主题式、半结构化的微课教学单元。一个设计良好的微课单元通常具备主题选题精准和内容组织合理的特点。选题精准就是一个微课单元是一个教学主题，在设计这个主题时，要注意这个选题所覆盖的知识或原理应较为简单[4]，其涵盖知识点可选2—3个；内容组织合理就是知识内容的组织和分解简明，将一个教学主题核心知识点和目标分解为若干个子知识点或步骤，这个核心知识点的分解最好只要一层逻辑，尽量不要在子知识点下再分解。

三、数据结构微课设计过程

数据结构课程要求学生能合理选择数据结构，并把与问题相关的数据组织起来实现准确和高效计算处理，所以数据结构的核心概念由数据的逻辑结构及其定义在逻辑结构上的运算、数据的存储结构以及运算的实现、运算算法的复杂度分析三个方面构成，而且在课程中数据的结构又与其相关的算法缠绕在一起[5]，使得在微课设计时所做的知识点分析必须循序渐进地展开，采用由浅到深、由易到难的步骤，再从这个课程的知识体系出发，选取其中的重点、难点、疑点、考点、易错点、热点和扩展点，设计和制作一系列既相对独立，又环环相扣的微课主题单元[6]。

（一）知识点分析与微课主题单元划分

设计数据结构课程的微课时，首先按照课程内容的知识结构来完成各个主题单元的设计和划分。我国的大部分数据结构与算法的教材[7-8]把课程的知识体系对应到教学内容之后，分成了基本概念和基础知识、线性数据结构及相关算法、树形结构及相关算法、图结构及相关算法四个教学组成部分，这四个组成部分又可分别分成若干子模块，每个子模块又可再分成若干主题单元；划分方法可以使用表格或思维导图来协助完成。思维导图是表达发散性思维的有效图形思维工具，能直观地把各级主题的关系用相互隶属与相关的层级图表现出来[9]。借助思维导图，我们能有效完成微课课程知識结构的设计工作，图1是我们设计线性数据结构及相关算法部分的微课主题单元思维导图。

（二）微课主题单元设计

在完成对课程的教学内容主题划分之后，开始对每个教学主题单元做设计。设计主题单元时要以学生为中心，其内容选择先考虑突出主题单元中的重点知识点，同时需要保证学生能看懂、能听懂，就是尽量以生动形象的语言和动画表达知识点，特别是难点和常见疑点必须演示或解释得详细清楚。

这里以单链表主题单元为例。单链表是最简单的链式存储结构，是深入学习树与图（非线性结构）的基础，其概念及其实现是本节教学的重点和难点内容，我们按照内容介绍的次序来绘制思维导图，如图2所示，图中带星号的是重点知识点。

在制作微课资源时，可以针对不同特点的知识点采用不同的讲解形式。对于概念性的内容，只需用语言或文字以学生容易理解的方式讲述清楚概念，而对一些抽象的内容，可采用图形、对比表格、动画等方法来讲解。如单链表结点与单链表结构的知识点，我们采用的是图形动画演示配合语音讲解方法；在讲解单链表的实现时，我们采用了代码单步执行分析与图形动画演示相结合的方法来讲述，取得了较好的教学效果。

四、总结

每一门课程的教学都是一个复杂的系统工程，微课作为一种新型教学资源，能为学生自主按需选择学习、强化巩固知识的教学资源和环境，能为课堂教学提供有益的补充。本文对数据结构微课课程设计方法做了介绍，叙述了数据结构微课的设计过程，给出了采用思维导图来整理分析知识结构的过程，为从事数据结构教学的实践者提供了有意义的参考。

参考文献：

[1]蒙应杰.“算法与数据结构”课程教学的研究与探讨[J].高等理科教育，2004，（3）：55-57.

[2]张楠.应用微课和对分课堂教学模式开展酿造技术教学[J].生物学杂志，2017，（6）.

[3]胡铁生.微课”区域教育信息资源发展的新趋势[J].中国电化教育，2011，（10）.

[4]张一春.微课建设研究与思考[J].中国教育网络，2013，（10）.

[5]邹恒明.分而治之为上策：数据结构课程的反思与变革[J].中国大学教学，2011，（6）.

[6]郑小军.微课发展误区再审视[J].现代远程教育研究，2016，（2）.

[7]Clifford A.Shaffer.A Practical Introduction to DataStructures and Algorithms Analysis[M].电子工业出版社，2002.

[8]Bruno R.Preiss.Data Structures and Algorithms with Object-Oriented Design Patterns in C++[M].John Wiley & Sons，Inc，1999

[9]沈建强.思维导图在教学中应用的理论基础[J].浙江教育科学，2009，（06）.

[10]张建新.思维导图在高职《液压传动》课程中的应用研究[J].高教学刊，2017，（4）.