基于学习反馈系统的“算法分析与设计”课堂教学实践

余亮 吴尘 师晓晔 许斌 孙希霞

摘  要： 学生的学习反馈信息对于教师提高课堂教学质量具有重要作用。针对“算法分析与设计”课堂中采用传统反馈信息获取方式存在的不足，文章设计并实现了一种基于互联网的学习反馈系统。该系统具有适用性广、准确性高、不依赖教师授课经验、不暴露学生个人隐私、成本低廉等特点。基于学习反馈系统的“算法分析与设计”课堂教学实践表明了该系统可帮助学生提高知识点的掌握程度。

关键词： 学习反馈系统; 算法分析与设计; 课堂教学实践; 教学质量

中图分类号：G642          文献标志码：A     文章编号：1006-8228（2019）08-103-03

Abstract： Learning feedback information from students contributes to the improvement of teaching quality for teachers. When adopting traditional methods of acquiring learning feedback information into the course of "Algorithm Analysis and Design"， some drawbacks could be found. In this paper， an Internet-based learning feedback system is implemented to overcome the drawbacks of traditional methods and offer some advantages （e.g.， wide applicability， high accuracy， without relying on teachers' teaching experience， without leaking privacy， and low cost）. The classroom teaching practice based on the learning feedback system shows that the system can help students to improve their understandings of algorithmic knowledge.

Key words： learning feedback system; algorithm analysis and design; classroom teaching practice; teaching quality

0 引言

算法分析与设计课程是高等学校计算机专业及其相关专业（如物联网工程）的核心课程，其开设对于提高学生利用计算机解决实际问题的能力具有重要作用[1-2]。在讲授算法分析与设计课程时，为了生动形象地展示某种算法动态执行过程、快速展示某些定理的推导细节、快速展示几种算法的性能对比等，通常采用以PPT为主的授课方式。由于PPT响应速度较快，留给学生的思考时间较少，另外，算法分析与设计课程本身有大量公式，短时间内不易消化。上述两方面原因，会使学生学习信心下降，注意力不集中，进而影响听课效果。为了有效地应对这些困难，教师很有必要通过反馈方式获知学生对知识点的理解和掌握程度。然后基于反馈结果，调整自身讲课方式/方法，进而改善学生学习效果。

传统的反馈信息获取方式包括：课程练习、提问、观察学生表情和集体应答等[3]。然而，这些反馈方式大多存在一些不足。例如，课程练习可能并不适用于一般概念性和算法思想的理解;提问方式有采样范围小和不准确等缺点;教师通过观察学生表情来判断学生是否理解是凭经验的;集体应答主要是口头应答和举手应答。口头应答准确率不高，而举手应答面临的挑战在于个人隐私暴露顾虑（例如：举手表达没听懂容易被其他同学嘲笑，而举手表达听懂了又会被其他同学认为不谦虚）引发的低参与度。

为了弥补上述反馈方式存在的不足，我们设计并实现了一种基于互联网的学习反馈系统，该系统具有适用性广、准确率高、不依赖教师授课经验和不暴露学生个人隐私等优点。此外，该学习反馈系统不需要现有大多互动反馈系统中用到的投票发射装置、键盘等[3-5]，具有成本低廉和操作简单等优势。我们将该学习反馈系统应用到了本学期开设的算法分析与设计课程中，初步教学实践结果表明了该系统可有效帮助学生改善学习效果。本文后续部分将介绍基于互联网的学习反馈系统并展示该系统在算法分析与设计课程教学实践结果。最后，我们对全文进行小结。

1 基于互联网的学习反馈系统

基于互联网的学习反馈系统示意图如图1所示，其中：每个学生的智能手机终端通过移动基站或AP接入点与互联网相连。通过手机扫码或直接输入网址的方式，学生可以访问部署在Web服务器上的课程投票系统并参与知识点掌握情况的投票。教师可以通过教室内连接互联网的台式机访问Web服务器获取全体同学投票信息。而且，该信息可以通过连接台式机的投影仪显示在屏幕上。由于投票反映的是总体情况，故不会泄露每个学生的隐私信息。最后，教师根据总体反馈信息，决定是否需要进一步调整授课方式/方法来加深学生对某些知识点的理解。

部署在Web服务器上的课程投票系统可支持管理员（可管理学生和教师的个人注册信息）、教师和学生三种角色（不同角色下的功能模块如图2所示）。教师角色的功能模块包括账号管理、投票主题管理、教学资源管理和问题反馈管理。账号管理包括修改和查询个人注册信息等。投票主题管理包括投票主题的新建、删除、显示、隐藏和查看等。教学资源管理包括课件等资源的上传/下载。问题反馈管理包括查看和回复问题。学生角色的功能模块主要包括搜索/查看投票主题、参与投票、匿名提问、下载教学资源等。在实际使用过程中，教师和学生通过该课程投票系统进行互动，具体流程图如图3所示。首先，教师上课前应当根据想获取的反馈信息设置好投票主题，然后根据大纲要求进行知识点的课堂讲授。教师讲解完一个或若干个知识点后，让学生通过各自的智能手机终端访问课程投票系统并获取投票主题信息。待匿名投票阶段结束后，教师访问课程投票系统，获取投票总体信息，结合大部分同学的理解掌握情况，有针对性地对重点难点进行补充讲解。通过改变讲解方式/方法来改善学生对知识点的掌握程度。

2 基于学习反馈系统的“算法分析与设计”课堂教学实践

本节展示了学习反馈系统在“算法分析与设计”课堂教学实践中的应用。图4展示了以教师角色登录后的部分界面截图。教师可以管理自己个人信息、新建投票主题、查看主题投票情况、管理与自己关联的学生、回复学生匿名提问、上传下载教学资源。

3 结束语

针对传统学习反馈信息获取方式应用到算法分析与设计课程时存在的不足，本文设计并实现了一种基于互联网的学习反馈系统，并展示了该系统用于算法分析与设计课堂教学实践的初步结果。实践结果表明：采用该系统能有效帮助学生提高对知识点的掌握程度。后续将继续开展课堂教学实践并完善系统功能（提升主题列表加载速度和页面稳定性等），结合本学期学生期末考试中各个知识点的答题情况反过来分析学习反馈系统在反映学生知识点掌握程度方面的可信程度，为以后进行基于学习反馈系统的算法分析与设计课堂教学实践（如问题类型设置、选项设置等）提供经验积累。

参考文献（References）：

[1] 紀霞.算法分析与设计课程研究型教学模式探索与实践[J].计算机教育，2015.23：57-60

[2] 余亮，柯昌博，赵学健.贪心法求解一般背包问题的教学探讨[J].计算机时代，2016.1：71-72

[3] 黄立新.教学传播过程中反馈信息的精细处理[J].电化教育研究，2007.7：16-20

[4] 鲁琴，罗武胜，杜列波.基于互动反馈系统的传感器与测试技术课堂反馈式教学实践[J].中国现代教育装备，2014.17：62-64

[5] 余慧杰.互动反馈系统在力学课程的应用及效果评估[J].电脑知识与技术，2018.14（1）：136-137