数据结构课程的在线教学实践

刘亮亮 柳青

摘要：在疫情防控期间，数据结构这门大数据专业的专业核心课程采用在线的方式开展教学，本文从教学内容组织、教学视频、在线直播、案例与课程思政等几个方面进行了在线教学的实践，教学效果良好。

关键词：在线教学;畅课;数据结构;教学实践

中图分类号：TP311        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）09-0123-02

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Online Teaching Practice of Data Structure Course

LIU Liang-liang，LIU Qing

（School of Statistics and Information，Shanghai University of International Business and Economics，Shanghai 201620，China）

Abstract： During the period of epidemic prevention and control， data structure， the core course of big data specialty， adopts the online teaching method. In this paper， the online teaching practice is carried out from the aspects of teaching content organization， teaching video， online live broadcast， case and course Ideological and political education， and the teaching effect is good.

Key words： online teaching; TronClass; data structure; teaching practice

1 引言

2020年2月，教育部印发《关于在疫情防控期间做好普通高等学校在线教学组织与管理工作的指导意见》，要求采取政府主导、高校主体、社会参与的方式，共同实施并保障高校在疫情防控期间的在线教学，实现“停课不停教、停课不停学”。上海对外经贸大学积极响应教育部的号召，提前组织BlackBoard、智慧树、畅课三个在线平台的培训，老师们根据自己所教课程要求的不同任选其一，确保在线教学的顺利进行。

2 数据结构课程和畅课平台

数据结构课程在我校作为大数据专业的专业核心课程不仅要求学生掌握主要数据结构类型和算法，还需要学会分析研究计算机加工的数据的结构特性，为解决实际应用问题所涉及的数据选择适当的逻辑结构、存储结构及其算法，逐步掌握算法的时间分析和空间分析的技术，培养数据抽象能力，训练复杂程序设计的技能。这门课程线下课堂教学的时候学生都普遍感觉偏难，由于疫情的原因，该课程必须进行线上教学，这对老师和学生来说是一个大的挑战。

经过学校三个在线平台的培训，我们最终选择畅课作为这门课程的工作平台。畅课（TronClass）聚合多种教学资源，提供百余种功能。PC、平板、手机无缝连接，让师生轻松完成教与学。在这个平台上我们可以实现上课签到、在线直播、上传教学资料（课件、视频）、组织测试等等有关教学的流程，以便于學生完成课程的整体学习。

3 线上的教学实践

在数据结构这门课程的教学过程中，大概的教学流程是这样的：老师录制教学视频——学生预习观看教学视频——在线直播——布置课后作业——做课后作业并上传——提问讲解答疑，当然在每一个具体的教学环节都有很多技巧和方法提高课堂效率和教学效果。

3.1教学内容组织

对数据结构课程进行教学目标分析，以一句诗词概括所学知识的主题：

第一章“工欲善其事，必先利其器”之绪论;第二章“千里之行，始于足下”之线性表;第三章“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”之栈和队列;第四章“愿上层楼骋远目，勿在浮沙筑高台”之串;第五章“操千曲而后晓声，观千剑而后识器”之树;第六章“不识庐山真面目，只缘身在此山中”之图;第七章“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”之查找;第八章“蓦然回首，那人却在灯火阑珊处”之排序。

通过第一章到第六章的学习，学生掌握了众多的结构与算法，但是也会有一个疑问：学了那么多能干什么呢？第七章就回答了这个问题，通过一些数据结构来提升查找算法效率，这一章的主要内容有：顺序查找、二分查找、二查排序树、平衡二叉树、B+树与B-树等。学到第八章，通过排序算法来介绍整个课程算法的应用，回顾整个课程的内容，发现所有的知识都是关联的，并且一切都如开始介绍一样，带着问题去学习。这章介绍的排序算法有冒泡排序、插入排序、快速排序、归并排序等，引导学生如何改进算法，如何思考。这样，整个内容学生就能融会贯通、融为一体、活学活用了。

3.2教学视频

数据结构课程内容繁多，又由于课时有限，我们就会录制各种各样的教学视频上传畅课平台，供学生学习参考。在课前，我们会录制教学视频，教学视频供学生课前预习和课后复习，学生通过课前观看视频了解这一讲大概内容，边观看边思考，这样就能带着问题来学习，在线教学时就能重点关注这部分内容;在课后，学生上传作业以后，通过批改作业找到学生普遍存在的问题，我们会录制作业讲解视频，这样做的好处是不占用宝贵的教学时间，对于普遍问题学生可以通过观看视频来解决，既能解决疑难问题，还能帮助学生加强对实验的了解和掌握，以便能够更好地完成学习。如图1、图2所示。

3.3在线直播

在线教学的主要步骤就是在线直播了，在在线直播过程中，我们要注意提高学生的注意力，让学生整个直播过程处于一个既紧张又兴奋又回味无穷的境界。在线直播碰到的一个问题就是老师不知道对面坐着的学生到底是一个怎样的状态，注意力有没有集中，是否能全神贯注地听讲？为了解决这个问题，在在线直播过程中我们会组织随堂测试，5分钟完成，然后立即讲解，讲解完再组织随堂测试的测试（如图3所示），如果学生全程认真听讲，这测试就很容易完成，否则就不会做。当碰到不会做的学生，在直播结束后我们会找个时间单独“说说”，一来给学生补齐缺失的知识，二来及时发现学生问题，端正学习态度，以便于后续认真学习。

讲完一个专题，我们会安排一次根据讲过的结果和算法的实际问题的讨论。“横看成岭侧成峰，远近高低各不同”，每一个人对同一个问题的认识不同，看法不同，故采取的解决方案也可能不同。[1]但是解决方案根据所采用的数据结构的不一样和采用的算法的不同有好有坏、有优有劣，在线直播时我们会具体问题具体分析，分析学生提出的数据结构以及算法的好坏优劣。

3.4案例与课程思政

《数据结构》是一门计算机相关专业的核心课程，其中有大量的理论知识，学生既要掌握其中的理论知识，比如说算法的理论，数据结构的存储理论，算法分析的理论等，同时需要利用计算机编程语言实现这些算法，解决现实生活中的问题。需要理论结合实践，高度体现了理论与实践的一致性。既要掌握理论（算法思想与理论），又要用理论去指导实践（编码实现），实践反过来能更有助于理解理论。我们就根据教学内容设计案例，而且数据结构中很多的知识可以与中华传统美德进行结合，比如“遍历二叉树”算法就可以与“换位思考，与人为善”进行结合，“隊列”数据结构与现实生活中的“排队”相结合，体现“遵守秩序，先来先服务”等传统，数据结构中的很多算法都是体现人类的智慧，体现了我们中华传统美德，这样一方面把某些算法和数据结构通过部分案例讲解出来，另一方面布置一些与实践相关的作业让学生独立思考完成，实现课程思政。

案例：利用C++高级语言定义列表数据结构并实现一些基本操作。

要求：疫情期间社区发放领取口罩预约券，现场排队30人。

（1） 先定义列表类，利用顺序表存放排队序列;

（2） 排在第3位的B和第10位的C临时有事退出排队，又来了一位70岁以上老人A优先办理，利用列表的一些操作如插入、删除等算法组成新的序列。

实践：实现图的最短路径算法

要求：某班级利用周末时间参观上海淞沪抗战纪念馆，班级成员分别从虹口四川北路、上海大学宝山校区、闵行七宝镇、普陀长风公园这4个地方出发，获取某地图数据，构建图，实现分别从这4个地方到上海淞沪抗战纪念馆的最短路径。

4 结束语

本次疫情是对教育信息化发展成果的考验，同时为线上教学模式提供了参考和机遇。[2]教育部提出的“停课不停学”举措加速了在线教育的发展，在线教育被广泛应用是必然趋势。[3]利用畅课进行数据结构的教学还是第一次，经过一个学期的教学，由于线上时间不受上课时间的限制，只要愿意处处都能变课堂，这样愿意学的学生无形中增加了学习时间，良好的掌握了各种结构和算法，教学效果良好。

参考文献：

[1] 张兆维，王建华，陶曦鸣. “数据结构”课程的课内实验教学探索与实践[J]. 计算机时代，2020（5）：92-95.

[2] 兰国帅，郭倩，张怡，等. 在线翻转课堂教学模式的设计与实践——以“现代教育技术：理论建构与实践探索”课程为例[J]. 开放学习研究，2020，25（4）：34-42.

[3] 刘学，刘晓林. 在线教育中教学交互的实践与探索[J]. 教育教学论坛，2020，8（33）：245-246.

【通联编辑：王力】