数据结构与算法课程线上线下结合教学模式探索

鹿旸

[摘 要] 传统的教学模式以教师为主体，机械地传输知识，而单一的线上教学模式缺少课堂互动。针对这些问题，结合数据结构与算法课程实际，紧扣以“学为中心”的教学理念，积极探索线上线下结合的实践教学新模式、新路径和新方法，重点探讨了以“学为中心”的线上线下融合方案、课堂交互反馈，以及考核评价标准的改革方法，以有效地融合各种优质资源，提供更好的教学方式方法，让学生成为教学活动的主体，变被动为主动，达到提升教学效果的目的。

[关键词] 线上教学;线下教学;数据结构;教学模式

[基金项目] 2019年度中国地质大学（北京）本科教育质量提升计划项目“以‘学为中心的‘数据结构与算法课程教学改革研究”

[作者简介] 鹿 旸（1981—），女，河北保定人，博士，中国地质大学（北京）信息工程学院讲师，主要从事分布式网络和软件工程研究。

[中图分类号] G642.41    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2021）20-0069-04  [收稿日期] 2021-02-01

一、引言

在教育教学信息化高速发展的今天，传统的课堂教学模式迎来了巨大挑战，也在悄然发生着变化。2020年初，一场疫情加速推进了高等教育从传统模式急速向线上模式的转变。在疫情得到有效控制后，高等学校逐步恢复线下授课。结合线上和线下的教学经验、特点，很多教学团队积极探索线上线下结合的教学新模式[1]。

“数据结构与算法”课程是计算机和软件相关专业的一门重要的专业基础课程，也是编程语言类课程、操作系统、数据库原理等其他专业课程的基础。该课程涉及内容广泛，理论知识点多，学习起来枯燥。在传统的线下课堂中，学生容易失去学习兴趣，出现畏难情绪。线上授课虽然提供了多样的学习工具，但课程缺乏面对面的互动，理论知识的讲解效果不佳。因此，我们尝试引入线上线下结合的教学方法，突破传统课堂以“教为中心”的陈旧方式，将线上教学平台和工具引入教学，从而将教学活动延伸到课堂之外，激发学生的学习主动性，进而提升学习效果，为新条件下数据结构与算法的教学提供一种新的模式，取得了较好的成效。

二、传统教学方法的问题

课程是人才培养的核心要素。学生从大学里受益最直接、最核心、最有效的就是课程。在课程中包含“教”与“学”两层含义，所以出现了以“教”为中心和以“学”为中心的两种教学模式。表1从多个方面对这两种教学模式进行比较。传统的教学模式是以“教”为中心的。教师是教学的主体，提前自主选择合适的教材。开课前，教师备课时，根据自己的经验组织教学内容，安排授课节奏。课堂上，也是以教师讲授为主，学生被动参与，教师很难获得学生的反馈信息。布置作业和结课考试环节，依旧是以教师为主导，根据讲授内容设计题目并规定考核方法。综合来看，在整个教学过程中，如备课、讲课、组织课堂、布置作业和考试，所有环节都是教师主导。学生在教学过程中只是被动参与。教师并不能得到学生的积极反馈，即便非常认真负责地做教学工作，最后可能也是收效甚微，很多学生的学习效果并不理想。

举例来说，“数据结构与算法”课程知识框架体系完善清晰，教学难点是知识的抽象性和动态性。本课程的学习也是复杂程序设计的训练过程，理论性和实践性均较强。由于部分学生基础知识掌握不牢固，再加上课程本身内容抽象，尤其是涉及大量算法，因此学习难度非常大。在以“教为中心”的传统授课方式中，教师会按照自己的思路设计课程，依序介绍算法的思想、思路、流程图、代码和算法复杂度，进行可能的算法优化，并且和同类别的算法进行比较分析。在教师的讲授过程中，弱化了学生的主体地位。学生在学习过程中缺乏主动性和积极性。并且，教师一味地进行理論知识的讲解，使得理论和实践环节脱节，逐渐让学生失去了学习的兴趣。

因此，必须对以“教为中心”的、机械传输知识的教育理念进行反思和转变。结合线上线下的多种教学手段，逐步落实以“学为中心”的教学理念，培养学生思考问题的方法和自我学习的能力。

三、以“学为中心”的线上线下相结合的教学模式

为应对疫情特殊时期，教育部印发了《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》（以下简称《指导意见》）[2]，对线上教学顺利开展提出了具体的要求，做出了“停课不停学，停课不停教”的部署。中国地质大学（北京）迅速响应，积极采取“线上教学”模式，通过超星学习通平台开展直播及录播课程，结合其他线上教学平台和远程交互软件，多模式地开展网络在线教学，保障教学任务的顺利开展。

疫情期间，全国高校均开展了形式多样的在线教学，积累了很多宝贵的教学经验[3-5]。总结单一线上教学的经验教训，结合长期的线下教学积累的经验，要将线上和线下有机地结合起来，积极探索以“学为中心”的线上线下结合的教学新模式、新路径和新方法。

（一）线上自主学习模式

疫情期间，教育部开放了全国2.4万余门在线课程，鼓励教师结合优势教学资源，丰富、完善教学内容。线上教学方式多种多样，可以综合使用多种教学手段提升教学效果，注重在线上教学过程中，充分利用线上资源，拓宽互动形式，增加互动频率，增强互动效果。

开课前，在线上教学平台组建课程共享空间，用于发布课程介绍、课程组织程序、课程答疑通道、课程评价体系等内容。教师应充分利用微信群、QQ群等社交平台组建教学班级群，进行日常答疑和交流，发布学习任务，进行互动教学。

每节课前，教师通过线上教学平台发布本周教学内容，布置课前先导问题，要注重用探究性、综合性、创新性的问题引导学生。可将数据结构与算法课程中重要的算法问题提前布置给学生。例如，讲解数据结构串时，可以将串的匹配算法作为先导问题，鼓励大家先利用网络资源进行自主学习，并尝试给出解法，分析时间复杂度，或记录遇到的问题以便在课上讨论。自学过程中，可以在线上讨论区进行师生和生生的互动。课前的线上热身学习环节，不受地域和时间的限制，促进了学生间的互帮互助，充分激发了学生的学习热情，有效地培养了学生自主学习的主动性。