数据结构线上先修加线下精讲的混合式教学探讨

孔兵　包崇明　肖清　陈红梅　周丽华

［摘 要］混合式教学是当前高等院校教学方式改革的主要手段，如何发挥其作用，以提高教学质量和效果是广大教师关注的问题。文章结合云南大学数据结构课程教学改革，从当前教学中存在的问题、教学模式设计和教学内容设计几个方面探讨了混合式教学改革的思路和方法。

［关键词］慕课；混合式教学；数据结构

［中图分类号］ G642 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 2095-3437（2023）03-0068-03

慕课为“大规模开放在线课程”（Massive Open Online Courses）的简称，即MOOC。作为线上学习的主要方式，MOOC从2012年起在国内高校被逐渐推广，MOOC的学习基于网络，不受时间、地点束缚，强调自主学习，有别于传统以课堂教学为主的教学模式[1]。

数据结构是计算机科学与技术专业的核心课程，也是计算机专业硕士研究生考试的必考课程。从课程内容上看，数据结构包含相对抽象的内容，各章节内容既相互独立又紧密联系，同时强调程序实现，是一门理论与实践并重的课程。数据结构是计算机专业的一门先导课程，对下一步专业课程的学习有重要意义，是程序设计能力培养重要而必备的基础[2]。

结合线上课程的混合式教学已经体现出其优势，有研究表明，全部参加或部分参加网上课程学习的学生，与那些全部参加面对面课程学习的学生相比，前者的整体学习效果更好[3]。云南大学数据结构课程的慕课已经在“学堂在线”平台上线。因此，如何利用好慕课教学平台，对数据结构课程教学开展线上线下混合式教学改革，从而提高学生程序设计能力就显得尤为迫切。

开展基于慕课的混合式教学的目的不是给学生“减负”，而是让学生学会“主动学习”[4]。如何针对课程自身的教学特点和在传统课堂教学中存在的问题探索出适合数据结构课程的教学模式，成为高校教师在开展线上教学时需要研究和思考的问题[5]。基于此，本文对数据结构课程混合式教学进行了探讨。首先，分析数据结构教学中存在的问题；其次，发挥线上和线下课程各自的优势，设计线上先修加线下精讲的混合式教学模式；最后，用实例说明线上和线下课程内容的侧重点。

一、数据结构教学中存在的问题

（一）教学学时比较紧张

云南大学计算机科学与技术专业数据结构的课时安排是54学时，共3学分，在大学一年级第2个学期开设。部分大一学生仍然保持高中的学习习惯，缺乏自主学习的意识和能力，课前预习和课后复习较少，这就需要教师花费较多的学时用于较为细致地讲授基本概念和方法。数据结构内容比较多，既包含抽象的概念，又包含对大量算法的讨论，部分大一学生计算思维能力较差，需要教师详细讲述内容。另外，因放假、期中考试等原因，课时会被压缩，一般只有48～50个课时。

（二）课堂教学模式不利于评估学生学习情况

课堂教学一般以PPT为中心进行讲授，对于知识关联、推导和算法过程，教师会结合板书进行讲解，这种方式对知识的讲授、课程内容系统性的讨论、算法的理解有较好的效果，但是，教师往往无法评估学生学习质量。虽然也采用课堂提问、课间交流等方式了解学生学习情况，但这比较片面，对班级的整个学习情况缺乏足够的了解，不利于有针对性地帮助学生解决学习中遇到的相关问题。

（三）考核方式效率低，缺乏反馈

传统学习模式下，对学生学习情况的考核方式主要是作业、期中考试和期末考试。本来作业是很重要的考核手段，能较为及时地反映出学生的学习情况，帮助教师改进教学。但是从最终效果看，部分学生之间存在抄作业的情况，没有起到应有的作用。

期中、期末考试能够反映学生学习的一些情况，但是其对教学持续改进的帮助不大。这样的考核方式较为粗糙，特别是对教学中出现的问题不能做到及时反馈，没有对学生的学习形成持续的压力，不能起到促进教与学良性发展的作用。

二、线上先修加线下精讲的混合式教学

根据目前课堂教学中存在的上述问题，项目组结合云南大学数据结构慕课，实施了数据结构课程教学改革，目标是通过教学模式的改革，能够有效提高教学质量和学生学习的效果，同时培养学生自主学习的意识和能力。

（一）教学模式设计

数据结构混合式教学采用线上先修+线下精讲的方式开展，主要开展4个方面的工作，其教学模式如图1所示。

1.线上先修

本质上是对学生实行的一种强制性预习。如果学生没有课前预习，没有对学习内容有基本的认识，没有思考过相关问题，不能带着问题去听课，在相对快速的大学教学模式下，其学习效果会不理想。

线上先修由学生自主完成。在每个章节内容开始之前，要求学生基于线上慕课完成先修。先修要求：一是利用课件视频完成对章节内容的学习；二是完成慕课中相关章节的练习；三是要求学生在慕课讨论区结合章节的学习提出问题，这个环节主要是督促学生思考问题，使其养成自主学习的习惯，并把能否提出有意义的问题作为考核的重要依据。

从课程内容设置上看，每次课程（每次2节课，每周1～2次课）之前需要学生花费25分钟左右的时间用于先修学习，其中观看视频20分钟，完成练习5分钟，不会给学生带来太大的负担。

2.先修分析

对学生先修情况进行分析。慕课平台可以提供很多有关学生学习情况的数据，如学生是否完整观看了视频、是否重复观看、观看的时间等，为教师了解学生的总体学习情况提供了依据。通过章节练习完成情况的数据，教师可以了解学生掌握相關知识点的程度。

教师应该重点关注讨论区中学生的提问，通过提问可以较准确地了解学生学习的深度，同时对学生比较难掌握得了的问题会有一个直观的了解，这些对在课堂上开展有针对性的教学起到了重要的作用。

尤为重要的是，上述数据可以有效地反映出学生的学习态度。爱提问题的学生一般来说学习比较主动，爱思考问题，教师在后续翻转课堂的教学活动中可以多给一些机会，鼓励他们不断进步。观看视频较少、完成练习较差的学生一般来说其学习状态有待调整，需要对这些学生多督促和多检查。

3.课堂精讲

通过对先修情况的分析，可以使课堂教学比较有针对性。学生通过先修可以较好地掌握基本概念、基本方法等。教师可以通过翻转课堂、师生提问互动、引导发言等方式较快速地完成对学生的考查，也可以通过雨课堂，采用5分钟小测验的形式来考查学生对知识的掌握程度。

课堂精讲应该多针对先修时学生在讨论区的提问和争论的相关问题进行讲授，重点深入讨论，开展启发式教学，引导学生用工程化的思维思考问题，探究解决问题的思路和方法。另外，在课堂讲授中应该注重讨论各章节和各部分知识的关系，把各部分的知识关联起来，加深学生对问题和方法的理解。

4.精细成绩考核

目前的考核方式是一种结果式考核，这样的考核方式注重对学生学习结果的考核，对教学的改进作用不够明显。基于混合式教学的设计，项目组开展了以过程性考核为主的精细成绩考核。

新的考核方式加大了平时成绩的占比，减少了期末考试的占比，注重过程性考核。具体为平时成绩占40%，期中成绩占20%，期末成绩占40%，平时成绩考核包括三个方面：一是基于慕课平台的考核，包括慕课视频学习时间、慕课练习完成情况、讨论区问题的个数和质量。二是开展雨课堂小测验和布置课后作业。每次课前进行雨课堂小测验，测验包括5～10道客观选择题，以基本概念和基本方法为主，主要目的是检测学生经过线上学习后对基本知识点的掌握情况。布置课后作业，以主观题为主，主要考查学生掌握知识的深度以及综合应用知识解决复杂问题的能力。三是期末考试。对学生整个学期的学习情况进行考查，期末考试的结果对课程的持续改进具有重要作用。

以过程性为主的精细成绩考核方式能够比较及时地反馈学生的学习情况，有利于教学的持续改进，助推学生持续学习，使之不敢松懈。

（二）教学内容设计

数据结构混合式教学模式分为线上和线下两个部分，按照教学大纲对教学内容的要求，线上慕课和线下课堂教学都会包含所有教学内容，但是侧重点不同，需要对教学内容进行适当分解，明确各要求的重点。

线上内容学习和考查侧重于基本概念和基本方法。要求学生通过慕课学习来了解和掌握基本的概念和方法，教师通过慕课练习和小测验的方式对学生进行考核。课堂教学中，教师对这部分内容不做详细讨论，而是通过串讲、引申和讨论加深学生对知识点的理解。

线下内容学习和考查侧重于对算法逻辑、知识关联、问题分析和应用的讨论。通过线上学习，学生对算法有大概的了解，但是一般很难深入理解。因此，课堂教学中需要深入讨论算法原理，关注知识的过渡和关联，结合算法讨论其应用的问题，培养学生的问题分析和建模能力。

以数据结构中“树和二叉树”章节为例，介绍线上线下教学内容设计。在数据结构课程中，这章相对比较复杂也比较重要，内容比较多，涉及多种类型的知识点，其内容分解示例如表1所示。

树和二叉树的定义、基本术语和性质，二叉树的存储，树的存储，赫夫曼树的概念和定义等内容，是比较明确的知识点，通过线上学习和测验，学生能够学习并掌握这些内容，这部分内容以线上学习为主。

遍历二叉树和线索二叉树、森林、树与等价问题、赫夫曼编码等内容涉及实际问题，关注知识的综合应用，这部分内容以线下学习为主。

三、总结

提高教学质量和教学效果是教学活动永恒的主旋律。慕课的推广，对传统的教学模式产生了巨大的冲击。但慕课也有其固有的缺点，传统教学模式同样有不可替代的优势。通过混合式教学，把二者的优势结合起来，取长补短，对提升教师教学能力，改善教学效果，培养学生终身学习能力都有重要的作用。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 周立柱.谈谈慕课的实践教学[J].计算机教育，2017（11）：2-4.

[2] 李照奎，吴杰宏，王岩，等，工程教育专业认证背景下数据结构课程改革探索与分析[J].计算机教育，2019（8）：110-113.

[3] BARBARA M， YUKIE T， ROBERT M， et al. Evaluation of evidence-based practices in online learning： a meta-analysis and review of online learning studies[EB/OL]. [2021-08-01]http：//files.eric.ed.gov/fulltext/ED505824.pdf.

[4] 王勝清，冯雪松.基于慕课的混合式教学的设计与实践：以2015～2016年北京大学开设的混合式课程为例[J].现代教育技术，2017，27（11）：71-77.

[5] 胡波. 建筑结构概念设计课程线上混合教学模式研究[J].中国信息技术教育，2020（20）：96-99.

［责任编辑：苏祎颖］