基于微课程的《数据结构》课程教学模式研究

兰晓俐苏有邦谢树云

摘 要：微课程是具有泛在性、可视性、关联性等特点的一种新型学习资源，它给信息技术和课程教学的深度融合带来了新的挑战。在深入理解微课程内涵及应用的基础上，结合计算机专业核心课程《数据结构》的教学要求，就相关知识点进行微课程设计，以促进该课程教学改革。

关键词：微课程；数据结构；教学模式

DOIDOI：10.11907/rjdk.161931

中图分类号：G434

文献标识码：A 文章编号文章编号：16727800（2016）011022303

0 引言

《数据结构》是计算机应用技术、信息管理等专业的一门专业核心必修课程，主要探讨在面对实际应用问题求解时数据的逻辑组织、计算机内的物理实现及相关操作的实现算法。在计算机科学中，数据结构不仅是一般程序设计的基础，还是设计和实现编译程序、操作系统、数据系统及其它系统程序和大型应用程序的重要基础[1]。通过课程系统学习，使学生掌握实际问题求解过程中组织、存储及处理数据的基本方法。对于即将从事程序设计和软件开发工作的学生，该课程的学习效果将直接影响其对专业的兴趣及对后续课程的理解和掌握能力。

由于课程概念抽象、算法繁多，不少学生反映课程学习难度大， 不易理解和掌握。如何在学生学习基础薄弱、教学课时有限、课程教学难度大等约束条件下获取最优教学质量，并使学生程序设计能力和计算思维能力得到提升和发展值得思考。本文从分析《数据结构》课程存在的问题出发，结合教师多年的授课经验，通过以微课程为核心的新型教学模式实践探索，总结出其适用于信息化教育环境的实施方案。

1 《数据结构》课程教学存在的问题

1.1 课堂理论教学枯燥晦涩，难以激发学生学习兴趣

传统的课堂教学一般以教材为依据、教师为主体、讲授为主要教学方式，教师期望通过灌输将知识“塞”进学生脑袋，而忽视了学生的学习需求和接收消化知识的能力。此外，由于整个教学过程需要按照预先编写的教学大纲和教学工作计划表组织，在有限的课堂时间里，教师仅仅通过简单的课堂问答和作业练习无法准确了解学生真实学习效果。随着学习进度的深入，学生的学习兴趣减弱，课堂听讲专注度下降，作业敷衍了事，教学效率低。

将多媒体教学引入课堂后，《数据结构》课程教学方法稍有改变，PPT课件结合板书的教学使得教学效率得到提升，但部分算法仅靠教师讲解代码分析，缺乏动态变化的直观性效果，且多媒体授课存在信息量大、学生听课期间认知负荷重、理解困难等问题，阻碍了对知识的建构学习，严重影响了学习者的学习效率。

1.2 上机实验教学流于形式，效率较低

目前，《数据结构》课程上机实验教学流程为：①教师布置实验任务，课堂上利用少量时间进行介绍，学生动手编码调试，教师巡回进行答疑指导。实验任务设计一般以课本教材为主，与现实问题结合较少，难以吸引学生兴趣；②由于学生在先修的程序设计课程中所处理的问题较为简单，当面临数据结构多个功能函数调用的算法要求时，大部分学生缺乏分析问题并设计算法解决问题的能力；③实验课时有限，而部分的实验内容是相互关联、层层递进的，需要花大量的课余时间来研究分析，学生没有做到这点，造成问题堆积。

同时，由于每次实验教师仅靠学生提交的实验报告和算法编码进行成绩评定，没有很好的监管机制，少数学生在自身无法完成程序设计及任务调试时，就复制或“借鉴”他人的报告或代码，企图蒙混过关；还有一部分学生虽然态度认真，但因为细节原因调试程序失败，学习积极性受到影响，自我放弃，程序设计能力难以得到提升。

2 基于微课程的《数据结构》教学探索

2.1 微课程概念与特点

微课程又名迷你课程或微型课程，是将原有学科课程内容运用建构主义方法进行分化，结合学生学习规律，分解成对应教学过程和教学资源的微型系列化课程体系。微课程的雏形最早见于美国北爱荷华大学Leroy A McGrew教授1993年所提出的60秒课程[2]。2008年美国新墨西哥州圣胡安学院的David Penrose提出了“MicroLecture”的概念[3]，从而引发了国内外学者对微课程的全面系统化研究。李玉平教师组织的微课程培训、胡铁生教师倡导的微课理念、可汗学院的微教学视频等，促使微课程成为“微时代”网络化课程中崭新的一员。

目前对微课程的定义很多，不同学者有自己的解读。刘明卓等[4]认为：微课程是指按照新课程标准及教学实践要求，以教学视频为主要载体，反映教师在课堂教学过程中针对某个知识点或教学环节而开展教与学活动的各种教学资源的有机组合；余胜泉等[5]研究者定义微课程是以阐释某一知识点为目标，以短小精悍的在线视频为表现形式，以学习或教学应用为目的的在线教学视频。无论何种定义都强调了微课程的几个特征：信息技术成为首要的载体选择，移动终端成为学习的主要平台；微型的碎片化学习内容设计；多种学习情境的灵活应用等。

2.2 微课程研究理论基础

研究微课程教学模式过程中，主要理论基础有：

人本主义学习理论认为在合适的条件下，每个人具有的学习、发现、经验的潜能是能够释放出来的。学习者可以通过自主学习去激发自身潜能，求得自身充分的发展[6]。教师在教学设计中应有意识地引导学生发掘自身优势融入学习。

建构主义学习理论认为“情境”、“协作”、“会话”和“意义建构”是学习环境中的四大要素或四大属性[7]。学生在自身原有的经验基础之上理解新信息，从而完成对新知识的意义建构。教师开展教学时应提供充分的学习资源，创设与学生契合的学习情境，并提供多元化的交流协作平台。

教学过程最优化理论强调在现有的教学环境下，教师需要充分考虑各项教学要素，对整个教学过程进行有效的监控，使相关教师和学习者消耗最少的必要劳动时间，获得最好的教学效果。

3 《数据结构》微课程设计基本思路

微课程设计包括4个阶段：选题、教学设计、课件制作、拍摄录制及后期制作。

3.1 选题阶段

微课制作时需以学生为中心，从学生的角度看问题。因此在备课期间，教师需要充分了解学习者的基本情况（包括知识及技能起点、学习风格和态度等），从而合理设定课程的教学内容和教学目标，选择适合微课的知识点。如《数据结构》课程绪论章的知识点分析如表1所示。

在进行选题时需遵循宜小不宜大、宜少不宜多的原则，教师要在众多知识点中进行分析筛选，如基本概念中的“数据”、“数据项”等知识点，课堂教学中就可以讲解清楚；而介绍数据结构的作用内容时，教师可以通过案例分析，鼓励学生采用猜想与验证、迁移与类比、交流与辨析的思想来完成，无须做成微课。

通过对数据结构教学内容和学习者的分析，绪论章适合制作成微课的内容总结如表2所示。

3.2 教学设计阶段

在进行教学设计时，应做到：教学对象分析深入细致；教学目标清晰可见；教学内容制作充实严谨，深入浅出；教学过程的组织和安排符合学习者的认知规律，脉络清晰，重点突出；灵活运用教学策略，详尽和有趣地诠释知识，激发学习者兴趣和思考。

数据结构的理论概念比较抽象，教学时应与具体生活实例相结合，通过案例分析、问题引导等方式进行讲授，如队列的知识可以结合日常生活的排队现象，图的遍历可以结合对当地的旅游路线设计等进行讲授，便于学生理解；而算法设计部分则可以通过流程图分析、动态演示系统、Flash动画积件等方式，让学生有直观化的学习体验。

3.3 课件制作阶段

微课制作方法有多种，但大都需要有良好的课件支持。制作课件的常用工具是PowerPoint，制作时应遵循以下原则：精选美观大方的设计模板进行制作；文字大小适宜，方便学习者辨认阅读；每张幻灯片突出一个主题，对关键字进行精炼标示，方便学生记忆；选用合适的图片，提供直观视觉感受和体验，丰富讲述事实和内容；通过自定义动画和幻灯片切换功能设置动画效果，动静结合，给予学习者动态感、空间感的美。

3.4 微课拍摄录制及后期制作阶段

在微课视频制作之前，需要进行慎重的媒体分析，选择最优化的媒体组合。微课视频可选用PPT演示加配音的形式来表现，设计时结合动画演示，教学效果较好。当然，拍摄时还要适度考虑艺术设计，如场景布置、教师的衣着打扮、镜头表现等。

脚本设计是制作微课程的重要环节。以“头插法创建单链表”这节微课为例，其脚本设计和教学过程分别如表3和表4所示。

经过上述过程的设计、录制、剪辑与包装后，微课已初具雏形，经过教师同行、学生观看评价后，在讨论交流中发现问题，解决问题，修改后将资源组合后上传到网络学习平台，供学习者课余时间学习使用。

4 《数据结构》微课程教学效果

教师利用学习博客及QQ群将学习材料（微课视频、课件、大纲、Flash积件等）共享给学生自学，通过作业、答疑、讨论等各种辅助学习活动启发学习者思维，加深理解，解决知识难点。微博、QQ群聊天及短信等交流平台的使用，使师生、生生关系日益融洽，学生的学习变得积极、温馨和人性化。

经过两个学期的课堂实践，微课程既实现了传统教学的有益补充，又开辟了学生自主学习的新场所。相对于传统教学，学生对于一些课堂理解不够深入的内容得到了重新学习的机会，上机实践也可以通过相关微课程提前学习，能有的放矢地进行程序设计，编程水平有所提高，学习效果有了较大改善。

5 结语

综上所述，对于《数据结构》课程教学而言，微课程的引入必将革新传统的教学与教研方式，突破教师传统的听评课模式。对于学生而言，微课程的应用实现了线上资源与线下活动的连续统一，是一种真正以学习者为中心的课堂结构，能更好地实现因材施教，按需学习。随着移动互联网的迅猛发展，在未来教育中，基于微课程的移动学习、泛在学习将得到更好的普及推广。

参考文献：

[1] 杨厚群.数据结构（C语言描述）[M].上海：上海交通大学出版社，2013.

[2] 梁乐明，曹俏俏，张宝辉.微课程设计模式研究——基于国内外微课程的对比分析[J].开放教育研究，2013（1）：6573.

[3] 李汾娟.基于微课程的“三维建模技术应用”教学设计[J].武汉职业学院学报，2016（3）：6770

[4] 刘名卓，祝智庭.微课程的设计分析与模型构建[J].中国电化教育，2013（12）：127131.

[5] 余胜泉，陈敏.基于学习元平台的微课设计[J].开放教育研究，2014（1）：100110.

[6] 李真.运用人本主义学习理论进行教育技术学专业实验教学改革的探索[J].中国成人教育，2009（14）：9899

[7] 何克抗.建构主义的教学模式、教学方法与教学设计[J].北京师范大学学报： 社会科学版，1997（5）：7481.

（责任编辑：孙 娟）