《数据结构》混合式教学模式的研究与实践

吴岳芬　杨勃　李文彬　方欣

摘要：针对地方高校转型，以工程应用能力培养为主要目标，探索《数据结构》课程混合式教学模式。通过构建三位一体的信息化教学环境，以网络平台开展自主学习，以工程案例进行课堂翻转，以任务驱动进行拓展提升，提高课堂知识内化效率、提升学生自主学习能力和工程应用能力，同时也为程序设计类课程混合式教学模式改革提供新思路。

关键词： 混合式教学；工程应用能力；数据结构；教学模式

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）31-0120-02

The Research and practice of Blended Learning Teaching of data structure

WU Yue-fen， YANG Bo， LI Wen-bin， FANG Xin

（College of Information and Communication Engineering， Hunan Institute of Science and Technology， Yueyang 414006， China）

Abstract： In view of the transformation of local colleges and universities， the main goal is to train the engineering application ability，research Blended Learning teaching of data structure Courses.Through the construction of three-in-one informationize teaching environment，carries on autonomous learning with the network platform， classroom flip on engineering cases，the task driven to expand and improve， improve the efficiency of classroom knowledge internalization，promote students' autonomous learning ability and application ability，as well as Blended Learning of Programming Courses reform provides new new ideas.

Key words： Blended Learning；The Engineering Application Ability；Data Structure；Teaching Mode

《数据结构》是计算机专业的核心课程，也是电子信息工程、通信工程、信息工程等相关专业的必修课程。该课程主要介绍各种基本数据结构类型的定义、存储，处理以及相关算法的设计、分析与评价，是一门理论与工程实践密切结合的综合性课程。

现在正处于地方高校转型时期，为了更好培养学生的工程应用能力，《数据结构》课程采用工程案例教学法，开展混合式教学模式改革[1]。本课程以工程应用能力培养为主线，依托互联网、移动平台，以MOOC、微课为载体，借鉴CDIO工程教育理念[4]，以翻转课堂理念为指导，构建翻转课堂与传统教学相结合的混合式教学模式[2，3]，重点培养学生工程应用能力、自主学习能力、团队协作和创新精神，达到提升教学效果、提高工程应用型人才培养质量的目的，形成一套基于现代信息技术的、适合地方高校应用转型发展的工科课程学习模式。课程混合式教学改革围绕课程的教学体系、教学形式、项目设计、微视频制作、教学平台的建设、实践实训、自主学习、小组探究、个性化指导、质量监控评价反思等教学环节展开研究与实践，取得较好效果。课程混合式教学改革总体框架如图1所示。

1 以工程应用能力培养为目标

根據课程特点，选择在日常生活和计算机领域应用广泛的知识点作为教学内容，将整门课程讲授分为前后衔接的四个部分。

第一部分简要介绍数据结构和算法概述；第二部分介绍线性结构的存储、基本操作和应用；第三部分介绍非线性结构的存储、基本操作及应用；第四部分介绍程序设计中常用的典型算法。如图2所示。

课程借鉴CDIO工程教育理念，以“理论够用，重在实践”为教学导向，采用“工程案例教学法、任务驱动式教学法”贯穿课程教学，紧紧围绕工程应用能力培养的主线，精选工程案例，紧扣工程应用，切实培养学生工程应用能力。

本课程是以培养学生的自主学习能力和学生工程应用能力作为主要教学目标。

（1） 知识目标：理解各种基本数据结构类型的定义、存储结构，基本数据结构与算法的关系，算法设计与分析的基本知识；

（2） 能力目标：学生通过学习该课程后能够运用数据结构思维，针对不同数据对象的特性，选择适当的数据结构和存储结构以及相应的算法，培养学生分析问题、解决实际问题能力。

（3） 情感目标：在课后实践中对全班同学进行分组，培养学生勇于探索、勇于创新、团结协作的精神。

2 以网络平台开展课前自主学习

利用互联网、手机，建立课程在线学习平台、移动课堂和练习测试平台，制作知识点基础理论的微课，便于学生课前碎片化自主学习课程基础知识。构建三大课程平台，如图3所示（左上：在线学习平台；左下：练习测试平台；右：移动课堂），内容涉及：

（1） 教学资源：教学大纲、实践大纲、电子教案、课件PPT、微课70节、翻转课堂工程案例、实践实训项目、知识点动画演示、练习测试题库600题、作业、网上考试系统、辅助材料等。构建学生课前、课中、课后学习环境，改善学习效果，为课内知识传递学习与课外学习的结合提供了支撑。

（2） 交流互动：通过论坛、答疑、研讨、Email等方式，实现了师生、生生之间的自由讨论，实现面授辅导与网上辅导相结合，突破了传统教学的时间、空间限制。

（3） 在线评测：学生提交程序，由系统评测正误，排名等。

3 以工程案例进行课堂翻转

《数据结构》课程逻辑性强、抽象、理论概念多，晦涩难懂，加之有些章节算法复杂，学生难学，老师难教。为了提高教学效果和质量，整门课程我采用工程案例教学法讲授。

理论教学采用双主线教学[5]。第一条主线是：从应用到理论又回到应用的教学过程；第二条主线是：从逻辑结构到存储结构到算法分析的教学过程。教学过程中采用工程应用案例结合原理讲解，主要工程案例如表1所示。

4 以任务驱动进行拓展提升

在实践教学中采用三层次[6]四级阶梯式任务驱动，即“基础实验、综合实训、工程实践、创新项目”四级阶梯式任务，创新实践项目主要包括、程序设计竞赛等。四级阶梯式任务驱动如图5所示。

采用团队形式。全班分为若干小组，每组2-4人，组长负责，分组进行研讨、分工，确保任务按质按量完成。其中，第1层次：基础实验是要求全班所有学生掌握；第2层次：综合实训和工程实践是要求班级绝大多数学生熟练；第3层次：创新实践项目是要求班级少数学生尝试。

5 评价与反馈

《数据结构》课程混合式教学的评价与反馈，主要包含学习行为分析、教学评价反馈两个部分。学习行为分析包括资源访问分析、学习时间分配和学习成绩相关分析。教学评价反馈包括课程建设效果评价和课堂教学模式改革效果评价。通过采集学生在线学习数据， 开展学习行为要素、行为特征、学习类型、学习差异性分析，进行学习效果评估；设计教学调查问卷，开展在线教学调查；根据学习评测和调查结果，设计学习优化路径，改进教学方案，提高学生满意度，进行教学调整。

6 结束语

《数据结构》课程混合式教学改革的研究与实践，基于工程应用型人才培养，从教学理念、教学形式、实践教学、教学方法与手段等方面对课程的教学进行了深入细致的改革研究。经过两年多的课程资源建设、平台搭建以及混合式教学的实施，课程组教师重新修订了我校应用型本科生《数据结构》课程的教学大纲、实验大纲、考核大纲、教学课件、实训项目等教学资料。课程组教师指导学生参加省级程序设计大赛、创新项目比赛，多次荣获奖项。《数据结构》课程混合式教学改革大大提升了学生的工程应用能力、自主学習能力和创新能力，同时也为程序设计类课程混合式教学模式改革提供新思路。

参考文献：

[1] 何克抗.从 Blending Learning 看教育技术理论的新发展（上）[J].电化教育研究，2014，7（3）：45-48.

[2] 任军.高校混合式教学模式改革推进策略研究[J].现代教育技术，2017，27（4）：74-78

[3] 马志强，孔丽丽，曾宁.国内外混合式学习研究热点及趋势分析——基于2005～2015年SSCI和CSSCI期刊论文比较[J].现代远程教育研究，2016（4）：49-57

[4] 贾丹，周军.基于创新应用型人才培养模式的数据结构课程教学改革[J].辽宁工业大学学报，2015，17（2）：132-134

[5] 郑宏珍，初佃辉，张维刚.以培养学生创新能力为核心的《数据结构》教学方法研究[J].现代计算机，2011（16）：33-37.

[6] 陈红琳.基于CDIO的《数据结构》教学改革研究[J].现代计算机，2014（22）：20-23.