數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)微課課程設(shè)計(jì)實(shí)踐探析

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摘要：本文介紹了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)微課的設(shè)計(jì)方法，通過(guò)對(duì)課程內(nèi)容知識(shí)結(jié)構(gòu)的分析，描述了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)微課的設(shè)計(jì)方法過(guò)程，給出了借助思維導(dǎo)圖來(lái)整理分析知識(shí)結(jié)構(gòu)的過(guò)程。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；微課；思維導(dǎo)圖

一、背景

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程作為計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，學(xué)好數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)才能為許多后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。課程要求學(xué)生通過(guò)理論與實(shí)踐學(xué)習(xí)之后，能掌握各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及與之相關(guān)的算法的知識(shí)，并將這些知識(shí)應(yīng)用到對(duì)具體實(shí)際問(wèn)題的分析中。參照ACM/IEEE-CS的《ComputeCurricula2001》報(bào)告中提出的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容主題[1]有幾十個(gè)，即課程的教學(xué)內(nèi)容多，覆蓋面廣，而且由于很多重要知識(shí)的理論性較強(qiáng)，特別是一些難點(diǎn)知識(shí)比較抽象而難以理解，所以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是被學(xué)生廣泛認(rèn)為難學(xué)、難懂、難實(shí)踐的課程。學(xué)習(xí)的過(guò)程通常由“信息傳遞”和“吸收內(nèi)化”兩個(gè)階段構(gòu)成，采用信息化技術(shù)手段開(kāi)展以微課、慕課、云課程、翻轉(zhuǎn)課堂為代表的數(shù)字化教學(xué)是實(shí)現(xiàn)知識(shí)信息傳遞的有效手段[2]。微課一般是在課堂教學(xué)之外，由學(xué)生主動(dòng)參與的輕量化、碎片化、結(jié)構(gòu)化的學(xué)習(xí)方式，通過(guò)良好的課程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)合短視頻、動(dòng)畫、語(yǔ)音等手段，能有效地將抽象的知識(shí)轉(zhuǎn)為形象化的內(nèi)容，從而高效促進(jìn)學(xué)生“吸收內(nèi)化”的進(jìn)程。

二、微課及設(shè)計(jì)方法

微課（Microlecture），是指運(yùn)用信息技術(shù)按照認(rèn)知規(guī)律，呈現(xiàn)碎片化學(xué)習(xí)內(nèi)容、過(guò)程及擴(kuò)展素材的結(jié)構(gòu)化數(shù)字資源[3]。微課課程平臺(tái)是學(xué)生在課堂教學(xué)外的細(xì)化教學(xué)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)“自主學(xué)習(xí)”和“個(gè)性化學(xué)習(xí)”的環(huán)境，在微課平臺(tái)上，學(xué)生可按需選擇學(xué)習(xí)，既可查漏補(bǔ)缺，又能強(qiáng)化鞏固知識(shí)，是課堂學(xué)習(xí)的一種重要補(bǔ)充和拓展。從邏輯結(jié)構(gòu)角度看，一個(gè)完整微課課程通常由一系列微課單元構(gòu)成，一個(gè)微課單元除了用來(lái)講述該教學(xué)主題知識(shí)點(diǎn)的課堂教學(xué)短視頻及與短視頻配套的描述或解釋的短文這一最重要的核心部分之外，通常還包含與該教學(xué)主題相關(guān)的練習(xí)測(cè)試及師生交流等輔助性教學(xué)資源，這些資源共同組成了一個(gè)主題式、半結(jié)構(gòu)化的微課教學(xué)單元。一個(gè)設(shè)計(jì)良好的微課單元通常具備主題選題精準(zhǔn)和內(nèi)容組織合理的特點(diǎn)。選題精準(zhǔn)就是一個(gè)微課單元是一個(gè)教學(xué)主題，在設(shè)計(jì)這個(gè)主題時(shí)，要注意這個(gè)選題所覆蓋的知識(shí)或原理應(yīng)較為簡(jiǎn)單[4]，其涵蓋知識(shí)點(diǎn)可選2—3個(gè)；內(nèi)容組織合理就是知識(shí)內(nèi)容的組織和分解簡(jiǎn)明，將一個(gè)教學(xué)主題核心知識(shí)點(diǎn)和目標(biāo)分解為若干個(gè)子知識(shí)點(diǎn)或步驟，這個(gè)核心知識(shí)點(diǎn)的分解最好只要一層邏輯，盡量不要在子知識(shí)點(diǎn)下再分解。

三、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)微課設(shè)計(jì)過(guò)程

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程要求學(xué)生能合理選擇數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并把與問(wèn)題相關(guān)的數(shù)據(jù)組織起來(lái)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確和高效計(jì)算處理，所以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的核心概念由數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)及其定義在邏輯結(jié)構(gòu)上的運(yùn)算、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)以及運(yùn)算的實(shí)現(xiàn)、運(yùn)算算法的復(fù)雜度分析三個(gè)方面構(gòu)成，而且在課程中數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)又與其相關(guān)的算法纏繞在一起[5]，使得在微課設(shè)計(jì)時(shí)所做的知識(shí)點(diǎn)分析必須循序漸進(jìn)地展開(kāi)，采用由淺到深、由易到難的步驟，再?gòu)倪@個(gè)課程的知識(shí)體系出發(fā)，選取其中的重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑點(diǎn)、考點(diǎn)、易錯(cuò)點(diǎn)、熱點(diǎn)和擴(kuò)展點(diǎn)，設(shè)計(jì)和制作一系列既相對(duì)獨(dú)立，又環(huán)環(huán)相扣的微課主題單元[6]。

（一）知識(shí)點(diǎn)分析與微課主題單元?jiǎng)澐?/p>

設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的微課時(shí)，首先按照課程內(nèi)容的知識(shí)結(jié)構(gòu)來(lái)完成各個(gè)主題單元的設(shè)計(jì)和劃分。我國(guó)的大部分?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法的教材[7-8]把課程的知識(shí)體系對(duì)應(yīng)到教學(xué)內(nèi)容之后，分成了基本概念和基礎(chǔ)知識(shí)、線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及相關(guān)算法、樹(shù)形結(jié)構(gòu)及相關(guān)算法、圖結(jié)構(gòu)及相關(guān)算法四個(gè)教學(xué)組成部分，這四個(gè)組成部分又可分別分成若干子模塊，每個(gè)子模塊又可再分成若干主題單元；劃分方法可以使用表格或思維導(dǎo)圖來(lái)協(xié)助完成。思維導(dǎo)圖是表達(dá)發(fā)散性思維的有效圖形思維工具，能直觀地把各級(jí)主題的關(guān)系用相互隸屬與相關(guān)的層級(jí)圖表現(xiàn)出來(lái)[9]。借助思維導(dǎo)圖，我們能有效完成微課課程知識(shí)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作，圖1是我們?cè)O(shè)計(jì)線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及相關(guān)算法部分的微課主題單元思維導(dǎo)圖。

（二）微課主題單元設(shè)計(jì)

在完成對(duì)課程的教學(xué)內(nèi)容主題劃分之后，開(kāi)始對(duì)每個(gè)教學(xué)主題單元做設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)主題單元時(shí)要以學(xué)生為中心，其內(nèi)容選擇先考慮突出主題單元中的重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)需要保證學(xué)生能看懂、能聽(tīng)懂，就是盡量以生動(dòng)形象的語(yǔ)言和動(dòng)畫表達(dá)知識(shí)點(diǎn)，特別是難點(diǎn)和常見(jiàn)疑點(diǎn)必須演示或解釋得詳細(xì)清楚。這里以單鏈表主題單元為例。單鏈表是最簡(jiǎn)單的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)，是深入學(xué)習(xí)樹(shù)與圖（非線性結(jié)構(gòu)）的基礎(chǔ)，其概念及其實(shí)現(xiàn)是本節(jié)教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容，我們按照內(nèi)容介紹的次序來(lái)繪制思維導(dǎo)圖，圖中帶星號(hào)的是重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)。在制作微課資源時(shí)，可以針對(duì)不同特點(diǎn)的知識(shí)點(diǎn)采用不同的講解形式。對(duì)于概念性的內(nèi)容，只需用語(yǔ)言或文字以學(xué)生容易理解的方式講述清楚概念，而對(duì)一些抽象的內(nèi)容，可采用圖形、對(duì)比表格、動(dòng)畫等方法來(lái)講解。如單鏈表結(jié)點(diǎn)與單鏈表結(jié)構(gòu)的知識(shí)點(diǎn)，我們采用的是圖形動(dòng)畫演示配合語(yǔ)音講解方法；在講解單鏈表的實(shí)現(xiàn)時(shí)，我們采用了代碼單步執(zhí)行分析與圖形動(dòng)畫演示相結(jié)合的方法來(lái)講述，取得了較好的教學(xué)效果。

四、總結(jié)

每一門課程的教學(xué)都是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，微課作為一種新型教學(xué)資源，能為學(xué)生自主按需選擇學(xué)習(xí)、強(qiáng)化鞏固知識(shí)的教學(xué)資源和環(huán)境，能為課堂教學(xué)提供有益的補(bǔ)充。本文對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)微課課程設(shè)計(jì)方法做了介紹，敘述了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)微課的設(shè)計(jì)過(guò)程，給出了采用思維導(dǎo)圖來(lái)整理分析知識(shí)結(jié)構(gòu)的過(guò)程，為從事數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)的實(shí)踐者提供了有意義的參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]蒙應(yīng)杰.“算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)的研究與探討[J].高等理科教育,2004,(3):55-57.

[2]張楠.應(yīng)用微課和對(duì)分課堂教學(xué)模式開(kāi)展釀造技術(shù)教學(xué)[J].生物學(xué)雜志,2017,(6).

[3]胡鐵生.微課”區(qū)域教育信息資源發(fā)展的新趨勢(shì)[J].中國(guó)電化教育,2011,(10).

作者：朱誠(chéng) 單位：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 信息與計(jì)算機(jī)學(xué)院