高校“数据结构”课程碎片化微课资源开发与应用研究

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　　摘 要 教育信息化的发展对高校课程教学改革产生了重大的影响，利用微课的优势及特点，分析数据结构课程教学现状，对数据结构课程碎片化微课资源开发与应用进行探索，提出了具体实施方案，培养学生逻辑分析和解决问题的能力，实现从以教师为中心向以学生为中心的转变，提升培养学生的创新实践能力。
　　关键词 数据结构 微课 碎片化
　　中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2019.06.041
　　Research on the Development and Application of Fragmentation
　　Micro-curriculum Resources in University Data Structure Course
　　LIU Dongbo[1]， ZHANG Bi[1]， HE Hong[1]， LI Yongjian[2]， SUN Liang[3]
　　（[1] College of Innovation and Entrepreneurship， Hunan Institute of Engineering， Xiangtan， Hunan 411101；
　　[2]College of Electrical Information， Hunan Institute of Engineering， Xiangtan， Hunan 411101；
　　[3]Department of Building Engineering， Hunan Urban Construction College， Xiangtan， Hunan 411101）
　　Abstract The development of educational informatization has had a major impact on the reform of college curriculum teaching. Using the advantages and characteristics of micro-curriculum， this paper analyzes the teaching status of the "data structure" course， and explores the development and application of the fragmented micro-curriculum resources of the "data structure" course. The specific implementation plan is put forward to cultivate students' ability of logic analysis and problem solving， and to realize the transformation from teacher-centered to student-centered， which plays a very good role in cultivating students' innovative practical ability.
　　Keywords data structure； micro-curriculum； fragmentation
　　數据结构是程序设计与算法之间的综合性课程，是同时涉及数学、计算机软件和硬件三者的计算机专业核心课程，而且许多其它理工科专业也将其列为必修课程。数据结构先导课程是程序设计，后续课程是编译原理、操作系统、数据库系统等课程，数据结构是承上启下实现大型应用程序和系统程序的重要基础。目前，数据结构课程一般还是采用以教师为主体的讲授型教学模式，这种教学模式没有体现个别化教学和个性化学习的需求，同时教师职业素养也得不到有效提高。2012年，教育部发布了《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》，规划指出要推进信息技术与教育教学深度融合。随着移动互联网的发展，信息技术与课程教学不断地进行了融合，具有碎片化特征的“微课”正成为新时代教育的热点。目前，针对高校数据结构课程的微课资源很少，提出高校数据结构课程碎片化微课资源开发与应用，来满足学生个性化学习、碎片化学习的需求。
　　1 研究现状
　　在微课的发展方面，文献[1]最先给出了“微课”的概念、特点及分类，“微课”成为重要的教育资源，引发了教育数字化教学改革。文献[2]分析了微课在数据结构中的应用，探讨了微课的特点，微课视频设置的内容以及微课的授课技巧。文献[3]分析了数据结构课程教学现状和翻转课堂的概念，探究如何在高校数据结构课堂教学中有效实施翻转课堂的教学模式。文献[4]提出了基于微课和混合式学习的教学模式，着力发挥微文化的作用，提高学生的注意力。在微课的教师培训方面，文献[5]等从不同角度提出利用微课促进教师素质的提升。文献[6]探究了如何构建基于课堂教学视频案例的教师培训模式。在微课资源的开发与应用方面，文献[7]阐述了“微课视频”的实践价值、具体制作流程及创新之处。文献[8]定义了教学视频案例的研究内容。文献[9]主要探索应用视频课例改进课堂教学方法。文献[10]论述了以微型视频为基础的教学模式，为微视频制作及各教学要素时间分配提供了可供借鉴的建议。
　　2数据结构教学现状
　　2.1 教学手段单一
　　认知负荷理论研究表明，人的工作记忆容量并不是无限的，能够即时加工的工作记忆信息组块在7个左右，一般而言，人们只能同时记住2-3个信息组块。教师在课堂内讲解一个知识点的诸多方面或多个知识点，课堂讲授内容多，时间长，认知超负荷随之产生，阻碍学习者对知识的自主建构；同时，每节课讲授时间是45分钟，研究表明，10分钟是一般人注意力保持集中最佳状态的时长，长时间的讲授会使学生注意力不集中、学习效果下降；而微课的一个知识点时长一般为5-8分钟左右，微课例可以克服这个缺点。 　　2.2 教学方法落后
　　传统的教学方法分为讲授型和自主协助型，数据结构课程内容抽象且逻辑性强，这两种教学方法都有不足的地方。
　　以教师为主体的传统讲授型教学方法主要是通过教师进行知识讲授、安排学生实践练习，学生被动接受知识和技能。这种教学方法缺乏个性化，不能因材施教，如果引进信息化的微课讲解，可以借鉴优秀的教学方法，弥补教师本身的缺点，利用优质的教学资源替代教师传统的讲解。
　　自主与协作型教学方法是指以学生为主体，学生进行自主学习或者相互协作学习，教师在教学过程中主要工作是组织、指导和评价等。自主与协作型教学方法充分考虑了学生的个性化学习，独立和合作学习的能力得到较好地培养。但是这种教学方法不利于学生掌握重点难点知识。微课可以提供其他教师和学生解决难点问题的范例，可以解决这个问题。
　　2.3 教学内容抽象
　　数据结构课程的特点就是理论性强、内容抽象、教学内容和先导课程联系紧密，教学过程中要加深学生对理论知识的重点掌握，同时强调学生将理论知识转化为解决实际问题能力的培养。在教学实践过程中不难发现，学生对理论知识掌握较好，但是由于教材一般提供的是原理性的伪代码，伪代码不能直接运行，导致学生初学时不能顺利编程解决实际问题，这也是传统教学中会存在理论知识与实践脱节的一个重要原因。目前，经典的教材有严蔚敏和吴伟民编写的数据结构，该教材编写严谨，知识结构全面，强调对数据结构算法模型的解释，但是没有提供完整的实际应用解决方案，不利于初学者解决实际问题。针对该问题，可以引进微视频，动画显示算法演练过程和编程实际过程。
　　2.4 教学资源不实用
　　现有教学资源主要表现形式有精品课程网站和网络课程，这些综合性教学平台主要是整合各类优质资源，知识粒度很大，提供的教学资源有长达45分钟的教学视频，一个视频包含多个知识点，视频内容和传统课题表现形式相似，主要体现教师授课场景，PPT内容展示等，教学重点不突出，学生无法聚焦学习重点，资源可用性较差，学习效果不佳。同时，这些教学资源开发通常依赖专业的多媒体技术人员，任课教师难以亲自开发，而技术人员不一定熟悉教学规律，开发的资源不一定适用于教学，从而造成需与求之间的不对称，不利于教学活动正常开展。
　　3 数据结构微课资源开发与应用
　　3.1 微课资源选题
　　微课的选题主要原则是：明确教学目标，精炼教学内容，针对核心概念、重要知识点、必要教学环节、教学活动等特定的主题，在众多的知识点或教学环节中提炼出重点、难点或兴趣点，予以重点解答。主要目的是选题内容清晰凝练，学习者倍感兴趣，让学习者在短时间内高效掌握学习内容。微课内容可以是知识讲解、知识拓展、方法传授、技能演示、教材解读、题型精讲、总结归纳、教学经验交流等。
　　3.2 微课资源设计原则
　　微课视频资源的设计要考虑到主题明确，内容短小，信息完整；在尽可能短的时间内组织好教学内容，逻辑清晰，语言生动有趣，尽量将复杂的问题进行分解，减小学习者的压力，吸引学习者的注意力，降低无关性认知负荷；微课结束后进行学习效果形成性评价，布置适量的练习题和问卷调查，巩固学习内容并反馈教学意见。[11]
　　3.3 微课资源建设
　　微课的核心内容是视频，为了便于存储和网络传输，视频大多采用流媒体形式呈现。微课程的特点是教学过程完整简短，包括提出教学问题、导入教学案例或情景、讲解教学内容、安排教学活动、引导和启发学生开展协作学习、探究学习等，在微课中吸引并保持学生的注意是成功的关键。数据结构课程中各种数据的存储结构与逻辑结构及其经典算法尤其抽象，结合微课的特点，进行关键算法演示的微课设计，在数据可视化和算法过程可视化的基础上实现知识形象化，将数据结构的算法执行过程以短视频结合教师旁白的形式展示，学生通过直观的微课展示形式加深对算法的理解，将理论知识转化为实践能力。
　　3.4 教学模式设计
　　课前准备。一方面，教师提供供不同学习风格的学生选用的微视频、PPT、教材电子材料等微课教学资源。在网络学习平台上，教师提供学习内容导读，明确学习的知识要点和关键步骤，设计练习作业题以便巩固和深化对知识的理解，设计综合性应用项目或问题以便学生对知识的迁移。二方面，学生根据教师提供的内容导读，观看教学视频、PPT等教学资源，回答导读、作业和综合题中提出的问题，针对学习过程中的疑问，进行课前自主探究，并记录好没有解决的问题。
　　课中组织。第一环节，教师解决课前准备阶段搜集到的问题，根据问题的类型组织学生进行探究式课堂学习或者讨论式课堂学习；第二环节，教师设置典型任務，根据任务难易程度组织学生自主探究或小组协作学习，教师指导学生实验操作或参与学生交流讨论，或者进行集体讲解或个别辅导。第三环节，进行任务和学习作品的完结，实现知识和技能的建构和内化。
　　课后巩固。一是教师对学生完成的课程任务进行点评，在网络教学平台上将优秀的学习作品进行展示，供学生交流学习。二是根据学生学习情况，收集提供拓展学习资源，布置拓展任务，学生根据自身情况选择是否完成拓展任务，实现对知识和技能的巩固和拓展。三是发布问卷调查，征求收集学生对“微课+”翻转课堂教学模式的看法。
　　4 结束语
　　综上所述，通过对微课在数据结构课程中的开发与应用研究，探索出微课的教学模式，改善教学结构方式；研究微课设计与开发的理念、过程和解决问题的策略，总结出碎片化微课资源的建设规范、开发模式，开发方法；制作数据结构重点内容专题碎片化微课资源包，搭建自主学习平台；为其它课程提供一个良好的范例。
　　基金项目：湖南省教育科学规划课题研究成果，湖南省教育科学“十三五”规划2016年度课题“高校《数据结构》课程碎片化微课资源开发与应用研究”，课题批准号XJK016BG014
　　参考文献
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