混合教学模式下“数据结构”课堂教学设计与目标
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作者:胡章平 罗代忠
摘要：在简要介绍混合式教学模式的基础上，分析了翻转课堂下《数据结构》课程应该实现的学生能力目标，通过“折半查找”这个具体的教学设计示例呈现了线下课堂教学活动如何开展以达到提高学生综合能力的培养目标，最后对实施情况进行了总结并提出了改进措施。
关键词：教学设计;能力目标;翻转课堂;数据结构
中图分类号：TP311.12 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2020）09-0171-02
1 教学模式
SPOC+翻转课堂的线上线下混合式教学模式，就是借助MOOC平台，通过重构课堂教学结构，翻转教学流程，提高教学质量的一种新型教学模式。将优质MOOC资源与课堂面对面教学有机结合起来[1]，SPOC的“小规模性”与“专有性”也是开展翻转课堂教学的有利条件[21。
相比与传统教学以“教师”为中心，混合式教学理念是以“学生”为中心，将学习天平以“教”为重心向以“学”为重心倾斜。重构后的教学活动分为课前、课堂和课后三部分：学生在课前通过MOOC平台，完成课程知识的自主学习;课后学生可以通过在线资源复习巩固所学知识;而课堂变成了师生之间和学生之间互动的场所，包括讨论、答疑解惑、知识运用等，结合探究性、启发式、讨论式等多种教学方法的灵活应用，教学方法得当才能充分实现教学目的，体现教学内容的思想性、科学性和系统性，提高学生获得知识、掌握技能的能力[3]。
要实施好混合式教学的关键，就是如何把控好线下课堂教学，而翻转课堂成功实施的关键，则是选取适当的教学方法，精心设计教学过程，以实现学生多种能力的培养。
2 能力目标
传统的教学模式下，以教师为中心，注重知识灌输，学生远离独立思考、分析、探究、质疑忽视对学生能力的培养。混合式教学模式则相反，把传统的课堂主要完成的低阶认知中的记忆、理解这部分的学习放在课前学生自主完成，翻转课堂主要来完成“知识内化”，视频上没涉及的重难点以及拓展、知识应用、分析、创新等高级认知都可以在线下课堂来完成，便于培养学生的综合能力。
培养计算思维。开展计算思维教育有助于提高学生信息技术知识与技能，培养学生跨学科、综合应用学科知识解决问题的能力，提高学生的内驱力和创新力[4]。程序设计是发展学生计算思维的一种重要载体，而《数据结构》这门课程主要研究数据在计算机中的存储和处理方法，培养学生如何编写效率高、结构好的程序的能力，是非常适合开展计算思维培养的一门课程。
培养解决问题能力思考质疑能力。多讲和不讲都不是最好的促进学习的方法，应该从两者之中取之平衡，将精华的部分放到课上来讲[5]，翻转课堂中教师讲授的精华部分不一定是课程本身重点和难点，而是学生课前学习中遇到的共性问题，这些问题正是学生更需要的。课堂上的大部分时间则由学生来参与。参与式教学方法是当前被广泛关注与提倡的一种集培训、研讨与教学为一体的新型方法[6]。根据不同的教学内容，灵活采用小组合作、学生展示、探究式、启发式等多种教学方法，充分调动学生参与课堂活动的积极性，让学生在参与中学习，以培养学生解决问题能力，思考质疑能力。
培养团队精神沟通表达能力。学生参与不是简单的教师提问学生回答这种模式，可以是小组合作学习并小组（或个人）展示、讨论式、游戏式、头脑风暴等多种方式，真正地让课堂“活”起来。合作学习讲究的是以学习者为中心，小组成员间需要互相交流和探讨问题，同舟共济，共同完成小组任务。在这种学习活动中，可以充分培养学生的团队协作精神、组织能力、沟通能力和语言表达能力。
3 教学过程设计
如何在教学中实现能力目标的培养呢？主要是结合翻转课堂的特点，综合运用多种教学方法，充分利用参与式教学理念，最大限度调动学生的课堂参与激情，以达到培养学生计算思维和综合能力的目标。这里以查找这一章的“折半查找”这个知识点的教学设计为例（如图1所示），来介绍如何在课堂教学中综合运用多种教学方法。
课前的MOOC学习和课后归纳总结主要由学生自主通过在线方式完成，教师在这个过程中注意监督，做好在线答疑与反馈，如果学生没有进行充分的课前学习，将无法参与翻转课堂中的各种活动。下面主要来看线下课堂中的教学过程。
首先，在课堂上利用5到8分钟完成对课前学习的在线检测，对了解学生对本次课知识的掌握情况，并进行简要分析。通过分析顺序查找的优缺点，以提高查找效率为契机引入本次课学习的内容一折半查找。结合生活中的简单案例，让学生讲解查找方法，给出一组有序数作示例，让学生展示折半查找的过程，教师根据展示情况做总结分析。在上例的基础上总结出算法思想，然后引导学生給出对应的代码实现。然后进行查找性能分析，引导学生计算平均查找长度，并让学生展示判定树的画法，再启发学生总结折半查找的优缺点。接下来是知识拓展与提升，首先引导学生思考如何将算法改为递归实现，完成后再提出第二个问题，如果初始序列是降序，算法该如何修改？接下来再引导学生探究有相同元素如何处理，找边界元素如何实现，可以通过小组讨论的方式解决。最后教师利用最后几分钟进行微型讲授，可以总结本次课的重难点，引导学生思考能否再提高查找效率，分析其缺点即插人删除效率低而引入下次课的动态查找方法。
通过“折半查找”这个知识点的教学设计可以看出，教学活动中采用了案例驱动、讨论式、探究式、讲练结合、学生展示等多种教学方法。课堂中教师讲授的内容非常有限，大部分的时间是学生展示。结合案例，引入教学内容，课堂上的练习和计算都由学生展示完成，教师只指出存在的问题。性能分析、查找的优点缺点分析也是由学生们自己总结，得出结论，以培养他们解决问题能力，思考质疑能力。拓展与提升是课堂最精华的部分，让学生充分发挥他们的聪明才智，去探索新的方法，培养他们克服困难勇于创新的能力。通过多种教学方法的综合运用，以实现混合式教学模式下的学生多种综合能力的提升。 4 总结
通过在2017级计算机科学专业《数据结构》教学中实施应用混合式教学模式，发现可以极大提高学生的学习热情，课堂氛围热烈，增强学生参与性的同时也加强了学生与教师的交流，为学生提供了更多的锻炼和展示的机会。同时更好的培养了学生的自主学习能力、语言表达能力，思考质疑能力等综合能力。另外，与上一学年传统教学方式下的学生成绩做对比，平均分提高十几分。学生的在线检测成绩，也由最初的平均30多分，逐渐增长到后来的70多分，这是学生自主学习的参与度逐步增加，自主性逐步增强的表现。在教学改革过程中也遇到一些问题和以后需要改进的地方：一是及时参与线上互动，回答学生在自主学习中的疑问。二是学生参与课堂情况不够广泛，应采用分组学习加随机抽取学生展示等多种方式激发学生课堂上的参与度。三是课堂教学中的知识应用与拓展部分应该加强，以真正实现多种能力目标的培养。
参考文献：
[1]张春英，刘盈，赵艳君.基于“MOOC+SPOC”的“大学计算机基础”翻转课堂教学模式研究[J].工业和信息化教育，2016（3）：63-69.
[2]郑萌，廖雪花，冯朝胜，朱福军.基于“MOOC+SPOC”的翻转课堂教学模式研究[J].计算机教育，2017（9）：114-119.
[3]徐新.基于案例驱动的数据结构课程教学方法研究[J].计算机教育，2019（3）：44-47.
[4]陈鹏，黄荣怀，梁跃，张进宝.如何培养计算思维——基于 2006-2016年研究文献及最新国际会议论文[J].现代远程教育研究，2018（1）：98-112.
[5]马秀涛.翻转课堂教学模式下的教学设计研究[D].河北大学，2015.
[6]陈时见，谢梦雪.参与式教学的形态特征与实施策略[J].西南大学学报，2016（6）：91-95.
【通联编辑：王力】
基金项目：重庆市教委高等教育教学改革重点项目资助（编号：192037）;重庆文理学院教改项目（编号：140338）;重庆文理学院科研项目（编号：22018RJ08）。
作者简介：胡章平（1974-），女，硕士，主要研究方向为：深度学习与图像处理;罗代忠（1972-），男，教授，碩士，主要研究方向：软件工 程、软件产品线、数据库技术。
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