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翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)” 課程教學(xué)中的實踐與思考

2019-10-08 12:58孫陸鵬劉婷
中國信息技術(shù)教育 2019年17期
關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)改革

孫陸鵬 劉婷

摘要:數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計算機類專業(yè)的核心課程,它因為具有抽象性、理論性、實踐性等特點而被公認(rèn)為是難教難學(xué)的課程之一。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式充分利用信息化教學(xué)平臺,調(diào)動教師和學(xué)生的積極性,為解決數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)難題提供了一條解決之道。本文作者在對翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式和“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程性質(zhì)分析的基礎(chǔ)上,在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)中實施了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式,并對實施效果進(jìn)行了分析。實踐表明,該教學(xué)模式能夠有效解決目前教學(xué)過程中的一些問題。

關(guān)鍵詞:翻轉(zhuǎn)課堂;數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué);教學(xué)改革

中圖分類號:G434? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A? 論文編號:1674-2117(2019)17-0105-03

● 問題的提出

在信息時代背景下,社會對信息技術(shù)人才的需求一直很旺盛,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為計算機類專業(yè)的一門核心課程,其教學(xué)質(zhì)量直接影響信息技術(shù)人才培養(yǎng)的質(zhì)量,而數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程一直存在難教難學(xué)的問題。2016年,教育部頒發(fā)的《2016年教育信息化工作要點》中明確指出,高校應(yīng)“利用在線開放課程探索翻轉(zhuǎn)課堂、混合式教學(xué)等教學(xué)方式改革”。2017年,國務(wù)院印發(fā)的《國家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中更是明確要求,要“全力推動信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合……利用翻轉(zhuǎn)課堂、混合式教學(xué)等多種方式用好優(yōu)質(zhì)數(shù)字資源”。兩個文件都提到了翻轉(zhuǎn)課堂,那應(yīng)如何在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課堂中應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式呢?筆者進(jìn)行了一些嘗試。

● 翻轉(zhuǎn)課堂

翻轉(zhuǎn)課堂(Flipped Classroom)也稱為反轉(zhuǎn)課堂或顛倒課堂,是近年來新興的一種教學(xué)模式,是隨著信息技術(shù)在教育教學(xué)中應(yīng)用的深入而產(chǎn)生的。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式將教學(xué)過程分為課前和課中兩個階段。課前學(xué)生自學(xué),以觀看教師提供的視頻為主,課中以討論或合作學(xué)習(xí)的方式解決問題,解決重點和難點,促進(jìn)學(xué)生知識的內(nèi)化和升華。

翻轉(zhuǎn)課堂的翻轉(zhuǎn)有兩個含義:首先它改變了傳統(tǒng)教學(xué)模式中知識講授與做作業(yè)的次序,由傳統(tǒng)教學(xué)的“教師課堂講授,學(xué)生回家做作業(yè)”,變?yōu)椤皩W(xué)生在家看教師視頻講解,做作業(yè),回到課堂解決問題”;其次,它改變了傳統(tǒng)課堂教學(xué)中師生的角色,教師從傳統(tǒng)課堂中的知識傳授者變成了學(xué)習(xí)的促進(jìn)者和指導(dǎo)者,學(xué)生由被動的接受者變成了自定步調(diào)的學(xué)習(xí)者,他們可以選擇學(xué)習(xí)時間、學(xué)習(xí)地點,可以控制學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)量,學(xué)生的學(xué)習(xí)變得更主動。師生之間可以進(jìn)行更深層次的交流,以擴展和創(chuàng)造深度的知識。[1]

美國富蘭克林學(xué)院數(shù)學(xué)與計算科學(xué)專業(yè)的Robert Talbert教授總結(jié)出的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式如下頁圖所示。

● “數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計算機類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程,在計算機專業(yè)的課程體系中處于核心地位,是計算機專業(yè)考研的必考科目。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一門公認(rèn)的難教難學(xué)的課程,其難點表現(xiàn)在以下幾個方面:①知識點多,文獻(xiàn)[2]后的附錄列出了課程中涉及的名詞和算法,其中有名詞(概念)251個、函數(shù)(算法)138個,雖然這些概念和算法在教學(xué)時不會要求學(xué)生全部掌握,但即使以80%的量來計算,知識量和難度也是相當(dāng)大的。②抽象性、理論性強,教學(xué)難度大。③數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一門實踐性很強的課程,要求學(xué)生理解算法進(jìn)而設(shè)計算法,它一般以C語言作為編程語言。而大多數(shù)學(xué)生的先行課基礎(chǔ)不夠扎實,他們對C語言中的函數(shù)、數(shù)組、指針、結(jié)構(gòu)體等較難掌握的部分,大部分掌握得不好,算法的理解、實現(xiàn)難度較大,一旦程序出錯,學(xué)生調(diào)試能力欠缺,出現(xiàn)畏難情緒,很容易放棄。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)任課教師一直在探索提高課程教學(xué)質(zhì)量的方法,從教材建設(shè)、資源建設(shè)、實驗方案、教學(xué)方法等各方面著手,提出了各種策略來提高數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)質(zhì)量,僅從教學(xué)方法來說,就有項目教學(xué)法[3]、案例教學(xué)法[4]、行為導(dǎo)向教學(xué)法[5]、任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法[6]等。近年來,翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式逐漸受到教育界的關(guān)注,有教師在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課堂上進(jìn)行了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的探索[7],提出了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課堂采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的實施方案。

● “數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的實踐

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)內(nèi)容,可以看作是運用計算機通過編程解決問題展開的討論,研究問題中操作對象的邏輯結(jié)構(gòu),研究如何存儲這些操作對象及其邏輯結(jié)構(gòu)(存儲結(jié)構(gòu)),研究解決問題的算法。大學(xué)教育不僅要求學(xué)生學(xué)習(xí)知識、掌握技能,更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、協(xié)作精神,因此,翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式非常適合在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課堂教學(xué)中進(jìn)行。

1.教學(xué)實踐

按照左圖所示的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模型,筆者在計算機專業(yè)的兩個班進(jìn)行了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實踐,具體過程如下。

(1)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)資源。主要是錄制微課視頻,設(shè)計課前作業(yè),并上傳到網(wǎng)上。微課視頻采用錄制PPT的方式,由任課教師講解,其中任課教師在片頭和片尾出現(xiàn),以增加親切感。課前作業(yè)每次約20道題,題型有選擇題、判斷題、填空題,均為客觀題。題目難度覆蓋易、一般難度和較難三個層次,其中基本概念和術(shù)語屬于較簡單的題,一些簡單計算和應(yīng)用題屬于難度一般的題型,如二叉樹的遍歷、圖的遍歷,一些計算和應(yīng)用題如恢復(fù)二叉樹、哈夫曼編碼、二分查找、排序的中間過程等題目屬于較難的題目,教師根據(jù)經(jīng)驗,將各難度題目比例一般控制在5∶3∶2。學(xué)校使用的是泛雅網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺,學(xué)生能在臺式機和手機上看視頻、做作業(yè)。作業(yè)完成的截止時間為下次上課前的10個小時左右。

(2)布置學(xué)習(xí)任務(wù)。在上一堂課下課前,教師用5分鐘時間向?qū)W生說明下節(jié)課要學(xué)習(xí)的內(nèi)容,要求學(xué)生通過看視頻、教材、網(wǎng)上教學(xué)資源等完成作業(yè),記下學(xué)習(xí)過程中遇到的問題以備下節(jié)課提問。

(3)作業(yè)截止后,上課前,教師查看學(xué)生作業(yè)的完成情況,進(jìn)行統(tǒng)計分析,修正設(shè)計的問題。

(4)課堂上,首先對本節(jié)課的知識點進(jìn)行回顧,然后針對作業(yè)中的習(xí)題進(jìn)行分析,對難度較大、回答正確率較低的題,要進(jìn)行重點分析。由學(xué)生提出問題,師生討論,解決問題。如果學(xué)生沒有問題,教師就提出問題,讓學(xué)生思考、回答。最后進(jìn)行總結(jié)。

2.實施效果

筆者在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的樹和二叉樹、圖、查找、排序等多個章節(jié)實施了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式,從實施效果看,課前作業(yè)上交率達(dá)95%以上,平均分達(dá)75分以上,作業(yè)中的基本概念題正確率平均達(dá)到90%以上,說明大部分學(xué)生能夠按照要求進(jìn)行自學(xué),并完成了作業(yè)?;靖拍畹膶W(xué)習(xí)難度不大,學(xué)生通過自學(xué)完全能夠掌握,而計算、應(yīng)用、算法類的題目,如恢復(fù)二叉樹、構(gòu)造哈夫曼樹、最短路徑等知識點的題目正確率相對較低,平均只有30%左右,與出題時的預(yù)期相符,說明這些知識點對學(xué)生來說有一定難度。

從實施效果看,課堂上學(xué)生發(fā)言、提問的次數(shù)明顯增多,課堂氣氛也比傳統(tǒng)教學(xué)活躍。對比實驗學(xué)期與上學(xué)期期末考試成績,學(xué)生的考試成績比往年提高10%左右,最低分由原來的20多分提高到40多分,最高分變化不大。

● 總結(jié)與思考

目前,大部分高校建立了自己的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺,為翻轉(zhuǎn)課堂的實施創(chuàng)造了有利條件。其中,觀看教學(xué)視頻和練習(xí)都可以在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行,并且網(wǎng)上有統(tǒng)計功能,教師能夠很快了解學(xué)生對知識的掌握情況,有針對性地安排教學(xué)內(nèi)容。

但是,采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式,教師的工作量比采用傳統(tǒng)教學(xué)方式增加了許多,主要體現(xiàn)在課前視頻錄制和課前作業(yè)的設(shè)計上。教師提供給學(xué)生的視頻一定要短小精悍,而且需要精心設(shè)計,另外,還要精心設(shè)計課前作業(yè)題,力圖發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的問題,從各個方面考查學(xué)生對知識的掌握程度。

一個學(xué)期,通過若干個課時的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)嘗試,回頭看,筆者發(fā)現(xiàn)還存在很多不足。例如,視頻需要進(jìn)一步設(shè)計,不能只是簡單的課堂講授搬家,應(yīng)加入動畫等元素,以提高學(xué)生興趣,降低學(xué)習(xí)難度。課前作業(yè)的設(shè)計還需更精細(xì),最好能準(zhǔn)確反映學(xué)生的學(xué)習(xí)瓶頸在哪里。此外,筆者主要在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的理論教學(xué)中采用了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式,未在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實驗教學(xué)中實施,在今后的教學(xué)中還需不斷研究、探索。

參考文獻(xiàn):

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[3]譚小蘭,鄧作杰.“六步走”項目教學(xué)法在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中的教學(xué)試驗與分析[J].湖南工程學(xué)院學(xué)報,2013,23(04):111-113.

[4]宗瑜,金萍.案例教學(xué)法與《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》教學(xué)改革[J].皖西學(xué)院學(xué)報,2009,25(02):30-31+120.

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[6]冉燕輝,唐萬梅.任務(wù)驅(qū)動教學(xué)模式在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計中的應(yīng)用探究[J].計算機科學(xué),2013,40(11A):389-391.

[7]劉小晶,鐘琦,張劍平.翻轉(zhuǎn)課堂模式在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].中國電化教育,2014(08):105-110.

作者簡介:孫陸鵬(1970.3—),男,河南省鞏義市人,講師,碩士,研究方向為教育信息化、計算機應(yīng)用。

基金項目:2018年度鄭州師范學(xué)院教學(xué)改革研究一般項目“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程基于精品在線資源的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)改革與實踐”(項目編號:2018-ZSJGYB-020);2019年度河南省教育廳教師教育課程改革項目“基于項目學(xué)習(xí)的師范生信息技術(shù)教學(xué)能力培養(yǎng)模式探究 ”(項目編號:2019-JSJYYB-128)。

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