王 達， 張 坤， 蘭義華

(南陽師范學(xué)院 計算機與信息技術(shù)學(xué)院，河南 南陽 473061)

1 “數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程地位及作用

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”是計算機專業(yè)的核心主干課程之一，是一門理論知識和工程實踐緊密相結(jié)合的綜合性課程，在計算機學(xué)科的教學(xué)過程中具有十分重要的作用.該課程主要研究數(shù)據(jù)在計算機中的存儲和處理方法，重點培養(yǎng)學(xué)生分析數(shù)據(jù)、組織數(shù)據(jù)的能力，提高編程效率.其前導(dǎo)課程有計算機基礎(chǔ)、高等數(shù)學(xué)、C++語言，后續(xù)課程有JAVA程序設(shè)計、計算機網(wǎng)絡(luò)、計算機組成原理、操作系統(tǒng)等課程.通過這門課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生在軟件開發(fā)過程中能夠正確、合理地設(shè)計算法，提高軟件質(zhì)量.本課程的學(xué)習(xí)能夠為后續(xù)開設(shè)的課程的學(xué)習(xí)及軟件設(shè)計水平的提高打下良好的基礎(chǔ)，起到承前啟后的作用.

2 “數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式存在的問題

傳統(tǒng)課堂主要是由教師的教和學(xué)生的學(xué)兩部分組成.教的過程是指教師課前備好課，課中通過板書或PPT進行講授、課堂中對學(xué)生進行提問、講解完布置作業(yè)，課后對布置的作業(yè)進行批改.而學(xué)的過程是指學(xué)生在課前預(yù)習(xí)新知、課中認(rèn)真聽教師講解、回答教師課堂中的問題、課后完成教師布置的作業(yè)，從而形成課堂前、課堂中、課堂后的三段式教學(xué)循環(huán)模式.傳統(tǒng)教學(xué)模式仍停留在知識點的講授學(xué)習(xí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)仍處于教師為中心的課程教學(xué)活動或者知識任務(wù)驅(qū)動的自主學(xué)習(xí)環(huán)境中[1]，而教與學(xué)的互動方式僅僅是通過言語互動，缺乏深入地互動交流，不能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)新知的興趣、主動學(xué)習(xí)的積極性以及創(chuàng)新思維.

3 “雨課堂”引入“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)中的作用

“雨課堂”是由清華大學(xué)在線教育辦公室與學(xué)堂在線在2016年4月共同合作研究出的一款智慧型教學(xué)工具軟件[2]，工具作為插件嵌入Microsoft PowerPoint軟件中，結(jié)合微信(WeChat)使用靈活、方便，為教師和學(xué)生之間的互動建立了一座溝通的橋梁.“雨課堂”提出了課前、課中、課后“三段式導(dǎo)學(xué)”模式[3]，目的在于使教師實時掌控學(xué)生學(xué)習(xí)的動態(tài)數(shù)據(jù)信息，根據(jù)反饋的數(shù)據(jù)報告及時調(diào)整教學(xué)方法，設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)，改變教學(xué)任務(wù)，從而培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，保證學(xué)生充分理解，敢于思考，勇于創(chuàng)新.

目前，一些院校在某些類課程中已經(jīng)采用了“雨課堂”輔助教學(xué)，實踐效果比較理想.我們嘗試在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程中采用“雨課堂”，以計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)2019級一班作為實驗班級，通過在 “課前 - 課中 - 課后”三段式導(dǎo)學(xué)教學(xué)模式中師生互動[3]，如圖1所示，從而提高教學(xué)質(zhì)量.

圖1 三段式導(dǎo)學(xué)教學(xué)模式

4 “雨課堂”在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程中具體實施

4.1 課前環(huán)節(jié)

4.1.1 教師準(zhǔn)備工作

(1)教師根據(jù)培養(yǎng)方案和教學(xué)大綱要求，針對每節(jié)課的重點、難點知識制作PPT和錄制相關(guān)視頻文件.

(2)設(shè)置本節(jié)課的預(yù)習(xí)習(xí)題，具體設(shè)置習(xí)題類型如圖2所示.

圖2 習(xí)題設(shè)置界面

(3)通過“雨課堂”平臺向?qū)W生班級推送相關(guān)資源.

(4)群發(fā)布公告提醒學(xué)生預(yù)習(xí)PPT，觀看相關(guān)的視頻文件，完成習(xí)題任務(wù).

(5)課前通過“雨課堂”手機端了解學(xué)生預(yù)習(xí)情況(以二叉樹遍歷為例進行示范)，及時掌握學(xué)生學(xué)習(xí)動態(tài)，如圖3、圖4所示.根據(jù)學(xué)生預(yù)習(xí)反饋和習(xí)題完成情況了解學(xué)生對新知掌握情況，以便及時調(diào)整課中教學(xué)內(nèi)容的深度和難度.

4.1.2 學(xué)生完成任務(wù)

(1)學(xué)生微信用戶名統(tǒng)一設(shè)置“學(xué)號”+“姓名”格式.

(2)在“雨課堂”手機端預(yù)習(xí)教師推送的資源，完成課前習(xí)題任務(wù).

(3)針對課件中不懂的知識點，點擊頁面右下角的“不懂”按鈕，如圖5所示.

(4)遇到疑難問題也可以在“討論區(qū)”進行師生在線答疑，如圖6所示.

4.2 課中環(huán)節(jié)

4.2.1 教師點擊“開啟雨課堂授課”按鈕，選擇授課的班級名稱，系統(tǒng)自動生成二維碼，教師通過手機掃碼后接收登錄驗證碼，如圖7所示(教師端界面)，完成后進入學(xué)生微信掃碼和課堂暗號的界面，如圖8所示(學(xué)生登錄界面)，單擊開始上課，師生進入“雨課堂”教室.

4.2.2 教師根據(jù)進入“雨課堂”中課堂人數(shù)掌握學(xué)生出勤情況.

4.2.3 教師講解新知，播放的PPT會同步在學(xué)生的手機端，學(xué)生進行多屏學(xué)習(xí)[4-5].教師的手機端具有“遙控器”的功能，可以控制PPT播放的速度和切換，使課堂教學(xué)變得輕松和靈活.

4.2.4 教師根據(jù)需要可以開啟“雨課堂”中的彈幕功能，學(xué)生可以通過發(fā)送彈幕信息提出教學(xué)過程中的問題、質(zhì)疑或與之相關(guān)感興趣的話題.

4.2.5 教師課程講解結(jié)束，通過平臺發(fā)送隨堂練習(xí)、測試，讓學(xué)生在規(guī)定時間內(nèi)完成并提交平臺.

4.2.6 測試結(jié)束后教師進行實時點評，學(xué)生完成知識的梳理.

圖3 學(xué)生反饋信息界面

圖4 學(xué)生預(yù)習(xí)情況界面

圖5 學(xué)生標(biāo)注界面

圖6 討論區(qū)界面

4.3 課后環(huán)節(jié)

4.3.1 課程結(jié)束后教師接收“雨課堂”反饋的課堂報告.

4.3.2 根據(jù)課堂報告數(shù)據(jù)，教師布置課后作業(yè)，提交平臺，學(xué)生完成.

4.3.3 教師對學(xué)生提交的作業(yè)進行批改，并實時和學(xué)生在線上進行交流互動.

4.3.4 教師對學(xué)生進行個性化輔導(dǎo).針對學(xué)生掌握層次不同，推送不同難度的習(xí)題.

4.3.5 教師進行課堂反思，學(xué)生進行教學(xué)評價.

圖7 教師登錄界面

圖8 學(xué)生登錄界面

5 “雨課堂”在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程中應(yīng)用優(yōu)勢

5.1 課前

課前教師將本節(jié)課中所講的內(nèi)容發(fā)布到平臺，使學(xué)生對新知有一個初步的了解，完成課前預(yù)習(xí)，通過學(xué)生自主學(xué)習(xí)，從而凝練問題.對于不理解的知識學(xué)生可以查閱相關(guān)資料，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和查找文獻的能力，還不能解決的可以通過班級群討論、教師在線答疑，共同合作解決，從而提高團隊協(xié)作能力，即使通過合作還不能解決的問題帶進課上學(xué)習(xí)，印象也是非常深刻，從而激發(fā)學(xué)生探究的好奇心，帶著問題在課堂中會更加認(rèn)真聽教師講解，提高課堂的效率.教師發(fā)送到雨課堂平臺的資源可以是PPT、視頻、動畫等多種形式，教師時刻關(guān)注平臺反饋數(shù)據(jù)信息，及時給予學(xué)生在線督促、在線指導(dǎo)、在線答疑.學(xué)生利用平時碎片時間完成教學(xué)預(yù)習(xí)任務(wù)，通過教師和學(xué)生的實時互動，解決一些低層次的問題，凝練一些高層次問題，延長傳統(tǒng)課堂的教學(xué)過程，同時提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力.

5.2 課中

課堂中教師講解新知，學(xué)生根據(jù)自己在課堂上的聽課情況對不理解的頁面進行“不懂”點擊，對重點、難點的知識進行“收藏”處理，這些數(shù)據(jù)也會同步傳到教師端，使得教師根據(jù)這些情況及時調(diào)整教學(xué)進度，真正做到教師和全班學(xué)生之間的互動.

學(xué)生通過實時彈幕，可以向教師反饋信息和問題，教師可以實時查看彈幕，可以對共性的問題或選擇一些問題進行講解，實現(xiàn)師生思維同步互動.

教師可以對教學(xué)內(nèi)容的重點、難點問題進行隨堂練習(xí)和測試，教師將習(xí)題提前設(shè)置好，通過“雨課堂”將試題發(fā)到學(xué)生的手機端，在學(xué)生規(guī)定時間內(nèi)提交完成，教師手機端就會出現(xiàn)學(xué)生答題實況，詳細(xì)到每位同學(xué)的作答信息，這樣教師能夠全面掌握每位同學(xué)對知識點的掌握情況(如圖9、10所示)，解決了以往在課堂中只能和個別同學(xué)進行互動的問題，互動覆蓋到整個班級.這樣既能集中學(xué)生的注意力，又能避免學(xué)生抄襲作業(yè)的現(xiàn)象，同時掌握課堂的第一手反饋信息，以便課后對于答題情況不好的同學(xué)有針對性的輔導(dǎo)，這些是傳統(tǒng)課堂無法比擬的.另外，也可以通過“課堂紅包”獎勵答對的同學(xué)[6]，激勵學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，活躍課堂教學(xué)氣氛.

5.3 課后

課后教師在平臺對作業(yè)進行批改，學(xué)生在線實時接收作業(yè)批改情況，在線上與教師展開教學(xué)互動，教師依據(jù)課堂反饋報告數(shù)據(jù)，對典型問題和個別學(xué)生進行有針對性的資料推送，從而強化學(xué)生個性化學(xué)習(xí)，做到因材施教，有效解決傳統(tǒng)課堂教學(xué)效果反饋存在滯后性的問題.

另外，學(xué)生反饋的教師評價及時幫助教師完成課程的教學(xué)反思，教師依據(jù)學(xué)生的課前預(yù)習(xí)情況、課堂參與程度、課堂測試結(jié)果、課后作業(yè)完成情況為每位學(xué)生建立自己的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)模型[7]，這是傳統(tǒng)課堂無法做到的，也是“雨課堂”的創(chuàng)新點之一，它能夠全面幫助教師分析學(xué)生對新知的掌握情況(效果如圖11、12、13所示)，從而整體上調(diào)整、優(yōu)化課程的教學(xué)進度和教學(xué)方案.

圖9 學(xué)生作答情況

圖10 作答投屏效果

圖11 課堂參與情況

圖12 習(xí)題數(shù)據(jù)

圖13 學(xué)生數(shù)據(jù)

6 結(jié)語

在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程中使用“雨課堂”，實時、高效地提高了師生互動，改變了“以教為中心” 的傳統(tǒng)教學(xué)理念，由傳統(tǒng)的教師“填鴨式”講授改變成師生有交流、有互動，由傳統(tǒng)的學(xué)生被動學(xué)習(xí)改變成學(xué)生積極主動探索、發(fā)現(xiàn)，這是一個質(zhì)的飛躍.同時延長了傳統(tǒng)教學(xué)課堂，建立了以學(xué)生為主、教師為輔的新型師生關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，積極參與課堂，勇于發(fā)現(xiàn)，敢于創(chuàng)新，將課堂還給了學(xué)生，從而使課堂效率得到了明顯的提高.“雨課堂”教學(xué)過程中也存在網(wǎng)絡(luò)“卡頓”“掉線”、課堂如何監(jiān)管學(xué)生手機使用情況等一系列問題，這需要在技術(shù)的支持下找到妥善有效的解決方案.