趙慶聰

[摘 要]在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)課程難以實(shí)現(xiàn)對(duì)理論課程的輔助作用?？梢栽谠朴?jì)算教學(xué)平臺(tái)基礎(chǔ)上，提出翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程。在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)過程中引入翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，對(duì)“教”與“學(xué)”都起到促進(jìn)作用。

[關(guān)鍵詞]數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；翻轉(zhuǎn)課堂

[中圖分類號(hào)] G642·423 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2016）02-0009-02

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)的必修課，主要研究從現(xiàn)實(shí)中總結(jié)出的數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)及在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上能進(jìn)行的各種處理運(yùn)算方法。課程的教學(xué)目標(biāo)為：讓學(xué)生根據(jù)實(shí)際問題設(shè)計(jì)出數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，并選用合適存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)；分析對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行的可能性操作，設(shè)計(jì)算法并編寫出解決應(yīng)用問題的程序。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容比較抽象，只靠課堂講授，學(xué)生很難真正理解、掌握。與教學(xué)內(nèi)容配套的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，本應(yīng)是學(xué)生通過實(shí)踐練習(xí)，完成對(duì)理論知識(shí)的消化理解，并能解決實(shí)際應(yīng)用問題，但現(xiàn)在設(shè)置的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容基本是對(duì)課堂已講授的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法進(jìn)行驗(yàn)證，缺乏學(xué)生獨(dú)立思考、自行解決問題的環(huán)節(jié)，所以教師無法從學(xué)生那里得到其對(duì)教學(xué)內(nèi)容掌握程度的反饋。如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，有效管理學(xué)生課外的學(xué)習(xí)時(shí)間成為亟待解決的問題。

“翻轉(zhuǎn)課堂”（Flipped Classroom）是一種對(duì)知識(shí)傳授和知識(shí)內(nèi)化的顛倒安排。[1]傳統(tǒng)的教學(xué)過程是教師在課堂講授新知識(shí)，課后布置適量的作業(yè)，讓學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)加以鞏固、消化。教師將需要學(xué)生掌握的新知識(shí)以視頻、課件等形式提供給學(xué)生，然后利用課堂時(shí)間與學(xué)生進(jìn)行交流，鼓勵(lì)學(xué)生提出問題，組織學(xué)生進(jìn)行討論、解答，指導(dǎo)學(xué)生完成作業(yè)。[2]在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、提高教師的工作效率、提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率方面都具有促進(jìn)作用。

一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程改革的目標(biāo)和方向是提升學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力，對(duì)此，課程組對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整。

（一）增加實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，完善對(duì)理論課程的輔助作用

增加“算法設(shè)計(jì)與分析”實(shí)驗(yàn)，作為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的引入實(shí)驗(yàn)。課程組教師提供六個(gè)比較復(fù)雜的算法設(shè)計(jì)題目，讓學(xué)生自行挑選其中三個(gè)，設(shè)計(jì)算法，分析時(shí)間復(fù)雜度，并編寫出程序。這一過程既能檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)時(shí)間復(fù)雜度概念是否理解，又能考查學(xué)生編寫復(fù)雜程序的能力及實(shí)現(xiàn)語言、開發(fā)環(huán)境的熟悉程度。

增加“數(shù)組與特殊矩陣”實(shí)驗(yàn)?？s減理論課時(shí)后，對(duì)特殊矩陣的存儲(chǔ)原理，無需在課堂花費(fèi)太多時(shí)間講解，可將這部分知識(shí)的學(xué)習(xí)放在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中完成。

（二）轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)題目，提升實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用性和趣味性

在學(xué)習(xí)線性表、棧、隊(duì)列、二叉樹、圖等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的過程中，除實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本操作之外，實(shí)驗(yàn)題目應(yīng)與特定應(yīng)用場景結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生嘗試用所學(xué)知識(shí)解決具體應(yīng)用問題。如利用棧實(shí)現(xiàn)火車車廂的排列，利用隊(duì)列模擬銀行排隊(duì)系統(tǒng)，利用圖解決高速公路交通網(wǎng)的存儲(chǔ)及查詢最短路徑問題等。這些題目既與實(shí)際應(yīng)用問題結(jié)合，又有一定的趣味性，對(duì)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性有顯著效果。

（三）提升實(shí)驗(yàn)難度，體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)性和綜合性

合并實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，模擬搜索引擎的工作流程，實(shí)現(xiàn)文本內(nèi)容的查詢與排序。這類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目難度較大，需要學(xué)生把學(xué)到的理論知識(shí)融會(huì)貫通，并加入自己的設(shè)計(jì)思想，這樣既鍛煉了學(xué)生的綜合應(yīng)用能力，也提高了他們的設(shè)計(jì)能力。

二、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的設(shè)計(jì)

翻轉(zhuǎn)課堂亦稱反轉(zhuǎn)式教學(xué)，顧名思義，傳統(tǒng)教學(xué)模式將被徹底翻轉(zhuǎn)過來，即新知識(shí)的學(xué)習(xí)過程是以學(xué)生為主體，通過提供教學(xué)視頻、學(xué)習(xí)資源等各種方式，讓學(xué)生自主進(jìn)行學(xué)習(xí)。但是這并不意味著學(xué)習(xí)新知識(shí)的過程將不在教師的控制下進(jìn)行，相反整個(gè)教學(xué)過程都應(yīng)該在教師的設(shè)計(jì)和操控下完成。結(jié)合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)課程自身的特點(diǎn)，課程組構(gòu)建出基于翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式（如圖1）。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式主要由實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、課前自主學(xué)習(xí)、課堂活動(dòng)、課后反饋與評(píng)價(jià)四部分構(gòu)成。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備是由教師準(zhǔn)備各種與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的教學(xué)資源；學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行課前自主學(xué)習(xí)并進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)測驗(yàn)。課堂活動(dòng)可根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)的難易程度，由教師安排進(jìn)行分組交流討論、小組成員分工協(xié)作、小組匯報(bào)、答疑指導(dǎo)等多種形式的教學(xué)活動(dòng)，保證學(xué)生在交流與合作中完成知識(shí)的內(nèi)化。[3]課程結(jié)束后需要學(xué)生提交實(shí)驗(yàn)成果及實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)成果可公示于教學(xué)平臺(tái)，由學(xué)生小組相互評(píng)價(jià)，也請(qǐng)課程組每位教師打分、評(píng)價(jià)，再結(jié)合實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備情況、課堂綜合表現(xiàn)等給出最后評(píng)價(jià)。在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中可要求學(xué)生對(duì)本次實(shí)驗(yàn)的收獲、難點(diǎn)及未解決的遺留問題進(jìn)行闡述，以進(jìn)一步了解學(xué)生知識(shí)內(nèi)化的程度和效果，進(jìn)而及時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)做相應(yīng)調(diào)整和優(yōu)化。由圖1可以看出，翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式離不開云計(jì)算教學(xué)平臺(tái)的支持，除了課堂教學(xué)活動(dòng)是學(xué)生、教師之間進(jìn)行面對(duì)面交流外，其他三個(gè)教學(xué)步驟都需要在云教學(xué)平臺(tái)上進(jìn)行。

三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程設(shè)計(jì)

（一）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備環(huán)節(jié)包括編寫實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、錄制教學(xué)視頻、生成教學(xué)資源包。

編寫實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。課程組根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的來編制實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，指定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提出實(shí)驗(yàn)要求，如有特殊的操作要求，可給出詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)步驟。

錄制教學(xué)視頻。對(duì)實(shí)驗(yàn)中需要用到的、較難理解的理論知識(shí)，或是有一些特殊的操作步驟，可錄制微視頻加以講解或說明。視頻不宜過長，10-15分鐘比較合適，要充分考慮學(xué)生自主學(xué)習(xí)的時(shí)長和難易程度。視頻可配測驗(yàn)題目，便于學(xué)生檢驗(yàn)自己是否掌握了必要的知識(shí)點(diǎn)。

生成教學(xué)資源包。提供與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的學(xué)習(xí)資源，解決不同層次學(xué)生的不同學(xué)習(xí)需求。同班級(jí)的學(xué)生在學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)興趣上總會(huì)有差異，一般實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和難易程度會(huì)以大多數(shù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況來設(shè)定?？赏ㄟ^在教學(xué)資源包中提供拓展實(shí)驗(yàn)和延伸學(xué)習(xí)資源等方式來滿足能力強(qiáng)、學(xué)習(xí)興趣濃厚的學(xué)生的學(xué)習(xí)要求。教學(xué)資源可用多種方式呈現(xiàn)，如視頻、音頻、文本、網(wǎng)站等。

（二）課前自主學(xué)習(xí)

學(xué)生在課前應(yīng)閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)要求，按提示觀看教學(xué)視頻，對(duì)實(shí)驗(yàn)的理論知識(shí)或操作步驟進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。學(xué)完后要進(jìn)行測試，檢驗(yàn)自己是否掌握了必要的知識(shí)點(diǎn)。測試通過后可根據(jù)實(shí)驗(yàn)難易程度自行或組隊(duì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，在此過程中學(xué)生之間可交流討論，學(xué)生也可通過云計(jì)算平臺(tái)與教師交流討論。

（三）課堂活動(dòng)

一次實(shí)驗(yàn)教學(xué)可根據(jù)實(shí)驗(yàn)的難易程度安排2學(xué)時(shí)或4學(xué)時(shí)。如課前已設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案，可直接進(jìn)行小組匯報(bào)及成果展示，若還有未解決問題，可先進(jìn)行小組討論，教師答疑指導(dǎo)，方案通過后再進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)。

（四）課后反饋評(píng)價(jià)

實(shí)驗(yàn)課后，學(xué)生要按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中的要求完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)報(bào)告中需含設(shè)計(jì)方案描述、代碼實(shí)現(xiàn)、結(jié)果截圖、成員分工、實(shí)驗(yàn)心得等內(nèi)容。完成后通過云計(jì)算教學(xué)平臺(tái)提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。教師根據(jù)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)情況、實(shí)驗(yàn)課堂表現(xiàn)及最后的實(shí)驗(yàn)報(bào)告綜合給出實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)。可設(shè)置學(xué)生互評(píng)，促進(jìn)學(xué)生互相學(xué)習(xí)、交流。最后，課程組教師應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)課堂的效果、學(xué)生的反饋等對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，以及時(shí)調(diào)整實(shí)驗(yàn)內(nèi)容或難易程度。

四、結(jié)束語

課程組在2012級(jí)、2013級(jí)信息管理與信息系統(tǒng)試點(diǎn)專業(yè)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中采用了基于翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，取得了良好效果，不但激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，而且學(xué)生之間、學(xué)生與教師之間都有了更多的交流機(jī)會(huì)。根據(jù)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的反饋評(píng)價(jià)，教師能及時(shí)調(diào)整或更新實(shí)驗(yàn)資料，實(shí)現(xiàn)了“學(xué)”對(duì)“教”的促進(jìn)。翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式徹底顛覆了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，真正實(shí)現(xiàn)了“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念。借助云計(jì)算教學(xué)平臺(tái)等現(xiàn)代化的信息技術(shù)手段，翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式必將為教育界帶來一場教學(xué)革命，讓“教”更好地為“學(xué)”服務(wù)。

[ 注 釋 ]

[1] 張金磊，王穎，張寶輝.翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式研究[J].遠(yuǎn)程教育雜志，2012（4）：46-51.

[2] 徐妲，鐘紹春，馬相春.基于翻轉(zhuǎn)課堂的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式及支撐系統(tǒng)研究[J].遠(yuǎn)程教育雜志，2013（5）：107-112.

[3] 林青松.基于翻轉(zhuǎn)課堂的“現(xiàn)代教育技術(shù)實(shí)驗(yàn)”課程設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2014（1）：194-198.

[責(zé)任編輯：鐘 嵐]