陶 靜 烽

(浙江廣播電視大學(xué)樂清分校 技術(shù)處,浙江 樂清 325600)

隨著智能手機(jī)的普及、移動通信資費(fèi)的不斷下調(diào)和4G及WIFI技術(shù)的普及，通過智能手機(jī)進(jìn)行移動學(xué)習(xí)日漸成為一種趨勢.移動教學(xué)可以充分利用學(xué)生的零散時間，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程主要講解線性表，樹和圖之間的邏輯結(jié)構(gòu)、物理結(jié)構(gòu)，相關(guān)算法以及如何利用這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行基本的查找和排序、評估、存取效率、順序性、可排序性、可擴(kuò)展性等工作，比較難學(xué)，同時又非?？菰铮缈臻g復(fù)雜度、時間復(fù)雜度及各種抽象數(shù)據(jù)，涉及的數(shù)學(xué)知識較多，是一門理論性和實踐性都很強(qiáng)的課程[1].

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)目的是讓學(xué)生學(xué)會合理地組織數(shù)據(jù)，有效地存儲和處理數(shù)據(jù)，正確地設(shè)計算法以及對算法進(jìn)行分析和評價.它對學(xué)生的技術(shù)背景有一定的要求，即要求學(xué)生掌握一門高級編程語言(如C語言)，并且最好具備一定的數(shù)學(xué)修養(yǎng)和邏輯思維能力(如了解離散數(shù)學(xué))，而基層電大成人學(xué)員卻很少具備這方面的素質(zhì)，但他們卻對移動學(xué)習(xí)有很高的認(rèn)識與接納度，具備開展移動教學(xué)的良好基礎(chǔ).對這樣一門比較抽象的課程，如何在學(xué)生相關(guān)專業(yè)素質(zhì)有所欠缺的情況下，讓學(xué)生不知難而退，甚至對它產(chǎn)生興趣，則是值得思考的問題.因此，本文以基層電大成人學(xué)員為研究對象，以泛在學(xué)習(xí)(U-Learning)理論為指導(dǎo)，選擇數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程進(jìn)行基于APP(AppLication的縮寫，指智能手機(jī)的第三方應(yīng)用程序)的課堂教學(xué)改革研究，根據(jù)課程教學(xué)大綱和教材主要內(nèi)容，分析學(xué)生學(xué)習(xí)需求，定制智能手機(jī)移動學(xué)習(xí)平臺，使擁有相應(yīng)權(quán)限的學(xué)生能夠隨時登陸APP進(jìn)行學(xué)習(xí)，形成以APP為主要學(xué)習(xí)工具的課程教學(xué)模式，以滿足學(xué)生“無時無刻、無處不在”的學(xué)習(xí)需求，提高學(xué)生的專業(yè)興趣，實現(xiàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí).

1 設(shè)置微課

在課堂教學(xué)改革中，設(shè)置課程學(xué)習(xí)的第一步，是讓學(xué)生首先了解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，將比較入門的部分，比如一些概念、定義、結(jié)構(gòu)的構(gòu)造方法、應(yīng)用等較獨(dú)立且在短時間內(nèi)能夠講清的知識點(diǎn)、概念、原理等用系列微課的形式表達(dá).如線性表中操作受限的“棧”和“隊列”，它們的抽象數(shù)據(jù)類型和現(xiàn)實生活中的許多例子均有相似性，可以把它制作成微課讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)；在樹結(jié)構(gòu)中，二叉樹的定義、遍歷、赫夫曼樹等都是比較獨(dú)立的知識點(diǎn)，都比較適用于用微課表達(dá).這些知識點(diǎn)具有一定的順序性、關(guān)聯(lián)性，但又相互獨(dú)立.因此，確定的微課內(nèi)容為：棧、隊列、串、樹、二叉樹、二叉樹遍歷、森林、赫夫曼編碼、圖、圖的遍歷，涵蓋線性表、樹、圖這三大類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型.每節(jié)課選用其中的一個知識點(diǎn)，通過創(chuàng)設(shè)情境、案例表達(dá)、音視頻、動畫等手段，從多角度保證學(xué)生能夠弄懂并理解其實質(zhì)，使學(xué)生在本身知識儲備不足的情況下，充分利用碎片時間接觸這些內(nèi)容，并對課程產(chǎn)生興趣.

2 線上討論、自測、答疑及實踐練習(xí)

以系列微課學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，進(jìn)行各章節(jié)內(nèi)容的詳細(xì)解析(視頻、教案)以及相關(guān)算法的可視化演示與模擬.微課視頻一般不超過45 min.為驗證學(xué)生自主學(xué)習(xí)的效果，在不同時間段內(nèi)提供相應(yīng)的線上討論、自測和答疑.線上知識點(diǎn)自主測試可以讓學(xué)生了解自己對課程知識點(diǎn)的理解程度.借助APP，課程答疑還可以離線推送、實時打開，這無疑加強(qiáng)了師生的交互能力.學(xué)生在迅速得到教師回應(yīng)后，會更積極地參與交互活動.此外，要求線上的各類資源均能離線下載使用，以便學(xué)生能在帶寬沒有保障或需要離線的移動環(huán)境下學(xué)習(xí)[2].

根據(jù)章節(jié)安排，穿插進(jìn)行線下團(tuán)體編程實踐練習(xí)，目的是讓學(xué)生練習(xí)和驗證所學(xué)知識，鞏固教學(xué)成果，讓學(xué)生不僅在理論上掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的用法，還能夠在實踐中運(yùn)用它.

將教學(xué)實施過程分為大比重的課堂外(移動學(xué)習(xí)線上教學(xué))和極少數(shù)的課堂內(nèi)(算法實驗線下教學(xué))兩部分，師生的絕大部分教學(xué)活動在智能終端進(jìn)行.教學(xué)設(shè)計全面基于移動學(xué)習(xí)[3]，圍繞APP展開教學(xué).面授課堂作為輔助，僅用于強(qiáng)化需要長時間協(xié)同練習(xí)的程序設(shè)計及算法優(yōu)化部分的內(nèi)容.

3 課程移動學(xué)習(xí)平臺建設(shè)

在課堂教學(xué)改革過程中，需要建設(shè)移動學(xué)習(xí)平臺并發(fā)布客戶端，這樣，學(xué)生才能通過在智能手機(jī)終端安裝APP，經(jīng)4G或WIFI等方式接入服務(wù)器，實現(xiàn)對該門課程的移動學(xué)習(xí)與交互.

課程移動學(xué)習(xí)平臺整體包括客戶端、服務(wù)器和后臺管理共3部分.客戶端和服務(wù)器之間通過無線方式建立通信連接并進(jìn)行數(shù)據(jù)交互.服務(wù)器接收客戶端提交的數(shù)據(jù)或請求命令，進(jìn)行相應(yīng)處理，選擇對應(yīng)數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫，或者從數(shù)據(jù)庫中讀取對應(yīng)數(shù)據(jù)傳送到客戶端并顯示[4].考慮到客戶端的并發(fā)訪問數(shù)量，采取多線程和負(fù)載均衡等方法提高服務(wù)器的響應(yīng)速度和平臺的運(yùn)行效率.服務(wù)器和后臺之間使用相同的數(shù)據(jù)存取模式共享數(shù)據(jù)庫，后臺管理采用B/S模式，利用JSP技術(shù)開發(fā)動態(tài)Web，后臺數(shù)據(jù)庫使用關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)Oracle 11g.開發(fā)語言全部使用JAVA.

平臺共有3種角色：學(xué)生、教師和管理員.管理員和教師登陸后臺管理，可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的更新及維護(hù).管理員主要更新學(xué)生的用戶數(shù)據(jù)、管理用戶權(quán)限和維護(hù)數(shù)據(jù)庫安全.教學(xué)相關(guān)內(nèi)容的更新由教師在后臺完成，除去微課、教學(xué)文檔、教案、視頻課件等外，教師還要根據(jù)教學(xué)進(jìn)度更新學(xué)生自主測試題表，同時及時回復(fù)學(xué)生在客戶端提交的課程疑問.學(xué)生在手機(jī)上安裝APP，使用學(xué)生賬號(學(xué)號和身份證號)登錄.APP包含入門引導(dǎo)、章節(jié)學(xué)習(xí)、自主測試和答疑討論等板塊.在入門引導(dǎo)板塊，通過簡短而有趣的微課，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的大門；通過章節(jié)學(xué)習(xí)板塊全面了解課程內(nèi)容；用自主測試板塊和答疑討論板塊來深化理解課程所有知識點(diǎn)，最后將所學(xué)知識在實驗課上進(jìn)行練習(xí)和驗證.移動學(xué)習(xí)整體流程見圖1.學(xué)生端流程部分主要在APP上，教師和管理員的管理端流程相對簡單.

學(xué)習(xí)平臺是本課程課堂教學(xué)改革實施的基礎(chǔ)和保障.在兩年的使用過程中，不乏大量的并發(fā)操作時間.對平臺的平均響應(yīng)時間、并發(fā)用戶數(shù)等性能測試指標(biāo)的分析表明，此學(xué)習(xí)平臺可以滿足用戶需求.

4 學(xué)時分配及相關(guān)要求

根據(jù)課程改革內(nèi)容，制定了課程學(xué)時分配方案，詳見表1.

要求學(xué)生以線上自主性移動學(xué)習(xí)為主.在APP中設(shè)置入門引導(dǎo)微課10節(jié)，并以章節(jié)學(xué)習(xí)為主要方式，在APP中記錄學(xué)習(xí)筆記，疑難問題可以直接通過APP向教師或同學(xué)求助并討論.每隔一段時間，自主選擇是否進(jìn)行知識點(diǎn)的測試.自主測試能及時反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，使學(xué)生明確自己對所學(xué)知識點(diǎn)的掌握情況[5]，以便進(jìn)行薄弱知識的補(bǔ)充學(xué)習(xí).移動答疑的交互性比課堂提問和網(wǎng)絡(luò)留言更有效，能帶來更好的學(xué)習(xí)效果.用實驗課完成情況來檢測學(xué)生對于課程知識的了解和運(yùn)用程度，分析學(xué)生學(xué)習(xí)本門課程后在算法編寫實踐、程序設(shè)計能力、計算機(jī)專業(yè)素質(zhì)等方面的提升情況.最后，通過期末考核檢驗學(xué)生能否達(dá)到或超越課程預(yù)定的教學(xué)目標(biāo).

圖1 移動學(xué)習(xí)整體流程

章次內(nèi)容系列微課學(xué)時/h移動資源學(xué)時/h交互答疑學(xué)時/h自主測試學(xué)時/h課堂練習(xí)學(xué)時/h第一章緒論01100第二章線性表02210第三章棧和隊列25200第四章串12210第五章數(shù)組和廣義表02201第六章樹和二叉樹54210第七章圖24200第八章查找06210第九章排序08211總復(fù)習(xí)一到九章內(nèi)容00211總計10341963

5 教學(xué)改革成效分析

為了更有效地比較基于APP的課程教學(xué)改革效果，在浙江廣播電視大學(xué)樂清分校本專業(yè)課程班(下稱學(xué)分班)外，組建了興趣班.興趣班中的學(xué)生并無該門課程的學(xué)分要求，純粹出于興趣額外選修.對比研究兩班學(xué)生在學(xué)習(xí)效果上是否有差異以及會產(chǎn)生怎樣的差異.在興趣班的組建過程中，發(fā)現(xiàn)興趣班學(xué)生不論來自哪個專業(yè)，其共同特點(diǎn)是計算機(jī)應(yīng)用能力普遍高于原班其他學(xué)生，自主學(xué)習(xí)能力普遍高于原班其他學(xué)生，對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程具有濃厚的興趣.

興趣班無相關(guān)歷史成績數(shù)據(jù)可縱向比較，故略去對此項的分析.學(xué)分班經(jīng)與未實施課堂改革的學(xué)期數(shù)據(jù)進(jìn)行比較知，通過教學(xué)改革，學(xué)生成績合格率由原來的75%提升至96%，優(yōu)秀率(85分以上)由原來的15%提升至66%，合格率與優(yōu)秀率均增長明顯.這在一定程度上證明此課堂教學(xué)改革具備一定優(yōu)勢，取得了一定的成效.

為了在成績之外分別評判學(xué)生對課程的掌握程度與能力，舉辦了校算法優(yōu)化趣味賽.參賽成員有3類，分別為改革前學(xué)分班學(xué)生、改革后學(xué)分班學(xué)生與興趣班學(xué)生.為便于分析，使各類人群參賽成員人數(shù)均等.從比賽結(jié)果知，改革前學(xué)分班、改革后學(xué)分班、興趣班的得獎率分別為40%，80%和100%.比較而言，興趣班學(xué)生與改革后學(xué)分班學(xué)生的總體水平強(qiáng)于改革前學(xué)分班的學(xué)生；而興趣班學(xué)生整體優(yōu)勝率達(dá)45%，高于改革后的學(xué)分班.這表明，基于APP的課堂教學(xué)改革能提升學(xué)生的課程接受能力與理解程度，學(xué)習(xí)效果較好；學(xué)生本身的興趣能更有效地發(fā)揮移動學(xué)習(xí)的作用.

在本研究中，也嘗試對其他課程進(jìn)行了APP教學(xué)實驗.結(jié)果表明，工科類或本專業(yè)課程學(xué)生能夠很好地適應(yīng)移動教學(xué)，而其余如文科類課程，則移動教學(xué)效果僅突出反映在部分移動學(xué)習(xí)素質(zhì)較強(qiáng)的學(xué)生身上.因為實驗均來自浙江廣播電視大學(xué)樂清分校，樣本數(shù)單一，所以實驗結(jié)果只對應(yīng)電大基層學(xué)生，對于省市級電大及其他網(wǎng)絡(luò)院校則不一定具有普遍意義.

6 結(jié)語

基于APP的課堂教學(xué)改革的特點(diǎn)是課堂內(nèi)的教學(xué)活動占比極少，而其課堂外的教學(xué)全面實施移動學(xué)習(xí)，以手機(jī)智能終端為主要工具，借助微課與其他教學(xué)資源促進(jìn)學(xué)生對課程知識點(diǎn)的掌握、領(lǐng)會和靈活運(yùn)用，輔以自主水平測試和移動答疑.實踐表明，基于APP的移動教學(xué)方式，可從管理員、教師、學(xué)生這三個層面彌補(bǔ)面授教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的局限，讓學(xué)生擁有更多的學(xué)習(xí)自主權(quán)，拓寬教師在課程教學(xué)方面的創(chuàng)新思路.

參考文獻(xiàn)：

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[5] 孫文彬,趙學(xué)勝,袁德寶,等.測繪專業(yè)“空間數(shù)據(jù)庫”課程教學(xué)方法改革與探討[J].礦山測量,2014(3):53-55.