鹿旸

[摘 要] 传统的教学模式以教师为主体，机械地传输知识，而单一的线上教学模式缺少课堂互动。针对这些问题，结合数据结构与算法课程实际，紧扣以“学为中心”的教学理念，积极探索线上线下结合的实践教学新模式、新路径和新方法，重点探讨了以“学为中心”的线上线下融合方案、课堂交互反馈，以及考核评价标准的改革方法，以有效地融合各种优质资源，提供更好的教学方式方法，让学生成为教学活动的主体，变被动为主动，达到提升教学效果的目的。

[关键词] 线上教学;线下教学;数据结构;教学模式

[基金项目] 2019年度中国地质大学（北京）本科教育质量提升计划项目“以‘学为中心的‘数据结构与算法课程教学改革研究”

[作者简介] 鹿 旸（1981—），女，河北保定人，博士，中国地质大学（北京）信息工程学院讲师，主要从事分布式网络和软件工程研究。

[中图分类号] G642.41    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2021）20-0069-04  [收稿日期] 2021-02-01

一、引言

在教育教学信息化高速发展的今天，传统的课堂教学模式迎来了巨大挑战，也在悄然发生着变化。2020年初，一场疫情加速推进了高等教育从传统模式急速向线上模式的转变。在疫情得到有效控制后，高等学校逐步恢复线下授课。结合线上和线下的教学经验、特点，很多教学团队积极探索线上线下结合的教学新模式[1]。

“数据结构与算法”课程是计算机和软件相关专业的一门重要的专业基础课程，也是编程语言类课程、操作系统、数据库原理等其他专业课程的基础。该课程涉及内容广泛，理论知识点多，学习起来枯燥。在传统的线下课堂中，学生容易失去学习兴趣，出现畏难情绪。线上授课虽然提供了多样的学习工具，但课程缺乏面对面的互动，理论知识的讲解效果不佳。因此，我们尝试引入线上线下结合的教学方法，突破传统课堂以“教为中心”的陈旧方式，将线上教学平台和工具引入教学，从而将教学活动延伸到课堂之外，激发学生的学习主动性，进而提升学习效果，为新条件下数据结构与算法的教学提供一种新的模式，取得了较好的成效。

二、传统教学方法的问题

课程是人才培养的核心要素。学生从大学里受益最直接、最核心、最有效的就是课程。在课程中包含“教”与“学”两层含义，所以出现了以“教”为中心和以“学”为中心的两种教学模式。表1从多个方面对这两种教学模式进行比较。传统的教学模式是以“教”为中心的。教师是教学的主体，提前自主选择合适的教材。开课前，教师备课时，根据自己的经验组织教学内容，安排授课节奏。课堂上，也是以教师讲授为主，学生被动参与，教师很难获得学生的反馈信息。布置作业和结课考试环节，依旧是以教师为主导，根据讲授内容设计题目并规定考核方法。综合来看，在整个教学过程中，如备课、讲课、组织课堂、布置作业和考试，所有环节都是教师主导。学生在教学过程中只是被动参与。教师并不能得到学生的积极反馈，即便非常认真负责地做教学工作，最后可能也是收效甚微，很多学生的学习效果并不理想。

举例来说，“数据结构与算法”课程知识框架体系完善清晰，教学难点是知识的抽象性和动态性。本课程的学习也是复杂程序设计的训练过程，理论性和实践性均较强。由于部分学生基础知识掌握不牢固，再加上课程本身内容抽象，尤其是涉及大量算法，因此学习难度非常大。在以“教为中心”的传统授课方式中，教师会按照自己的思路设计课程，依序介绍算法的思想、思路、流程图、代码和算法复杂度，进行可能的算法优化，并且和同类别的算法进行比较分析。在教师的讲授过程中，弱化了学生的主体地位。学生在学习过程中缺乏主动性和积极性。并且，教师一味地进行理論知识的讲解，使得理论和实践环节脱节，逐渐让学生失去了学习的兴趣。

因此，必须对以“教为中心”的、机械传输知识的教育理念进行反思和转变。结合线上线下的多种教学手段，逐步落实以“学为中心”的教学理念，培养学生思考问题的方法和自我学习的能力。

三、以“学为中心”的线上线下相结合的教学模式

为应对疫情特殊时期，教育部印发了《关于在疫情防控期间做好普通高等学校在线教学组织与管理工作的指导意见》（以下简称《指导意见》）[2]，对线上教学顺利开展提出了具体的要求，做出了“停课不停学，停课不停教”的部署。中国地质大学（北京）迅速响应，积极采取“线上教学”模式，通过超星学习通平台开展直播及录播课程，结合其他线上教学平台和远程交互软件，多模式地开展网络在线教学，保障教学任务的顺利开展。

疫情期间，全国高校均开展了形式多样的在线教学，积累了很多宝贵的教学经验[3-5]。总结单一线上教学的经验教训，结合长期的线下教学积累的经验，要将线上和线下有机地结合起来，积极探索以“学为中心”的线上线下结合的教学新模式、新路径和新方法。

（一）线上自主学习模式

疫情期间，教育部开放了全国2.4万余门在线课程，鼓励教师结合优势教学资源，丰富、完善教学内容。线上教学方式多种多样，可以综合使用多种教学手段提升教学效果，注重在线上教学过程中，充分利用线上资源，拓宽互动形式，增加互动频率，增强互动效果。

开课前，在线上教学平台组建课程共享空间，用于发布课程介绍、课程组织程序、课程答疑通道、课程评价体系等内容。教师应充分利用微信群、QQ群等社交平台组建教学班级群，进行日常答疑和交流，发布学习任务，进行互动教学。

每节课前，教师通过线上教学平台发布本周教学内容，布置课前先导问题，要注重用探究性、综合性、创新性的问题引导学生。可将数据结构与算法课程中重要的算法问题提前布置给学生。例如，讲解数据结构串时，可以将串的匹配算法作为先导问题，鼓励大家先利用网络资源进行自主学习，并尝试给出解法，分析时间复杂度，或记录遇到的问题以便在课上讨论。自学过程中，可以在线上讨论区进行师生和生生的互动。课前的线上热身学习环节，不受地域和时间的限制，促进了学生间的互帮互助，充分激发了学生的学习热情，有效地培养了学生自主学习的主动性。

每节课后，学生可以线上观看线下课的录播回放，进一步巩固课堂知识并查缺补漏。同时，在线上平台完成课后作业，根据需要参与线上答疑。

线上教学环节可充分利用超星学习通教学平台、腾讯会议直播平台和社交软件学习群等多种线上教学手段，引导学生参与研讨式教学，有效地激发学生的学习热情，培养学生自主学习的主动性。

（二）线下探究式课堂教学

完成课前的热身环节以后，学生已对课上内容有了一定的了解，能够带着问题进入课堂，并在课堂教学过程中寻求答案，进而拓展和深化知识。学生可以充分地参与到课堂中去，实现探究式、互动式地翻转课堂。

课程中，各种数据结构都有相关算法，除此以外，还要查找和排序算法。因此，算法部分占了课程相当大的比例。其中，很多算法极具代表性，且隐含了编程技巧，这些是算法的精华部分。如果授课教师只对书中的算法进行流程化讲解，不揭示设计思路和编程技巧的话，学生只能死记硬背，学不到算法的精华，对提高编程能力毫无帮助。而且，死记硬背的方式也容易让学生丧失学习的兴趣。

对每一个算法问题，教师要严格按照“抽象数据对象→分析逻辑关系→选取物理结构→分析解题思路→画流程图→分析时间复杂度→多种解法比较→确定解题方案→编写代码（可省略）”的思路进行分析和讲解，最终完成算法。其中，在“选取物理结构”环节，要充分分析操作特征，设计合理的存储结构服务于后续算法。在“分析解题思路”时，先将学生分成小组，根据课前的自学内容展开讨论，教师应启发学生具体的解题思路，鼓励大家从多角度分析问题，提炼解题步骤，画出流程图，并分析时间复杂度。最后，由教师汇总并讲解各小组的解法，逐一分析比较，给出结论。这种研讨式教学，充分体现了以“学为中心”的课堂，促进师生、生生之间的互动交流。这不仅激发了学生的学习热情，也锻炼了学生的创造力和自学能力。以问题为导向的课堂教学，能够使得学生根据课程的重点内容和重点问题展开讨论、互动，强化知识理解，锻炼创新思维，激发自主学习意识，从而提高教学效果。

针对当堂课的重点内容，教师编排不同类型的题目，设置随堂测试，设定答题时间，要求学生现场在线作答，然后公布答案并在线统计答题情况。将测试环节融入课堂教学，可以及时了解学生对当堂内容的学习情况，并对学生的薄弱环节进行有针对性的巩固讲解，达到事半功倍的效果。这个环节体现了以学生为主体的课堂教学，激发学生积极主动地参与课堂、分析问题并解决问题。

（三）注重交互反馈

疫情期间，学生在家中，不能保证每人都有电脑和可靠的网络，在这种情况下，可以充分利用智能手機进行沟通。开课前，可利用社交平台沟通，发布问卷调查了解学生先导知识的掌握情况、学生遇到的实际困难、检验运行环境等。学生有问题可以在群班级中提问，或者私信与教师进行一对一沟通。尤其在出现一些共性问题的时候，可以借助微信小程序功能解决。例如，学习链表之前，可在群中发起投票，调查大家指针的学习情况，以指导课程中需要补充讲解的内容。

在这种授课模式下，学生可以通过讨论区留言、微信提问、聊天区互动、投票等方式大胆参与互动，进行常态化和全天候的在线互动交流、讨论。相比线下模式，学生的课堂参与度提高了。

课程进行中，设置常态化的答疑。在线下教学的答疑环节，学生和老师可以面对面交流，但受地点、人数等限制，还有部分学生学习主动性不强，使得问题不能及时解决。线上教学平台有多种教师和学生交流的渠道，且没有人数限制，学生可以随时随地提问。更方便的是，教师在微信群或讨论区中的解答对所有学生可见，且学生之间可以就一个问题互相交流解法，既拓展了思路，又激发了学习兴趣。对于个别羞于发问的学生，还可以选择和教师私聊的方式解决问题。总之，多样化的线上答疑方式收到了良好的学习效果。

如图2所示，借助线上和线下的多样化教学手段，从课前到课后的完整学习流程，学生所学的知识得到内化，并可以在后续的实践课程中用于解决问题。

（四）考核评价全程化

传统的考核方式以静态的、量化的闭卷考核为主，评价指标不够详尽，忽略了学生的过程评价，影响了评价结果的客观性和准确性，不利于学生的全面发展[6]。目前，以“学为中心”的考核方式还没有得到足够的重视。但国内高校已经就如何评价大学生的学习与发展情况、高校人才培养质量等方面做出了一系列的研究和探索[5]。

针对线上和线下结合的教学方式，合理设计各阶段的评价活动，要做到评价组织全程化。如图3所示，考核应包含学生参与的所有教学环节，制订量化的评价标准，根据课程不同阶段的需要，开展以“学为中心”的考核方式，确保评价的公正、客观。

以学生、学习为中心的考核方式，能够让勤奋学习的学生有成就感，进一步激发学习动力，也对报有浑水摸鱼态度的学生是一种督促，使其由被动、被考核机制督促的学习转变成主动、有意愿的学习，有利于提高师生参与教学的主体意识。

四、结语

线上线下结合的教学模式是我国高等教育发展的必然趋势。本文针对数据结构与算法课程中出现的问题，坚持以“学为中心”的教育理念，结合传统课堂教学的必要环节和线上教学的优势内容，对线上线下融合教学模式做了大胆的尝试。在线上环节，注重以问题为导向、以学生自主学习为基础的模式，在线下，通过多层面的深入探讨和互动，实现对知识的深入理解，激发学生的自主学习意识。同时，基于各教学环节，开展覆盖全过程的考核评价。线上线下结合的教学模式，将各个教学环节深度融合，有效地提升了教学质量，激发了学生的学习积极性，同时对后疫情期间灵活开展教学提供了一个有效的方案。

参考文献

[1]代宇，杜欢，邹洋.线上线下结合的计算机网络虚拟仿真实践教学模式[J].计算机教育，2021（1）：146-149.

[2]中華人民共和国教育部.疫情防控期间做好高校在线教学组织与管理工作[EB/OL]（2020-02-05）[2020—5-27].http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/gzdt_gzdt/s5987/202002/t2020

0205_418131.html.

[3]张策，吕为工，李剑雄.计算机体系结构类课程的线上参与式研讨型教学[J].计算机教育，2021（1）：8-12.

[4]詹志辉.线上互动式教学模式新探索[J].计算机教育，2021（1）：18-21.

[5]邬大光.教育技术演进的回顾与思考——基于新冠肺炎疫情背景下高校在线教学的视角[J].中国高教研究，2020（4）：1-6+11.

[6]寇志伟，崔啸鸣，刘月文，等.以有效学习为标准的在线考核方式研究——以“电子技术”课程为例[J].现代信息科技，2020，4（14），196-198.

Exploration on the Online and Offline Mixed Teaching Model of Data Structure and Algorithm Course

LU Yang

（College of Information Engineering， China University of Geosciences〔Beijing〕， Beijing 100083， China）

Abstract： The traditional teaching model takes teachers as the main body， and imparts knowledge mechanically. The online teaching model lacks classroom interaction. Aiming at the disadvantages of traditional teaching model and online teaching model， this paper combines with the actual situation of Data Structure and Algorithm course， adheres to the “learning-centered” teaching philosophy， and actively explores new models， new paths and new methods of the combination of online and offline practice teaching. It focuses on the integration of online and offline programs， interactive feedback， and assessment criteria. Results showed that the new teaching model effectively integrates various high-quality resources， provides better teaching methods， lets students become the main body of teaching activities， and achieves the purpose of improving the teaching effect.

Key words： online teaching; offline teaching; data structure; teaching model