金课视角下数据结构课程教学内容设计

黄橡丽 孟巍 周艳聪 天津商业大学 信息工程学院

一、引言

目前，淘汰“水课”，打造“金课”是中国本科教育中的重要任务。数据结构是计算机科学与技术专业最为重要的专业基础课程，也是基础课和专业课之间的桥梁，不仅为操作系统、数据库系统、编译方法、计算机网络等后续课程提供了必要的知识基础，而且也为计算机及其专业人员提供了必要的技能训练。数据结构做为本校首批金课建设课程之一，如何在课程建设过程中合理增加其难度、拓展其深度，提高其教学质量是我们面临的首要问题。

本文基于多年数据结构课程建设和教学改革研究经验，根据数据结构课程的特点，在金课视角下对数据结构课程教学模式、教学内容设计以及学习过程评价方式等进行探讨，以期能为培养高级编程人才、促进高校计算机教学改革提供参考。

二、基于金课的教学模式设计

根据金课的建设任务及数据结构课程特点，可以在数据结构金课中引入翻转课堂教学模式。翻转课堂构建包括两个角色和三个阶段，两个角色分别是教师和学生，三个阶段分别是课前、课中和课后。在课前，教师以知识点为单元，将教学内容制作成微课视频，设计好课前习题，并上传到教学平台。一般考虑到学生的时间和能力有限，微课视频的内容分为基础和拓展两部分，拓展部分主要以实际问题为主线，讲解问题解决的方法及算法实现。学生课前通过教学平台观看微课视频，完成课前习题。课堂中，教师首先根据课前获得的反馈信息进行重点讲解；然后教师提出问题或学生提出问题，师生针对提问进行课堂讨论；最后教师向学生提出应用问题，例如讲到循环链表时，提出约瑟夫环问题，让学生思考并上台讲解，教师再进行总结分析。课后，教师要对学生的学习情况进行有效跟踪与管理，通过课后作业、评价，引导学生完善学习过程中的不足，让每个学生都能够深刻地理解知识要点，完成学习。

三、基于金课的哈夫曼树教学内容设计

在哈夫曼树的金课教学中，需要详细地进行课前、课中和课后设计，包括知识点的划分、扩展知识材料的准备、习题的设计、课堂PPT及问题的准备、以及学习过程的评价设计等。

(1）课前金课

哈夫曼树课前学习的主要任务是要求学生自学哈夫曼树的相关概念，掌握哈夫曼树及其编码的方法、算法描述及其实现。因此，将其教学内容按知识点划分成五部分：哈夫曼树的基本概念及应用背景、建立哈夫曼树的方法、哈夫曼编码的方法、建立哈夫曼树的算法实现、哈夫曼编码的算法实现等，具体内容如图1所示。课前共录制了五个短视频，设计了10道选择题和判断题。本校主要使用雨课堂教学平台，学生能在平台上观看视频、做习题，然后带着问题走进课堂。教师也可以通过雨课堂了解学生课前对哈夫曼树的掌握情况，有针对性地准备课堂上需要讲解的内容和提出的问题，使课堂辅导更精准。

（2）课中金课

学生通过课前的学习虽然已经基本掌握了哈夫曼树的相关知识点，但仍会有一些教学内容学生不能完全理解，所以教师就需要根据学生的课前掌握情况在课堂上进行重点讲解及讨论。例如：在哈夫曼树的基本概念、手工求解哈夫曼树及其编码过程的实例方面，根据课前反馈这部分内容学生并没有完全理解，所以就采用由教师先讲解，然后让学生提问的方式，师生之间进行充分的讨论，极大地活跃了课堂气氛，调动了学生的学习积极性。最后，教师引出哈夫曼树的应用问题，让学生思考及讨论。例如：为什么哈夫曼编码是使电文总长最短的编码方法？哈夫曼树是否有度为1的结点？哈夫曼树及其编码的存储结构是如何定义的？哈夫曼编码是如何发送和接受的？哈夫曼编码可应用于哪些领域？

(3）课后金课

课后学生还会在作业和实践中有很多问题，因此，课后，教师还要对学生的学习进行跟踪和管理。通过课后的作业设计、评价设置，引导学生完善学习过程中的不足，从而让每个学生都能够深刻地理解知识要点，完成学习。

由此可见，在金课教学中，师生围绕问题展开提问和讨论，教学不再只是教师讲学生听，而是依据问题的解决过程由教师和学生逐步建构起来的。

四、学习过程评价设计

根据金课的教学模式，学生学习评价要综合考虑整个学习过程。学生每次课前观看视频的次数、练习的提交情况及正确率情况、课堂讨论的发言情况、课堂练习的情况、课后作业完成的情况等都是学习过程的评价依据。

学生课前观看视频的次数、练习的提交及正确率情况都需计入过程评价，考虑占比可以设置在10% 左右，通过这种方式可以督促学生进行课前学习。课中的讨论发言情况、课堂练习的情况也要计入过程评价，占比可设置在10% 左右，以便于保证学生上课能够认真听讲、积极参加课堂讨论。章节小测验或期中考试可以考虑设置为10% 左右，以促进学生能够及时进行章后总结和复习，巩固学习成果。上机实践是数据结构课程中非常重要的部分，可以将学生上机实践的表现及实验报告的撰写情况计入过程评价，这一部分可以考虑按照20% 进行设置。因此反映学习过程的评价，即平时分，设置总占比为50% ，期末考试设置占比50% 。

这种评价体系设置，不但是对学生进行考核，更是让学生明白社会实践中，对于一个人的能力、表现的评判，结果很重要，但过程也是很关键的，同样需要重视，需要认真对待。

五、结论

在数据结构“金课”的建设过程中，根据数据结构课程的特点，在金课视角下对数据结构课程教学模式、哈夫曼树教学内容设计及学习过程评价方式等进行了较为详细的探讨。该教学模式已应用于数据结构课程的部分章节的教学过程中，不仅激发了学生的学习兴趣，还培养了学生自主学习的能力，为后继课程的学习打下了坚实的基础。今后将进一步总结完善教学模式、教学内容设计以及学习过程评价体系，将更多的教学内容建设成金课，为培养高级编程人才、促进高校计算机教学改革提供参考。