《算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》線上線下混合模式的教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

《《算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》線上線下混合模式的教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》線上線下混合模式的教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐（6頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、?算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)?線上線下混合模式的教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐 摘要：一直以來，學(xué)生普遍認(rèn)為?數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法?課程內(nèi)容抽象，算法繁多且枯燥，文章提出了基于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺“線下串講、線上自測并深入自主學(xué)習(xí)的混合教學(xué)模式，教學(xué)實(shí)施過程緊密結(jié)合思政建設(shè)，其教學(xué)體系設(shè)計(jì)符合工程認(rèn)證的人才培養(yǎng)目標(biāo)，經(jīng)過兩個學(xué)期的教學(xué)實(shí)踐，教學(xué)效果良好。關(guān)鍵詞：算法;線上線下教學(xué);工程認(rèn)證;課程思政中圖分類號：G642文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：2096-000X202104-0109-04Abstract：ForalongtimeitisgenerallyrecognizedthatthecourseDataStructureandAl

2、gorithmsisabstract，boringandinvolvesamedleyofalgorithms.Tofacilitateteachingthecourse，ateachingmodelisproposedinthispaper，integratingofflineinterpretation，onlineself-testanddeepindependentlearningbasedonanonlineteachingplatform.Theimplementationofthismodelrevolvesaroundideologicalandpoliticaleducati

3、onandtheteachingsystemisdesignedinaccordancewithtalenttrainingobjectivesandpatternsinengineeringaccreditation.Aftertwosemestersofteachingpractice，theteachingmodelisprovedtoworkwell.Keywords：algorithm;online-offlineteaching;engineeringaccreditation;ideologyandpoliticscourse?算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)?課程是培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)根本知識以

4、及根本算法技術(shù)解決如何高效解決問題的能力訓(xùn)練，解決非數(shù)值型問題的合理建模。一直以來，該課程教學(xué)實(shí)施過程中存在一些問題：比方學(xué)生普遍感覺內(nèi)容抽象，學(xué)起來較為困難，對一些經(jīng)典算法比方KMP的應(yīng)用價值不明確，導(dǎo)致深入探索主動性較弱，教學(xué)效果欠佳。也為了適應(yīng)軟件工程認(rèn)證的人才培養(yǎng)目標(biāo)，確實(shí)到達(dá)該課程的教學(xué)實(shí)踐目的，在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的支撐下，本文提出了“線下串講、線上自測并深入自主學(xué)習(xí)混合模式的教學(xué)方法，在理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)和考核方式等方面進(jìn)行了教學(xué)改革，通過調(diào)整各環(huán)節(jié)難度，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)自信，提快樂趣，使得學(xué)習(xí)從被動轉(zhuǎn)化為主動，同時借助七平臺督學(xué)、促學(xué)、助學(xué)等，幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)成效。一、混合教學(xué)模式的教

5、學(xué)設(shè)計(jì)針對傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題，結(jié)合工程認(rèn)證人才培養(yǎng)目標(biāo)，充分應(yīng)用學(xué)校提供的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺進(jìn)行課程建設(shè)，深入開展線上線下相結(jié)合的混合式教學(xué)模式。課前學(xué)生登錄學(xué)習(xí)平臺，根據(jù)提供的教學(xué)資源進(jìn)行預(yù)習(xí);線下課堂教師從根底理論到實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行串講，課后通過教學(xué)平臺完成個人自我評測，配套的實(shí)驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)步驟到實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都進(jìn)行了優(yōu)化，其過程根據(jù)個人情況進(jìn)行實(shí)踐拓展，組織學(xué)生組隊(duì)比賽等模式進(jìn)一步激發(fā)深入學(xué)習(xí)的自主性。通過課上、課下，線上、線下的協(xié)同學(xué)習(xí)，全面提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，以求理論與實(shí)踐相統(tǒng)一。一網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺建設(shè)1.電子教案：將課程教材配套的完整ppt分享于平臺，以供學(xué)生預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)。2.經(jīng)典視頻：選擇性的將復(fù)雜

6、、經(jīng)典的算法及其應(yīng)用的講解案例錄制視頻共享在平臺，以供學(xué)生反復(fù)揣摩。3.建立案例庫：將經(jīng)典算法的執(zhí)行過程建立動畫演示過程，到達(dá)抽象概念生動新穎的效果，同時對動畫的步驟進(jìn)行分解，完成其代碼編寫，以求設(shè)計(jì)到編碼的轉(zhuǎn)化的直觀化。4.建立作業(yè)考試題庫：利用假期不斷豐富題庫，每一章節(jié)線下理論教學(xué)完成，從題庫抽取適宜難度和合理題量完成作業(yè)組題，在限制的時間內(nèi)完成，盡量防止知識掌握的滯后性;為了適當(dāng)控制應(yīng)付抄襲，那么在限制時候到達(dá)可以才能看到完整答案，主講教師根據(jù)答題情況選擇性在線下課堂評講，并串講相關(guān)知識體系，到達(dá)復(fù)習(xí)及穩(wěn)固的目的。5.平臺輔導(dǎo)：鼓勵學(xué)生利用平臺提問，教師及時輔導(dǎo)，共性的復(fù)雜問題那么選擇線

7、下課堂內(nèi)統(tǒng)一評講，學(xué)習(xí)期間學(xué)生提的問題越多，平時分的積分就越高，以此促進(jìn)學(xué)習(xí)的主動性。二實(shí)踐教學(xué)為了加強(qiáng)理論緊密聯(lián)系實(shí)踐，教學(xué)實(shí)施過程中應(yīng)配置適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)任務(wù)，保證根本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用以及根本算法的滲透，到達(dá)其課程教學(xué)實(shí)踐目的。?算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)?課程傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)存在如下問題：邏輯結(jié)構(gòu)到存儲結(jié)構(gòu)、算法設(shè)計(jì)到編碼實(shí)現(xiàn)需要扎實(shí)的編程根底以及理論知識，其過程相對復(fù)雜，學(xué)生畏難情緒嚴(yán)重;學(xué)生也剛學(xué)完C程序設(shè)計(jì)，編程能力尚待加強(qiáng)，特別是指針的掌握不夠直觀化，為了有效的將該課程的實(shí)踐輔助理論深入理解，我們在實(shí)踐教學(xué)方面做了如下的設(shè)計(jì)：1.優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為驗(yàn)證性到設(shè)計(jì)性兩個階梯：1驗(yàn)證性：經(jīng)典數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和

8、根本操作的轉(zhuǎn)換為程序調(diào)試，并設(shè)計(jì)測試用例的測試，完成相應(yīng)內(nèi)容并撰寫完整實(shí)驗(yàn)報(bào)告，該次實(shí)驗(yàn)分值70分;2設(shè)計(jì)性：根據(jù)具體的應(yīng)用改進(jìn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或者基于現(xiàn)有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)核心算法，逐步培養(yǎng)學(xué)生的分析、設(shè)計(jì)、解決問題的能力，相應(yīng)內(nèi)容根據(jù)完成的情況以及報(bào)告的撰寫情況分?jǐn)?shù)實(shí)驗(yàn)分?jǐn)?shù)、酌情提升。2.弱化實(shí)驗(yàn)中設(shè)計(jì)到程序的轉(zhuǎn)化。其過程通過兩個環(huán)節(jié)完成：1提供程序框架：將數(shù)據(jù)據(jù)結(jié)構(gòu)的表示、數(shù)據(jù)的構(gòu)建驗(yàn)證操作實(shí)現(xiàn)的程序框架搭建好并進(jìn)行評講，在此根底上學(xué)生那么可以進(jìn)行專注操作以及設(shè)計(jì)性內(nèi)容的編碼調(diào)試。2設(shè)計(jì)性內(nèi)容的評講：通過預(yù)習(xí)完成了算法的設(shè)計(jì)，學(xué)生根據(jù)課堂的評講完成其設(shè)計(jì)的糾正，在驗(yàn)證性代碼的根底上專注其核心算法的編碼

9、調(diào)試。比方基于單鏈表實(shí)現(xiàn)有序線性合并的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)前主講教師提供了如下的程序框架：usingnamespacestd;typedefintElemType;typedefstructLNodeElemTypedata;structLNode*next;LNode，*LinkList;/存儲/先建立一個帶頭結(jié)點(diǎn)的單鏈表voidCreateList_LLinkList&L，intnL=newLNode;L-next=NULL;LinkListp;forinti=n;i0;-ip=newLNode;cinp-data;p-next=L-next;L-next=p;/單鏈表的顯示voidPrintLis

10、t_LLinkList&LLinkListp=L-next;whilepcoutp=p-next;/LA和LB有序線性表合并到LC中intMutualDataLinkListLA，LinkListLB，LinkList&LCLinkListTC，pA，pB，qA，qB;pA=LA-next;pB=LB-next;LC=LA;TC=LC.next;TC-next=NULL;if！pA|！pBreturn0;whilepA&pBifpA-datadataqA=pA;pA=pA-next;deleteqA;ifpA-datapB-dataqB=pB;pB=pB-next;deleteqB;ifpA-

11、data=pB-dataTC-next=pA;pA+;TC+;TC-next=NULL;if！LC-nextreturn0;elsereturn1;/測試IntmainLinkListLA，LB，LC;CreateList_LLA，10;PrintList_LLB;CreateList_LLB，8;PrintList_LLB;MergeListLA，LB，LCPrintList_LCL;在現(xiàn)成的程序框架下，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)重心放在了核心算法-有序表的合并intMergeListLinkList&LA，LinkList&LB，LinkList&LC內(nèi)黑體局部，杜絕傳統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)課上花大量時間在單鏈表的構(gòu)

12、建和驗(yàn)證情況，扭轉(zhuǎn)了實(shí)驗(yàn)課堂數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和C語言編程的本末倒置的情況;同時實(shí)驗(yàn)中接口用引用代替指針，弱化了指針的抽象性。新的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ浇档土藢?shí)驗(yàn)難度，提高了實(shí)驗(yàn)積極性，絕大局部同學(xué)都能在課堂內(nèi)調(diào)試成功并驗(yàn)證其算法的正確性，由此增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)成就感，激發(fā)了學(xué)習(xí)的興趣。3.細(xì)化實(shí)驗(yàn)步驟：1預(yù)習(xí)：根據(jù)任務(wù)完成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的表示、所需根本操作的編碼以及核心算法設(shè)計(jì)，并相應(yīng)內(nèi)容填入實(shí)驗(yàn)報(bào)告;2調(diào)試：根據(jù)評講訂正數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的表示和算法設(shè)計(jì)，學(xué)生根據(jù)已經(jīng)提供的程序框架完成核心算法的實(shí)現(xiàn)調(diào)試;3報(bào)告提交：根據(jù)調(diào)試情況以及測試情況撰寫報(bào)告，并及時提交到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺。4.課外拓展：鼓勵學(xué)習(xí)相對超前的同學(xué)參加學(xué)院的ACM訓(xùn)練

13、，鼓勵學(xué)生組隊(duì)參加軟件編程比賽，進(jìn)一步提高學(xué)生深入算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的動力。5.配套課程設(shè)計(jì)：準(zhǔn)備題量足夠的應(yīng)用性問題，保證每生一題。學(xué)生需要分析建模，根據(jù)問題特性選擇適宜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行核心算法設(shè)計(jì)，自行搭建程序框架并準(zhǔn)備多組代表性測試用例驗(yàn)證其算法的正確性，并自行衍生其他應(yīng)用，鼓勵學(xué)生的創(chuàng)新。三理論教學(xué)1.經(jīng)典算法教學(xué)講解和根本算法設(shè)計(jì)技術(shù)相結(jié)合，比方最小生成樹衍生出貪心算法的本質(zhì)，歸并、快速排序衍生分治法，串匹配的KMP算法next值的計(jì)算引入蠻力法等，課后布置相應(yīng)技術(shù)的其他經(jīng)典問題，供有興趣的同學(xué)討論、設(shè)計(jì)。2.算法設(shè)計(jì)訓(xùn)練秉承傳統(tǒng)的紙質(zhì)設(shè)計(jì)。根據(jù)設(shè)計(jì)題目要求學(xué)生基于特定的存儲結(jié)構(gòu)完成算

14、法設(shè)計(jì)，C語言的函數(shù)形式實(shí)現(xiàn)。每一題都從算法思想、算法設(shè)計(jì)、算法到函數(shù)轉(zhuǎn)換、再到完成程序的編碼層層推進(jìn)，進(jìn)一步訓(xùn)練算法設(shè)計(jì)以及程序編碼轉(zhuǎn)換的訓(xùn)練。3.啟發(fā)式教學(xué)。引用平時日常生活較為較為常見的問題，比方病毒感染檢測引入串匹配，引導(dǎo)學(xué)生積極、主動的進(jìn)行探索，通過解決實(shí)際問題引入新章節(jié)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。四改革考核方式依托網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的題庫進(jìn)行課后自測、階段性考核，內(nèi)容是典型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和根本操作的應(yīng)用以及算法設(shè)計(jì)能力考核相結(jié)合，起到階段性復(fù)習(xí)的促學(xué)作用。二、課程思政教育課程建設(shè)與思政教育同向而行，形成協(xié)同效應(yīng)，堅(jiān)持教書和育人相結(jié)合，既教書，更育人。依托算法在不同領(lǐng)域的應(yīng)用案例，比方散列技術(shù)在信息平安、數(shù)據(jù)結(jié)

15、構(gòu)及數(shù)據(jù)挖掘領(lǐng)域的應(yīng)用，適當(dāng)結(jié)合我國政府在解決民生問題和處理突發(fā)公共衛(wèi)生事件等方面的突出作用和重要成果，在教學(xué)過程中融入思想政治教育。在點(diǎn)滴之間影響學(xué)生，以事服人、以情感人、以文化人，培養(yǎng)當(dāng)代大學(xué)生的責(zé)任感、自豪感、榮譽(yù)感，培養(yǎng)學(xué)生成為國家有用的棟梁之才。三、課程改革符合工程認(rèn)證要求從工程認(rèn)證角度看，工程認(rèn)證的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)都是來源于實(shí)踐的，即以社會需求為導(dǎo)向，提出的標(biāo)準(zhǔn)也是高等院校教育人才培養(yǎng)的目標(biāo)，即倒推出社會對人才的具體要求以及高校學(xué)生畢業(yè)時應(yīng)該具備的素質(zhì)。為了滿足工程認(rèn)證大環(huán)境下的人才培養(yǎng)，軟件工程專業(yè)的每一個門課程都有其對應(yīng)的各項(xiàng)二級指標(biāo)點(diǎn)及課程教學(xué)目標(biāo)，?算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)?的畢業(yè)指標(biāo)點(diǎn)及課

16、程教學(xué)目標(biāo)如表1?；谌缟蟽蓚€畢業(yè)指標(biāo)點(diǎn)，該課程的傳統(tǒng)教學(xué)過程出現(xiàn)有如下問題：指標(biāo)點(diǎn)3.1考查的是根本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及常用算法的實(shí)際應(yīng)用能力，考核該指標(biāo)點(diǎn)出現(xiàn)情況不夠理想的主要原因是：學(xué)生剛剛學(xué)完?高級語言程序設(shè)計(jì)?，對C語言的編程掌握還不夠深厚的情況下，開始接著學(xué)習(xí)?算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)?方法，設(shè)計(jì)適宜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法解決實(shí)際問題，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，包括對計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)問題優(yōu)化設(shè)計(jì)方案?？己嗽撝笜?biāo)點(diǎn)過程要求學(xué)生將數(shù)學(xué)模型和具體問題相結(jié)合，需要綜合應(yīng)用課程知識進(jìn)行抽象分析、設(shè)計(jì)。作為大一下的學(xué)生，剛剛建立編程概念、根本思路，直接轉(zhuǎn)入從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)角度對復(fù)雜問題分析、解決，銜接過程較為倉促

17、，特別是指針、遞歸這兩個方面的實(shí)踐儲藏缺乏導(dǎo)致?；谲浖こ陶J(rèn)證人才培養(yǎng)目標(biāo)，?算法與數(shù)據(jù)?課程采取“線下串講、線上自測并深入自主學(xué)習(xí)混合模式，線下課堂通過合理組織數(shù)據(jù)，高效處理數(shù)據(jù)的典型案例引導(dǎo)學(xué)生針對各種實(shí)際問題準(zhǔn)確恰當(dāng)?shù)倪x出最正確數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與相應(yīng)的算法，每一章節(jié)的課程都包含概念表述、數(shù)據(jù)模型、算法設(shè)計(jì)三層次的內(nèi)容體系，同時強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)組織方法和實(shí)現(xiàn)技術(shù)構(gòu)成，保證學(xué)生對“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中概念技術(shù)能有直觀理解，線上的自主測試為進(jìn)一步的強(qiáng)化提供可行性的平臺;為了提升學(xué)生計(jì)算機(jī)技能與工程實(shí)踐能力，該混合模式圍繞工程認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)以及工程實(shí)踐的相關(guān)要求對實(shí)踐教學(xué)環(huán)境進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)：1.驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為了穩(wěn)固當(dāng)前所學(xué)知

18、識點(diǎn)，強(qiáng)化學(xué)生根本理論掌握為目的設(shè)計(jì);2.設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練學(xué)生選擇適宜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法解決相應(yīng)的實(shí)際問題設(shè)計(jì)，加強(qiáng)學(xué)生解決問題能力的訓(xùn)練;3.課程配套的專周課程設(shè)計(jì)題目以強(qiáng)化學(xué)生靈活運(yùn)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及根本算法設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，提高學(xué)生解決相對復(fù)雜的實(shí)際問題進(jìn)行設(shè)計(jì)。層層推進(jìn)的實(shí)踐設(shè)計(jì)逐步增強(qiáng)學(xué)生理論與實(shí)踐的聯(lián)系。四、教學(xué)效果為了驗(yàn)證本文提出的混合模式教學(xué)的實(shí)際效果，筆者對兩個年級兩個學(xué)期的課程實(shí)施過程的學(xué)習(xí)日志進(jìn)行了分析，同時對學(xué)生也進(jìn)行了面談，被調(diào)查的對象是普通二本獨(dú)立學(xué)院的大數(shù)據(jù)17級、軟件工程17級、網(wǎng)路平安18級、信息管理18級共約200生包括局部少量輔修學(xué)生，本文對同批學(xué)生的期末考核情況

19、以及課堂內(nèi)實(shí)驗(yàn)完成情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)比較。圖1中兩屆的學(xué)生參加考試的兩份期末試卷的題型、考核內(nèi)容都是遵從2021版培養(yǎng)方案的課程考試大綱執(zhí)行，經(jīng)課程組老師審核，兩份試卷的難度系數(shù)根本相同。從圖中統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，相比于傳統(tǒng)教學(xué)，混合模式的新教學(xué)法的實(shí)施使得低分段特別是圖2統(tǒng)計(jì)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績，分5個分?jǐn)?shù)段的百分比評估學(xué)生課內(nèi)實(shí)驗(yàn)的完成情況。從圖1中可以看出，與傳統(tǒng)教學(xué)法相比，混合模式降低了低分段的比率，并大幅提高了高分段比率。在傳統(tǒng)教學(xué)法下，90分以上學(xué)生的成績的比率5.57%，而線上+線下的混合模式下比率為40.74，這說明新的教學(xué)模式能夠激發(fā)優(yōu)秀學(xué)生的學(xué)習(xí)潛力，促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在面談中學(xué)生強(qiáng)調(diào)

20、興趣是努力的最好動力，有了這層動力，課外主動學(xué)生，深入思考，甚至局部學(xué)生從不同角度去思考問題，能夠產(chǎn)生一些創(chuàng)新性想法。五、結(jié)束語為了提高?算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)?課程的教學(xué)效果，本文基于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺“線下串講、線上自測并深入自主學(xué)習(xí)的混合教學(xué)模式，立足理論，深入實(shí)踐，能夠顯著地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成效，該課程教學(xué)實(shí)踐仍然還有其他問題值得我們進(jìn)一步探究。參考文獻(xiàn)：【1】周艷聰，孟巍.“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程自主學(xué)習(xí)平臺構(gòu)建J.現(xiàn)代信息科技，2021，302：143-145.【2】嚴(yán)蔚敏，李冬梅，吳偉民.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)C語言版第2版M.北京：人民郵電出版社，2021.【3】向志華，賴小平.以創(chuàng)新能力為導(dǎo)向的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法實(shí)踐教學(xué)體系建設(shè)J.無線互聯(lián)科技，2021，1701：83-85.基金工程：2021年4月福建工程學(xué)院“福建工程學(xué)院精品在線開放課程?算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)?編號：K2021005