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数据结构与程序设计线上教学实践

点击数:    |    加入时间:2020-04-26

新萄京新闻网4月26日电(通讯员 晏海华)数据结构与程序设计是信息类专业学生的基础课程,是相关专业人员的重要专业技能。因此其重要性是不言而喻的。受疫情影响,虽然给课程教学带来了一定的不利影响,但也加速了本课程的线上教学改革进度。借此机会,课程教师综合课程已有基础,调整教学设计,改进教学方法,录制线上教学内容,以便学生随时观看、下载,加强过程控制,并通过多种方法与学生互动,推动线上线下混合式教学发展。

构建系统的教学方案

经过多年的教学实践,本课程已经形成了较为系统的教学方案(如下图所示)。课程强调以课程目标为指导,多举措开展教学,并注重过程控制,关注教学过程生成的教学数据,通过对教学数据的分析,不断改进教学,推动教学目标的实现。

介于时空阻隔,线上教学无法及时动态的了解学生学习状态。因此线上教学在现有教学方案的基础上,更加强调对于教学过程的管理与控制,更为注重与学生的互动与反馈,关注学生的线上学习数据,了解学生的学习状态,及时对学生开展针对性的指导与帮扶。

图1 课程教学方案

图1 课程教学方案

严格线上规范

为了更好的开展线上教学,课程针对不同的对象制定了不同的线上规范。如针对教师的《数据结构与程序设计课抗疫期间工作方案》,明确了工作原则以及课堂教学、上机实验、作业/考试、答疑、教材课件、助教工作及教学平台使用等涵盖教学各方面的工作方案。为教师迅速适应线上教学,开展线上教学活动提供了规范与指导。

课程《2020抗疫期间学习要求》则主要让学生知晓抗疫期间课程教学是如何开展的:如何上课/上机、如何获取作业及提交作业、如何获取教学资源、如何获得帮助等。帮助学生快速适应线上教学模式,获取线上教学资源与帮助,消除线上教学带来的陌生感。

针对助教线上辅导工作,提出了《数据结构与程序设计课程助教职责要求》,并对助教上岗前进行了针对性的培训,明确了助教们的工作方法。介于线上教学的特殊性,打破了助教团队以往的工作习惯。相关职责要求的制定,明确了助教的职责及工作方法,确保助教工作的有的放矢。

通过上述规范,明确了线上教学期间不同主体的工作规范,保障线上教学质量。

图2 线上工作规范

图2 线上工作规范

重视在线教学内容设计

3.1开展问题为驱动的挑战性的线上教学设计

课程强调以能力培养为目标,要求教学内容从传统的围绕知识点教授转变为应用所学知识来解决实际问题。因此课堂教学内容设计围绕问题及问题的解决,将相关知识点的讲授融会其中,从而加深学生对知识的理解与应用,也增加了课程的实践性与趣味性。如为了讲解Dijkstra算法,引入了澳门地铁线路乘坐查询的问题,然后针对该问题进行分析,将实际问题与专业知识联系起来,变为最短路径问题,通过实际问题的解决,提升学生的学习积极性。

图3 线上教学内容

图3 线上教学内容

此外,作业及考试设计也注重实践出发,设置具有一定的挑战性的任务,提升学生学习兴趣,触发学生的学习思考。作业设计除了基本概念的理解外,针对每个知识点设计了一组典型应用问题,培养学生用所学知识来解决实际问题。并设计了一个综合性能作业(Project),培养综合应用知识解决问题的能力。上机考试也强调在给定时间内学生应用问题的解决能力。

图4 注重实践的作业及综合性作业

图4 注重实践的作业及综合性作业

3.2 增强课程内容的趣味性

为了增强课程的趣味性,还在授课过程中引入相关知识背后的故事,加深对于知识的理解与掌握。如Dijkstra算法的知识点讲解时,引出该算法背后的故事,一方面提升学生学习兴趣,让专业知识的学习不再枯燥,另一方面也促进学生以专业大家为榜样开展自主学习。此外,在讲授相关知识点时,介绍其与后续课程内容的联系(知识点的衔接),如:讲授逆波兰表达式(PRN)(栈)和表达式树(树)时,强调编译程序常用它来处理表达式;讲授优先队列时,强调操作系统中用它实现进程调度;讲授Hash时,强调编译程序用它来实现符号表,构建学生的知识图谱。

图5 课程内容背景介绍

图5 课程内容背景介绍

借助线上教学平台 注重过程考核

线上授课,更加需要强化过程控制,及时跟踪课后学生答疑及作业完成情况,一方面将学生遇到的共性问题反馈到课堂教学中来;另一方面对未能及时完成作业、复制作业的学生及时了解情况,进行单独指导。

为此,本课程于2005年构建了一个基于Internet的在线教学平台,经过十多年的发展,该系统已初步成熟,能为学生提供具有及时监控和反馈环节的实践环境,以便于学生通过程序的实际执行结果检查程序的正确性和执行效率,及时改正程序中的错误。

    图6 在线教学平台

图6 在线教学平台

上图所示,通过该平台能够开展包括学生管理、教学材料管理等课程信息管理;进行在线作业获取、即时评判、详细评判信息获取、作业查重等作业管理功能:组织在线考试、实时监控、即时评判、考试查重等功能;提供在线答疑的考试管理课程论坛功能;通过该系统能实现对学生课后学习情况、学习行为进行(包括作业情况、考试情况、答疑情况数据)等进行过程监控与数据分析,并反馈至课堂教学,为形成闭环教学提供支持。

因此充分利用在线教学平台功能,有助于线上教学工作的有效展开。如通过分析每周学习情况反馈、每周作业完成情况等,及时找出学习存在困难或某种原因导致作业完成不佳的同学,针对性的帮扶或督促;利用平台作业查重功能,及时发现参考他人作业的情况,及时提醒同学们独立完成作业。

现代通讯技术 助力线上多重互动

线上教学互动的展开,为教师之间、师生之间、生生之间交流互动提供了良好的途径。

为了不断的改进线上教学,教师利用微信、腾讯会议等形式进行沟通和集体备课;一般情况下,教师每周通过微信协调课程进度、开展教学疑点讨论、学生学习情况调查问卷设计等,重大事项则通过腾讯会议在线讨论。

图7 3月29日针对学生学习情况反馈的讨论

图7 3月29日针对学生学习情况反馈的讨论

为了解决学生学习中遇到的困难,除了提供教学平台上在线答疑外,还利用微信、电话、腾讯会议、腾讯课堂等多手段答疑。多种在线答疑手段的使用,使得学生在线学习时遇到问题时能及时得到指导,这是传统教学手段所不具备的。

图8 教学平台答疑

图8 教学平台答疑

图9 微信平台答疑

图9 微信平台答疑

此外,为了弥补在线教学的沟通交互不足,助教们录制视频讲解作业,方便学生观看。如针对部分学生在做编程作业时存在解题思路不清晰,以及不知如何将思路转化为代码实现等具体问题,助教们从第2次作业开始,为每道作业编程题录制了相关讲解视频,并放在腾讯课堂上方便学生观看。

图10 第3次作业某题讲解截屏

图10 第3次作业某题讲解截屏

学习效果从已关闭的第2次作业完成情况统计分析来看,某班89.7%学生作业得分超过70分(满分120分),78%以上作业得分超过100分(满分120分),与上届学生同期作业完成情况基本相同。

图11 某班第2次作业完成情况

图11 某班第2次作业完成情况

小结

疫情突袭,使得传统课堂教学短期内无法实现,为保障教学进度的正常进行,课程教师积极开展线上教学,利用已有教学及资源优势,并不断创新,推动线上教学实践,开展阶段性教学总结与分析,实现课程持续改进,力争在一流本科课程建设方面取得进展。

(审核:曹庆华)

编辑:贾爱平

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