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1、?算法與數(shù)據(jù)結構?線上線下混合模式的教學設計與實踐 摘要：一直以來，學生普遍認為?數(shù)據(jù)結構與算法?課程內容抽象，算法繁多且枯燥，文章提出了基于網(wǎng)絡教學平臺“線下串講、線上自測并深入自主學習的混合教學模式，教學實施過程緊密結合思政建設，其教學體系設計符合工程認證的人才培養(yǎng)目標，經(jīng)過兩個學期的教學實踐，教學效果良好。關鍵詞：算法;線上線下教學;工程認證;課程思政中圖分類號：G642文獻標志碼：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)結構?課程是培養(yǎng)學生應用數(shù)據(jù)結構根本知識以

4、及根本算法技術解決如何高效解決問題的能力訓練，解決非數(shù)值型問題的合理建模。一直以來，該課程教學實施過程中存在一些問題：比方學生普遍感覺內容抽象，學起來較為困難，對一些經(jīng)典算法比方KMP的應用價值不明確，導致深入探索主動性較弱，教學效果欠佳。也為了適應軟件工程認證的人才培養(yǎng)目標，確實到達該課程的教學實踐目的，在網(wǎng)絡教學平臺的支撐下，本文提出了“線下串講、線上自測并深入自主學習混合模式的教學方法，在理論教學、實踐教學和考核方式等方面進行了教學改革，通過調整各環(huán)節(jié)難度，增強學生的學習自信，提快樂趣，使得學習從被動轉化為主動，同時借助七平臺督學、促學、助學等，幫助學生提高學習成效。一、混合教學模式的教

5、學設計針對傳統(tǒng)教學中存在的問題，結合工程認證人才培養(yǎng)目標，充分應用學校提供的網(wǎng)絡教學平臺進行課程建設，深入開展線上線下相結合的混合式教學模式。課前學生登錄學習平臺，根據(jù)提供的教學資源進行預習;線下課堂教師從根底理論到實際應用進行串講，課后通過教學平臺完成個人自我評測，配套的實驗，從實驗步驟到實驗內容都進行了優(yōu)化，其過程根據(jù)個人情況進行實踐拓展，組織學生組隊比賽等模式進一步激發(fā)深入學習的自主性。通過課上、課下，線上、線下的協(xié)同學習，全面提升學生的學習積極性，以求理論與實踐相統(tǒng)一。一網(wǎng)絡教學平臺建設1.電子教案：將課程教材配套的完整ppt分享于平臺，以供學生預習、復習。2.經(jīng)典視頻：選擇性的將復雜

6、、經(jīng)典的算法及其應用的講解案例錄制視頻共享在平臺，以供學生反復揣摩。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，到達抽象概念生動新穎的效果，同時對動畫的步驟進行分解，完成其代碼編寫，以求設計到編碼的轉化的直觀化。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，在限制的時間內完成，盡量防止知識掌握的滯后性;為了適當控制應付抄襲，那么在限制時候到達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，并串講相關知識體系，到達復習及穩(wěn)固的目的。5.平臺輔導：鼓勵學生利用平臺提問，教師及時輔導，共性的復雜問題那么選擇線

7、下課堂內統(tǒng)一評講，學習期間學生提的問題越多，平時分的積分就越高，以此促進學習的主動性。二實踐教學為了加強理論緊密聯(lián)系實踐，教學實施過程中應配置適當?shù)膶嶒炄蝿眨ＷC根本數(shù)據(jù)結構的應用以及根本算法的滲透，到達其課程教學實踐目的。?算法與數(shù)據(jù)結構?課程傳統(tǒng)實踐教學存在如下問題：邏輯結構到存儲結構、算法設計到編碼實現(xiàn)需要扎實的編程根底以及理論知識，其過程相對復雜，學生畏難情緒嚴重;學生也剛學完C程序設計，編程能力尚待加強，特別是指針的掌握不夠直觀化，為了有效的將該課程的實踐輔助理論深入理解，我們在實踐教學方面做了如下的設計：1.優(yōu)化實驗內容：實驗內容分為驗證性到設計性兩個階梯：1驗證性：經(jīng)典數(shù)據(jù)結構和

8、根本操作的轉換為程序調試，并設計測試用例的測試，完成相應內容并撰寫完整實驗報告，該次實驗分值70分;2設計性：根據(jù)具體的應用改進數(shù)據(jù)結構或者基于現(xiàn)有數(shù)據(jù)結構設計核心算法，逐步培養(yǎng)學生的分析、設計、解決問題的能力，相應內容根據(jù)完成的情況以及報告的撰寫情況分數(shù)實驗分數(shù)、酌情提升。2.弱化實驗中設計到程序的轉化。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)結構的表示、數(shù)據(jù)的構建驗證操作實現(xiàn)的程序框架搭建好并進行評講，在此根底上學生那么可以進行專注操作以及設計性內容的編碼調試。2設計性內容的評講：通過預習完成了算法的設計，學生根據(jù)課堂的評講完成其設計的糾正，在驗證性代碼的根底上專注其核心算法的編碼

9、調試。比方基于單鏈表實現(xiàn)有序線性合并的實驗，實驗前主講教師提供了如下的程序框架：usingnamespacestd;typedefintElemType;typedefstructLNodeElemTypedata;structLNode*next;LNode，*LinkList;/存儲/先建立一個帶頭結點的單鏈表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，學生的實驗重心放在了核心算法-有序表的合并intMergeListLinkList&LA，LinkList&LB，LinkList&LC內黑體局部，杜絕傳統(tǒng)教學實驗課上花大量時間在單鏈表的構

12、建和驗證情況，扭轉了實驗課堂數(shù)據(jù)結構和C語言編程的本末倒置的情況;同時實驗中接口用引用代替指針，弱化了指針的抽象性。新的實驗模式降低了實驗難度，提高了實驗積極性，絕大局部同學都能在課堂內調試成功并驗證其算法的正確性，由此增強了學生的學習成就感，激發(fā)了學習的興趣。3.細化實驗步驟：1預習：根據(jù)任務完成數(shù)據(jù)結構的表示、所需根本操作的編碼以及核心算法設計，并相應內容填入實驗報告;2調試：根據(jù)評講訂正數(shù)據(jù)結構的表示和算法設計，學生根據(jù)已經(jīng)提供的程序框架完成核心算法的實現(xiàn)調試;3報告提交：根據(jù)調試情況以及測試情況撰寫報告，并及時提交到網(wǎng)絡教學平臺。4.課外拓展：鼓勵學習相對超前的同學參加學院的ACM訓練

13、，鼓勵學生組隊參加軟件編程比賽，進一步提高學生深入算法與數(shù)據(jù)結構的動力。5.配套課程設計：準備題量足夠的應用性問題，保證每生一題。學生需要分析建模，根據(jù)問題特性選擇適宜的數(shù)據(jù)結構，并進行核心算法設計，自行搭建程序框架并準備多組代表性測試用例驗證其算法的正確性，并自行衍生其他應用，鼓勵學生的創(chuàng)新。三理論教學1.經(jīng)典算法教學講解和根本算法設計技術相結合，比方最小生成樹衍生出貪心算法的本質，歸并、快速排序衍生分治法，串匹配的KMP算法next值的計算引入蠻力法等，課后布置相應技術的其他經(jīng)典問題，供有興趣的同學討論、設計。2.算法設計訓練秉承傳統(tǒng)的紙質設計。根據(jù)設計題目要求學生基于特定的存儲結構完成算

14、法設計，C語言的函數(shù)形式實現(xiàn)。每一題都從算法思想、算法設計、算法到函數(shù)轉換、再到完成程序的編碼層層推進，進一步訓練算法設計以及程序編碼轉換的訓練。3.啟發(fā)式教學。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，引導學生積極、主動的進行探索，通過解決實際問題引入新章節(jié)的數(shù)據(jù)結構。四改革考核方式依托網(wǎng)絡教學平臺的題庫進行課后自測、階段性考核，內容是典型數(shù)據(jù)結構和根本操作的應用以及算法設計能力考核相結合，起到階段性復習的促學作用。二、課程思政教育課程建設與思政教育同向而行，形成協(xié)同效應，堅持教書和育人相結合，既教書，更育人。依托算法在不同領域的應用案例，比方散列技術在信息平安、數(shù)據(jù)結

15、構及數(shù)據(jù)挖掘領域的應用，適當結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，在教學過程中融入思想政治教育。在點滴之間影響學生，以事服人、以情感人、以文化人，培養(yǎng)當代大學生的責任感、自豪感、榮譽感，培養(yǎng)學生成為國家有用的棟梁之才。三、課程改革符合工程認證要求從工程認證角度看，工程認證的相關標準都是來源于實踐的，即以社會需求為導向，提出的標準也是高等院校教育人才培養(yǎng)的目標，即倒推出社會對人才的具體要求以及高校學生畢業(yè)時應該具備的素質。為了滿足工程認證大環(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的各項二級指標點及課程教學目標，?算法與數(shù)據(jù)結構?的畢業(yè)指標點及課

16、程教學目標如表1?；谌缟蟽蓚€畢業(yè)指標點，該課程的傳統(tǒng)教學過程出現(xiàn)有如下問題：指標點3.1考查的是根本數(shù)據(jù)結構及常用算法的實際應用能力，考核該指標點出現(xiàn)情況不夠理想的主要原因是：學生剛剛學完?高級語言程序設計?，對C語言的編程掌握還不夠深厚的情況下，開始接著學習?算法與數(shù)據(jù)結構?方法，設計適宜的數(shù)據(jù)結構及算法解決實際問題，提高學生分析問題和解決問題的能力，包括對計算機應用領域的技術問題優(yōu)化設計方案。考核該指標點過程要求學生將數(shù)學模型和具體問題相結合，需要綜合應用課程知識進行抽象分析、設計。作為大一下的學生，剛剛建立編程概念、根本思路，直接轉入從數(shù)據(jù)結構角度對復雜問題分析、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踐儲藏缺乏導致?；谲浖こ陶J證人才培養(yǎng)目標，?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習混合模式，線下課堂通過合理組織數(shù)據(jù)，高效處理數(shù)據(jù)的典型案例引導學生針對各種實際問題準確恰當?shù)倪x出最正確數(shù)據(jù)結構與相應的算法，每一章節(jié)的課程都包含概念表述、數(shù)據(jù)模型、算法設計三層次的內容體系，同時強調數(shù)據(jù)組織方法和實現(xiàn)技術構成，保證學生對“數(shù)據(jù)結構中概念技術能有直觀理解，線上的自主測試為進一步的強化提供可行性的平臺;為了提升學生計算機技能與工程實踐能力，該混合模式圍繞工程認證標準以及工程實踐的相關要求對實踐教學環(huán)境進行了詳細的設計：1.驗證型實驗為了穩(wěn)固當前所學知

18、識點，強化學生根本理論掌握為目的設計;2.設計性實驗訓練學生選擇適宜的數(shù)據(jù)結構和算法解決相應的實際問題設計，加強學生解決問題能力的訓練;3.課程配套的專周課程設計題目以強化學生靈活運用數(shù)據(jù)結構以及根本算法設計技術進行設計，提高學生解決相對復雜的實際問題進行設計。層層推進的實踐設計逐步增強學生理論與實踐的聯(lián)系。四、教學效果為了驗證本文提出的混合模式教學的實際效果，筆者對兩個年級兩個學期的課程實施過程的學習日志進行了分析，同時對學生也進行了面談，被調查的對象是普通二本獨立學院的大數(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生，本文對同批學生的期末考核情況

19、以及課堂內實驗完成情況進行了統(tǒng)計比較。圖1中兩屆的學生參加考試的兩份期末試卷的題型、考核內容都是遵從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)計數(shù)據(jù)來看，相比于傳統(tǒng)教學，混合模式的新教學法的實施使得低分段特別是圖2統(tǒng)計了學生的實驗成績，分5個分數(shù)段的百分比評估學生課內實驗的完成情況。從圖1中可以看出，與傳統(tǒng)教學法相比，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)教學法下，90分以上學生的成績的比率5.57%，而線上+線下的混合模式下比率為40.74，這說明新的教學模式能夠激發(fā)優(yōu)秀學生的學習潛力，促進學生的學習興趣，在面談中學生強調

20、興趣是努力的最好動力，有了這層動力，課外主動學生，深入思考，甚至局部學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、結束語為了提高?算法與數(shù)據(jù)結構?課程的教學效果，本文基于網(wǎng)絡教學平臺“線下串講、線上自測并深入自主學習的混合教學模式，立足理論，深入實踐，能夠顯著地提高學生的學習成效，該課程教學實踐仍然還有其他問題值得我們進一步探究。參考文獻：【1】周艷聰，孟巍.“數(shù)據(jù)結構課程自主學習平臺構建J.現(xiàn)代信息科技，2021，302：143-145.【2】嚴蔚敏，李冬梅，吳偉民.數(shù)據(jù)結構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)新能力為導向的“數(shù)據(jù)結構與算法實踐教學體系建設J.無線互聯(lián)科技，2021，1701：83-85.基金工程：2021年4月福建工程學院“福建工程學院精品在線開放課程?算法與數(shù)據(jù)結構?編號：K2021005