线上线下混合式教学模式在数据结构课程中的探索和应用

摘要：随着信息技术的快速发展，线上线下混合式教学模式已成为一种新型的教学模式。文章以数据结构课程为例，探索和应用线上线下混合式教学模式，旨在提高学生的学习自主性，促进师生之间的交流和互动，全面提高教学质量。

关键词：混合式教学模式；BOPPPS教学模式；学习通；问卷星

一、引言

在大数据、云计算、人工智能等技术的推动下，传统的以教师为中心、课堂讲授为主的教学模式已经无法满足当今学生的学习需求。为了更好地培养学生的综合素质和创新能力，教师在探索能够适应学生学习需求的新教学模式。

数据结构作为计算机科学的核心课程，其教学质量直接影响学生专业素养的形成。因此，如何创新数据结构课程的教学模式，成为教育界关注的焦点。在这样的背景下，线上线下混合式教学模式应运而生，它结合了线上教学和线下教学的优点，为数据结构课程的教学提供了新的方向。线上教学具有灵活性、个性化、时空无限制等优点，线下教学则强调实践性、互动性和深度思考。通过线上线下混合式教学模式，学生可以在课前预习、课中讨论、课后复习等环节获得更加丰富、多样和高效的学习体验。

二、数据结构课程的特点

数据结构课程是东莞城市学院的软件工程、计算机科学与技术、大数据等相关专业的核心必修课程，它以离散数学、计算机概论、程序设计基础等先修课程为基础，为后续的计算机网络、操作系统、数据库系统原理与应用等课程的学习打下基础。课程教学内容以常见的数据结构类型为核心，如线性结构、树形结构、图形结构等，并对各数据结构的基本操作进行重点讲解。教师以逻辑结构和存储结构为基础，着重培养学生的算法设计和分析能力，使其能够灵活运用数据结构解决实际问题。

三、数据结构教学现状分析

近年来，教育部积极推动新工科的发展。对计算机专业而言，数据结构作为基础课程，传统教学模式已经无法满足新工科背景下的需求。另外，东莞城市学院学生的基础相对薄弱，学习过程中缺少主动性，课堂教学存在以下问题。

（一）理论性强，内容抽象，学生理解不透彻

数据结构课程涉及面广，包括线性表、栈和队列、串、数组和广义表、树、图等大量的基本概念，以及插入、删除、查找、排序等一些算法的基本思想，知识点涉及较多，且课程内容抽象，基本围绕数学模型及其基本运算展开，学生不容易理解。很多学生对数据结构所学概念不清晰，内容理解不透彻，所学的知识没有融会贯通，导致在学习中感觉困难重重，特别是对一些复杂的算法设计，学生更是无从下手，从而产生畏惧学习的心理。

（二）“灌输式”教学，无法调动学生的学习积极性

在数据结构的教学中，东莞城市学院大部分教师采用传统的“灌输式”教学，即教师讲、学生听，学生需要在较短的时间内掌握大量的知识。对于东莞城市学院计算机专业的学生而言，学习重点是灵活应用和创新各种算法，而不是单纯地记忆知识。由于教学忽视了获取知识的过程，不仅难以调动学生的学习积极性，而且难以培养学生的创造性。所以说，传统的“灌输式”教学虽然具有“短平快”的特点，但容易出现囫囵吞枣的情况。

（三）理论与实践脱节，无法培养学生实践能力

教师过分强调理论知识的阐述，往往忽视实际运用的重要性，致使学生没有真正了解这些知识，不能将所学的理论知识有效运用于实际操作中。另外，在上机课中，学生只是机械地编写代码进行模拟，缺乏针对具体问题的实践验证，难以提高知识应用能力和问题解决能力。

四、线上线下混合式教学模式的实践

为了增强数据结构课程的教学效果，满足学生的学习需求，教学团队精心整合教学资料，建设丰富的线上资源，并融合线上线下混合式教学模式。

（一）线上资源的建设

教学团队系统梳理了线上教学内容，明确了各个课程知识点的录制需求，并积极组织团队成员进行录制工作，最终成功录制了15个知识点视频和8个上机实验视频，总时长为312分钟。团队从教学内容、知识点整理、重点和难点梳理、课件美观等角度出发，精心设计了课件，使课件内容更丰富、更完整、更准确，编排更美观、更易读，对提高学生的学习效率具有很大的帮助。

教学团队认真编写了32个教案，这些教案不仅注重培养学生的知识技能，还融入思政元素，旨在培养学生的理想信念、价值取向、政治信念、社会责任感。为了帮助学生巩固知识点，教学团队还精选了多个经典题型，建立了包含132题的课程题库；通过网上测试、作业提交、批改等功能，密切关注并把控学生的学习进度和效果；建立课程交流群，鼓励学生与教师互动合作，营造积极的学习氛围。此外，教学团队在超星学习通平台上传了丰富的教学资源，让学生在任何时间和地点都能学习。

（二）线上线下相融合

结合数据结构的特点和东莞城市学院学生的实际情况，教师采用BOPPPS教学模式重构课堂教学。教师通过超星学习通平台，将教学分为课前、课中、课后三个模块，旨在增强师生的互动，调动学生参与课堂教学的积极性。教学流程如图1所示。

课前，教师通过超星学习通平台发布学习视频和任务要求，学生观看在线教学视频，不仅能强化责任意识，还能自主学习并掌握相关的理论知识。在实际课堂教学中，教师采用BOPPPS教学模式，该教学模式包括导入（Bridge-in）、目标（Objective）、前测（Pre-assessment）、参与式学习（Participatory Learning）、后测（Post Assessment）和总结（Summary）六大教学基本要素。

第一，导入。教师可以采用案例或提问的方式，引出课程内容。例如，教师展示一张公园的图片，引导学生思考：“如果从大门口出发，去参观每一个景点，我们怎么走才能把所有景点都参观一遍，并且没有重复参观。”最后引出图遍历。

第二，目标。教师向学生明确教学目标，包括知识目标、能力目标和素质目标。例如，图遍历的教学目标，使得学生熟练掌握图的深度优先和广度优先遍历的性质与方法，能够灵活运用遍历算法，处理各种图的应用场景，并在学习过程中不断提高学生的逻辑思维和分析问题的能力。

第三，前测。教师通过测试、提问等活动，根据课前视频学习，对学生预习情况进行综合评估，进而对教学过程进行调整和完善。例如，教师根据图遍历的定义，询问学生：“我们应该遵循什么样的规则来进行遍历呢？”如果学生回答深度优先搜索和广度优先搜索，说明学生有进行课前视频学习，对图遍历的知识掌握得比较好，教师可以直接对图遍历的两种规则进行深入教学。如果学生回答不出来，说明学生没有进行课前视频学习，那么教师要先讲解图遍历的定义。

第四，参与式学习。教师要以学生为中心，充分调动学生的学习积极性。例如，教师先详细讲解深度优先搜索的原理，解释它是如何遍历图。接下来，教师邀请一个学生上台，阐述基于邻接表结构的深度优先搜索算法实现。学生解释如何通过第一个指针参数找到给定顶点的第一个邻接点，并检查这个邻接点是否已被访问过。如果邻接点存在且未被访问，则递归调用深度优先搜索算法。对于已访问过的顶点，学生可以通过下一个指针参数继续寻找该顶点的下一个邻接点。随后，另一个学生也来分享基于邻接矩阵结构的深度优先搜索算法。学生解释在查找第一个邻接点和下一个邻接点时，如何遍历给定顶点所在的行，并检查哪一列的值非零且对应的顶点未被访问过。一旦找到这样的邻接点，就递归调用深度优先搜索算法。最后，教师总结，强调邻接矩阵和邻接表是两种不同的图存储结构，它们在深度优先搜索算法中的实现方式也有所不同。在实际应用中，学生应坚持“一切从实际出发”的原则，根据问题的具体需求和图的特性，选择适合的存储结构来编写高效的深度优先搜索算法。此外，针对实际需要的课程内容，教师灵活安排了课堂练习环节。例如，教师给出一个图的邻接表结构，要求学生讨论并编写从顶点3出发的深度优先搜索序列，答题结果如图2所示。

第五，后测。为了评估学生在本次课程中的学习效果，教师可以根据课堂内容的类型和特点，采用多种考核方式。例如，对于深度优先搜索DFS算法的算法分析，教师采用分组讨论的形式，鼓励学生深入探究算法原理，并将讨论结果通过大屏幕展示出来，如包含回溯、时间复杂度等关键词。

第六，总结。教师通过思维导图等方式，归纳教学内容，突出重点和难点，帮助学生形成一张层次分明的知识网络。

课后，教师通过超星学习通平台发布作业，学生可以借助平台回顾自己所学的内容，完成相关作业。同时，教师通过批改作业，发现存在的问题并加以巩固，及时给学生指导课堂上讲授的知识。

五、项目实践运行情况分析

经过教学模式的改革，学生学习的积极性和主动性得到了显著提高。这一变化不仅使得期末综合成绩的优秀率有所提高，而且增强了学生的编程思维，提高了学生的编程能力和团队协作精神。通过对比表1的成绩数据，笔者发现数据结构课程的及格率和优秀率均有明显提高。

通过问卷星对本次线上线下混合式教学模式进行了深度调研，结果显示，有20.99%的学生偏爱线上教学模式，18.52%的学生更倾向于线下教学模式，高达60.49%的学生则明确表示喜欢线上线下混合式教学模式。这种教学模式已经取得了显著的教学效果，并获得学生的良好评价。以调研结果为依据，笔者后续将对线上线下混合式教学模式进行优化。

六、总结

作为计算机专业的核心必修课程，数据结构的重要性日益凸显。为了适应这种变革，采用线上线下混合式教学模式已经成为一种趋势，并在课程改革过程中取得了显著的成绩。

参考文献：

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基金项目：2023—2024学年东莞城市学院高等教育教学改革一般项目“数据结构课程的线上线下混合教学模式的创新与实践探索”，项目编号：2023yjjg020。

（作者单位：东莞城市学院）