基于PDCA闭环的混合式教...——以《数据结构》课程为例_赵海霞.pdf

信息化与计算机教育本栏目责任编辑：王力Computer Knowledge and Technology电脑知识与技术第19卷第3期(2023年1月）第19卷第3期(2023年1月）基于PDCA闭环的混合式教学模式的探索以 数据结构 课程为例赵海霞（华东交通大学 信息学院，江西 南昌 330013)摘要：为促进高校双一流课程建设，以数据结构课程为例，探讨目前教学存在的问题，把PDCA 循环原理中的计划、执行、检查、处理四个环节融入教学，建立一种基于PDCA闭环模型的混合式教学模式，实现具有专业特色的互动模式，提升教学质量。关键词：PDCA闭环；混合式教学；教学模式；数据结构中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1009-3044(2023)03-0175-03开放科学（资源服务）标识码(OSID)：1 引言2020年在线教学是当时全国各大高校教学工作能够顺利开展的主渠道，同时在线教学的快速发展也引发了人们对传统教学模式革新的新思考。目前在线教学从当初的“新鲜感”逐步走向“常态化”，“互联网+教育”技术的在线教学成为中国高等教育和世界高等教育的重要发展方向。国家层面也在大力支持线上线下双向融合的混合式教育，而且线上线下混合式课程是教育部具体推荐的五种课程类型之一，近几年来，各大高校一直在积极探索线上线下相互融合的混合式教学模式。何可抗教授最早对混合式教学模式做了系统的概括1；王璐研究了混合课程中学生深度学习影响因素2；罗映红的对高校混合式教学模式构建与实践进行深度探索3等；混合式教学的核心是实现“线上”与“线下”教学的有效对接与融合4。混合式教育倡导以学生的个性化学习和终身发展为中心，将传统课堂面对面学习与学生的在线自主学习相结合，将以教师为中心的填鸭式教学，逐步改变为以学生为中心、教师引导学生带着问题去学习。这种教学模式使得教学内容更加开放和全面，教学形式更加灵活和多样，师生互动更加深入和有效；这种教学模式不但有利于激发学生学习的主动性、培养学生的自主学习能力、促进师生之间、生生之间的互动交流，同时也拓展了教学的时间和空间维度，更利于全面跟踪分析学生学习过程及效果，实现教育的智能化、精准化、个性化。这种多元化的教学模式，目前已成为很多高校课程教学改革的热点。2 PDCA循环原理PDCA(Plan-DoCheckAct)循环原理是由美国著名管理专家戴明博士将其应用到质量领域，所以也称为“戴明环”5。PDCA是一个持续改进模型，分为四个阶段，即计划(Plan)：确定某一行动或某一系列行动的方案，包括总体方针和具体目标的确立以及活动规划的制定；执行(Do)：任务展开，按照计划去组织实施计划的内容；检查(Check/Study)：检查执行情况，对过程中的关键点和最终结果进行检查，“计划执行得怎么样？有没有达到预期的效果或要求？”等，总结执行的效果，找出存在的问题；处理(Act)：对检查的结果进行处理与纠正。对成功的经验要加以肯定，并给予模式化或者标准化以适当推广；对于失败的教训要加以总结纠正，避免重现，并确定新的目标，把这一轮未解决的问题放到下一个PDCA循环。PDCA的思想可以追溯到科学方法，本质上是一种探索学习的循环。PDCA循环是阶梯式上升，四个阶段循环反复地持续改进与不断学习，对于成功的经验加以肯定和适当推广。对于失败的教训进行总结，将未解决的问题放到下一个PDCA循环，犹如在爬“楼梯”。每经过一次循环，一些问题就会得到解决，质量水平就会提高到新的高度，就有了新的更高的目标，在新的基础上继续PDCA循环。如此循环运行，使得质量不断的达到新的高度。如图1所示。PDCA质量环被证明可以构建一种目标清晰明确、“环环相套”的任务达成模式和“环环相扣”的任务收稿日期：2022-06-25基金项目：江西省教学改革项目，工程教育认证背景下基于大概念的STEM项目式教学改革研究以 人工智能 课程为例(JXJG-21-5-39)；华东交通大学课堂教学改革项目，工程认证背景下面向智慧交通的 人工智能导论 课程教学改革研究(1103621063)作者简介：赵海霞(1977)，女，河南省许昌市人，讲师，硕士研究生，主要研究方向为人工智能、图像处理。E-mail：http：/Tel：+86-551-65690963 65690964ISSN 1009-3044Computer Knowledge and Technology电脑知识与技术Vol.19,No.3,January2023175DOI:10.14004/ki.ckt.2023.0111本栏目责任编辑：王力信息化与计算机教育Computer Knowledge and Technology电脑知识与技术第19卷第3期(2023年1月）第19卷第3期(2023年1月）保障机制6-7。将PDCA质量环的概念引入数据结构的课程教学中，利用计划、执行、检查和处理的四个阶段，完成课程教学的制定、实施、检查和总结，从而提升课堂教学质量水平。3 数据结构课程的教学现状数据结构 是计算机专业的一门重要的必修的专业课，也是一门理论与工程实践密切结合的综合性课程。ACM/IEEE CC-2004将它列为专业核心课程之首。该课程涉及算法、逻辑思维，学习难度较高。本课程上承“计算机导论”与语言课程，下启“算法分析与设计”，是本科教学的重中之重。数据结构的主要教学内容：各种数据结构的基本概念，各种数据结构的逻辑特性，各种数据结构的存储表示方法，在各种数据结构基础上的算法设计与描述，并理解和掌握对算法性能进行分析的方法以及分析结果。数据结构课程的学习目标是使学生学会数据的组织方法和现实世界问题在计算机内部的表示方法，并能根据问题的应用背景，选择合适的数据结构，从而培养学生高级程序设计技能。因此数据结构课程的目标除了对知识技能的培养，还有对学生综合能力如实际工程能力和团队精神的培养。但传统的教学方式大都是以老师教授知识为主，知识多为灌输，学生被动接收；这种教学方式存在以下几个的问题：(1)学生遇到问题不动脑筋思考是否有其他可能的解决方案，更谈不上找到最佳的解决方案。(2)学生喜欢单打独斗，锻炼层次低，范围窄，团队意识薄弱，不能适应社会实际应用中的大规模程序开发。也限制了学生工程实践能力的培养。(3)传统数据结构课程最终的考核方式多采用以最终书面考试考核为主的考核方式，书面考试成绩占总成绩比例大，学生只要将最终的书面考试考好了，就可以顺利通过这门课。(4)该考核评价系统存在局限性，不能激发学生的潜能和提高学生的创新意识。本文依托PDCA循环理论通过计划、执行、检查、处理四个环节融入混合式的教学模式，设计并完善线上线下教学，形成完整的PDCA教学闭环。更好地改变教师的教学方式和学生的学习方式，在推动双一流专业建设背景下，让学生的学与教师的教呈现螺旋式上升，让学生乐学，会学；教师能教，善教；提高课堂教学质量，从而实现师生共同发展。4 基于PDCA闭环模型的混合式教学模式设计以 数据结构 课程为例，依托智慧树平台，将PDCA质量环理论的四个阶段融入线上线下混合式教学中，主要分为课前规划(P)阶段，课中实施(D)阶段、检查学习效果(C)阶段和教学反思(A)四个阶段，利用PDCA质量环的核心思想，为课程的教学提供了思想指导，构建基于PDCA质量环的混合式教学实施过程，如图2所示。将质量管理融入教学的全过程，对课程教学全程控制，开展混合式教学，互相促进，形成闭环。图2 基于PDCA闭环的混合式教学实施过程4.1 课前规划阶段(P)课前线上导学课前阶段是混合式教学质量提高的第一个阶段，在这个阶段根据课程特点和分析学生的学习情况，先确定教学大纲和目标，重构教学内容，确定教学的重点和难点，设计合适的教学活动。利用智慧树平台发布，将每个知识点录制成微课，提供线上学习资源。教师在上课之前发布线上教学活动，明确章节的学习目标、学习任务清单、课程内容导学（本节课程重难点、思维导图）、推送相关的教学资源(PPT课件、视频、讨论题、测试题等）和评价标准，引导学生完成学习任务，并对讨论题和测试题的解答。学生通过线上查阅学习任务后，制定个人学习计划，明确活动目标，在智慧树平台上观看网上教学资源，利用网络自主检索，对讨论题和测试题的自我检测，完成线上学习任务清单。4.2 课中实施阶段(D)课中线下探究课中教学实施阶段，基于OBE理念“学生中心、成果导向”的教学理念，引导学生实现知识的消化和提升，这个阶段教学活动分为以下三个阶段。1)知识学习：教师根据线上学生学习掌握的情况，设计线下课堂教学活动。在线下课堂中。采用案例教学、主题讨论、引导示范等教学方式，解答线上学习的遗留的共性问题和难点问题。通过提问、抢答、师生讨论和生生小组讨论等形式诊断并纠正错误认知，并把本节的重点难点正确理解和学习。2)自我测试：完成知识任务点拨和分析学习后，利用智慧树平台的线下课堂工具，对学生进行10-15分钟头脑风暴，包括70分的基础测试题和30分的拓展思考题。设置达标标准为85分，未过关者课后须重图1 PDCA阶梯式提升过程176信息化与计算机教育本栏目责任编辑：王力Computer Knowledge and Technology电脑知识与技术第19卷第3期(2023年1月）第19卷第3期(2023年1月）修线上视频资源学习。通过自我检查督促学生必须有效的完成课前的自主学习和课中知识学习，而不是敷衍了事的学习。3)知识总结：在本节课结束前20分钟，在学生积极参与完成线下课堂阶段教学后，对小组或个人点评测试结果、答疑、修改完善作业，并引导学生对本节内容进行归纳总结，形成总结性文档。学生可以在课堂上展示个人或小组合作的学习成果、开展同学间经验交流，对个人的自我评价总结，协助完成课堂教学活动，完成自我测试，最终对知识进一步归纳分析。4.3 检查学习效果阶段(C)效果检查教学效果检查主要是通过学生的线上线下的学习效果和教学评价来进行。线上线下的学习中，时刻关注学生每一阶段的能力提升，进行纵向比较，同时建立多维度、全过程、多样化考核评价。每节课可以通过线上的学习进度、单元测试、单元作业、讨论区的回答问题；线下的签到、抢答、课堂互动讨论、随堂测试、作业展示情况以及拓展任务等学情分析，检查学习效果和学习反思。再加上期中测试、期末的测试等总结性评价。及时掌握分析学生的知识掌握情况。教学评价通过教务系统的网上评教的反馈结果和教师的教学活动为依据，检查教学活动设计的合理性。4.4 教学反思阶段(A)课后反思根据智慧树平台上的线上数据分析和线下学生课堂反馈情况，再加上期末测试的成绩，分析在教学和学习过程中师生存在的各种未解决的问题，反思混合式教学中存在的问题和形成的主要原因，根据教学目标和教学重难点的掌握情况，总结并反思。把成功的经验方法总结为教学模板，在下一轮的教学过程中作为教学资源学习标准，对于每一节课、每一章节、每一学期结束后，及时反思在教学过程中师生出现的问题，作为课程教学持续改进的依据，进一步诊断和解决问题并转入下一个PDCA循环，持续改进。4.5 学习结果对比教学实践证明，将PDCA的理念引入数据结构课程的教学，在依托智慧树平台上开展线上线下的混合式教学，可以有效地提高学生的学习效率和课程达成的效果。下表1是基于PDCA闭环模型的混合式教学模式前后的课程教学目标达成度的对比。表1 课程目标达成度计算结果的对比课程教学目标目标1目标2目标3目标4传统教学的达成度68.97%70.24%68.28%78.73%混合式教学的达成度86.17%83.93%70.65%90.00%从表中可知，基于PDCA闭环模型的混合式教学不仅高质量完成了教学任务，同时又能激发学生的主观能动性，确保学生学习效果。5 基于PDCA闭环模型的混合式教学的特色针对数据结构课程庞大的知识体系和有限的学时数之间的矛盾，传统教学方法的乏味和学生对新型教学方法的需求之间的矛盾，融合了PDCA质量环和线上线下混合式教学，彻底突破传统教学模式。既强调教师不可或缺的指导作用，又保证知识体系传递的效率，同时也充分发