公安院校数据结构课程混合式教学改革探索_王佳慧.pdf

2023 年 1 月 辽 宁 警 察 学 院 学 报 Jan.2023 第 1 期(总第 137 期)JOURNAL OF LIAONING POLICE COLLEGE No.1(Ser.No.137)公安院校数据结构课程混合式教学改革探索 王佳慧 （新疆警察学院 信息安全工程系,新疆 乌鲁木齐 830000）摘摘 要：要：在后疫情时代，混合式教学已逐步成为高校教学的新常态。运用混合式教学模式对课程进行教学改革，具有重要的现实意义。聚焦鲜有研究的公安院校数据结构课程，针对课时设置偏少、学生编程基础薄弱、教学内容中前沿知识不足、学生学习主动性有待加强等教学痛点，提出“以学生为主体，以教师为主导”的混合式教学模式。将混合式教学的实施过程分为课前、课中和课后三个阶段，并通过科学划分教学内容，灵活运用教学方法，有效引入前沿知识，巧妙利用思维导图等多种手段，使课堂始终保持鲜活状态，实现教学相长。关键词：关键词：数据结构；混合式教学；公安院校；教学改革 中图分类号：中图分类号：D631.15 文献标识码：文献标识码：A 文章编号：文章编号：2096-0727(2023)01-0111-05 一、引 言 收稿日期：2022-11-20 作者简介：王佳慧（1992），女，新疆哈密人，讲师，硕士。研究方向：网络舆情，自然语言处理。基金项目：新疆维吾尔自治区社会科学基金项目“基于人工智技术的新疆重大网络舆情信息挖掘与预警研究”(21BTJ070)；新疆警察学院校级课题“基于深度学习的网络舆情情感分析研究”(2021JYYYCXYB17)；新疆警察学院教育教学研究和改革项目“双万计划背景下混合式教学模式研究与实践以数据结构课程为例”(JG2022108)。随着互联网时代的来临，将现代信息技术和教育教学紧密融合的智慧教育已步入发展的快车道。混合式教学作为实现智慧教育的一种重要模式，在各个高校得到大力推行。尤其是经过2020 年以来大规模在线教学的实践，混合式教学已逐步成为高校教学的新常态。在后疫情时代，如何运用好混合式教学模式，提高教学质量，是每个高校教师应该思考和研究的问题。目前，已有很多教师针对“如何在数据结构课程中开展混合式教学”的问题开展研究，并取得了一定的成果。戴成秋1提出了基于MOOC+SPOC的混合式教学思路，探讨了数据结构课程的线上线下教学环节设计、教学效果评估与总结等问题。崔洪振等人2结合数据结构的教学现状，从教学目标、学习目标、教学过程中的教学管理、线上线下教学内容四个方面对数据结构混合式教学进行了研究。何秋红等人3将问题驱动法融入线上线下混合教学中，把问题解决作为课堂教学的抓手，激发学生的求知欲，提高学生的课堂参与度。何丽等人4提出了数据结构线上线下混合式教学的实施框架，将教学实施过程分为教学准备、知识构建、知识应用与创新、评价与反思四个环节，并在此基础上构建了包括知识层次、能力层次和素质层次的学习效果评价指标体系。乔国荣5利用超星平台实现了数据结构课程的线上线下混合式教学，并且将动画教学、翻转课堂等多种教学手段引入混合式教学过程，提升教学效果。通过梳理上述研究可以发现：目前，关于数据结构课程混合式教学的研究大多是面向非行业院校的，面向行业院校尤其是公安院校的研究非常少。针对这种情况，本文聚焦公安院校的数据结构课程，对当前教学中存在的痛点进111 辽宁警察学院学报 2023 年第 1 期 行分析，提出适用于公安院校数据结构课程的混合式教学模式。二、公安院校数据结构课程教学痛点 数据结构作为公安院校网络安全与执法专业的核心课程，在整个课程体系中起着承上启下的作用。通过数据结构课程的学习，学生的程序设计能力以及分析问题、解决问题的能力能够得到进一步提升。结合以往的教学经验以及数据结构教学研究的相关文献，发现目前公安院校的数据结构课程教学中存在三个方面的教学痛点。（一）课程知识丰富，而课时设置偏少 公安院校的人才培养目标不同于普通院校，它要求学生既要具备过硬的专业能力，还要具备良好的警察职业素养。因此，网络安全与执法专业的学生除了要学习数据结构、计算机网络等专业基础课，还要学习公安学基础理论、刑事诉讼法等公安基础课。这导致很多公安院校不得不压缩数据结构等专业课程的课时，来确保人才培养目标顺利实现。部分院校数据结构课程的课时设置情况见表 1。表 1 数据结构课程的课时设置情况 学校名称 总课时理论课时 实践课时中国人民公安大学 64 52 12 中国人民警察大学 32 24 8 新疆警察学院 54 40 14 云南警官学院 54 36 18 江苏警官学院 51 37 14 浙江警察学院 48 34 14 四川警察学院6 48 36 12 上海理工大学7 64 48 16 重庆师范大学 96 64 32 洛阳理工学院8 72 56 16 从表 1 中可以看出，公安院校数据结构课程的课时数普遍偏低。数据结构课程所涉及的知识复杂且抽象，课程中包括大量的概念与算法。教师想要完整细致地讲授完课程中的所有知识，需要大量的课时作为支撑。压缩数据结构课程的课时很容易造成教师为了追赶教学进度，降低教学内容深度与难度的情况。（二）学生编程基础薄弱，学习中存在畏难心理 程序设计类课程是数据结构课程的先修课。在学习数据结构课程之前，必须先掌握一门编程语言。以笔者所在的新疆警察学院为例：C 语言程序设计课程开设在第二学期，数据结构课程开设在第三学期，Python 程序设计课程也开设在第三学期。因此，教师通常会选择使用 C 语言来描述数据结构。C 语言程序设计课程中的指针、结构体等知识，会在数据结构课程中频繁出现，这些知识对于理解和掌握各类数据结构及其算法至关重要。很多学生的编程基础薄弱，对于指针、结构体等知识的理解还浮于表面。这直接导致了他们跟不上教师的授课进度，看不懂课程中的算法，对数据结构课程逐渐产生了畏难心理和排斥心理。（三）教学内容中前沿知识不足，学生学习主动性有待加强 学习兴趣是学习动机中最活跃、最重要的部分。如果学生对某门课程有浓厚的兴趣，他就会有强烈的学习动机。这种学习动机会持续地引领他专注于知识，学习效果自然也会得到提升。相比于枯燥抽象的概念与算法，学生对前沿知识更感兴趣。数据结构作为一门专业核心课程，其中很多内容和学科前沿知识都有关联。但目前，无论是数据结构课程的教材中，还是很多教师的教学内容中，涉及到的学科前沿知识都比较少。这在一定程度上导致了学生的学习兴趣不足，学习的积极性和主动性不高。有很多学生认为数据结构课程所学的都是基础知识，在未来的公安工作中用不到，所以没必要投入太多精力去学习。三、公安院校数据结构课程混合式教学实施过程 本文选择使用雨课堂平台实现数据结构课程的混合式教学。混合式教学将线下传统课堂教学和线上网络教学的优势充分结合，在教学中既 112 王佳慧：公安院校数据结构课程混合式教学改革探索 发挥教师引导、启发、监控的主导作用，又发挥学生的主动性、积极性与创造性。数据结构混合式教学的实施过程主要分为课前、课中和课后三个阶段。（一）课前阶段 教师利用雨课堂发布本次预习任务的清单，给学生推送相应的慕课视频和预习自测题。学生按照预习任务清单，在平台上观看慕课视频，完成预习自测，将预习中遇到的问题通过平台及时地反馈给教师。教师可以针对学生提出的问题进行线上答疑，并依据雨课堂中的预习数据和学生提出的问题，进行学情分析，实现精准备课。（二）课中阶段 教师可以利用雨课堂的随机点名功能和弹幕投屏功能，和学生进行实时互动，调动学生参与课堂的积极性，促进课堂的有效交流。教师还可以利用雨课堂的限时测试功能，在讲解完某个知识点后，将关联的测试题推送给学生，要求学生在手机端限时完成。这种“随时讲，随时测”的教学方式既能检测学生对当前所学知识的掌握程度，还能让学生注意力更集中。（三）课后阶段 教师利用雨课堂推送本节课的作业。雨课堂支持客观题、主观题、投票题等多种题型，基本可以满足不同作业的需求。学生完成作业后，教师可以直接在线上进行批改。对于本节课没有掌握的知识和作业中存在的问题，学生可以通过平台向教师进行提问反馈。教师在线上进行答疑，实现对学生的个性化辅导。除此之外，教师还可以利用雨课堂记录的课前、课中、课后三个阶段的学习数据，了解学生的学习情况，进行教学反思，总结本次教学中的经验与不足。四、公安院校数据结构课程混合式教学实施要点 为解决公安院校数据结构课程中的教学痛点，切实提高数据结构课程的教学质量和学生学习的主动性，在教学实施过程中应把握以下四个要点。（一）科学划分教学内容 在传统的教学模式下，课前、课中、课后三个阶段面对的教学内容是相同的，三者是重复关系。学生通过不断重复地学习来加深对知识的理解。而在混合式教学模式下，这三个阶段面对的教学内容是不同的，它们共同构成了传统教学模式下的课堂教学内容，三者是互补关系9。因此，开展混合式教学能够有效延展教学课时，扩展教学内容，解决数据结构课程课时设置偏少的问题。在开展混合式教学前，教师必须对教学内容进行梳理，结合教学目标、知识的难易程度以及学情分析，把教学内容科学合理地划分到课前、课中和课后三个阶段。在划分数据结构课程的教学内容时应当注意以下两点：1.指针、结构体等知识的复习应安排课前阶段。面对学生编程基础薄弱，影响数据结构课程学习的问题，很多教师提出利用部分课时对 C 语言中的相关知识进行复习。但目前公安院校数据结构课程的课时已经被压缩，再利用部分课时去复习 C 语言，会严重影响数据结构课程的授课进度。因此，C 语言的复习应放在课前阶段进行。教师可以在开课前，对学生进行 C 语言编程能力的测试，了解学生的学习情况。根据测试结果，制定差异化的复习方案，让学生在课前阶段有选择性地进行复习。2.从课前到课中，课中到课后，教学内容应当层层递进。教师在课前设置预习任务时，要充分考虑学生的认知水平和学生完成预习任务所需要的时间。预习任务中涉及的教学内容要以简单的基础知识为主。预习任务中的慕课视频，以1 到 3 个为宜。预习任务中的检测题目难度要适中，要让学生能够在预习的过程中获得一些“成就感”。教师在设置课堂教学内容时，要充分考虑学生的预习反馈情况。学生通过课前预习掌握了的知识，教师没有必要再在课堂上进行重复讲授。学生通过课前预习没有掌握的知识，教师必须要将其纳入课堂教学，进行着重讲解。除此之外，课堂教学内容还要有一定的深度和挑战性。增加课堂教学内容的深度和挑战性，能够帮助学生加深对知识的理解，激发学生的创新热情。教师在布置课后作业时，要注意作业形式的多样化，可以多布置一些“开放性”作业，通过作业去引导学生进行更深层次学习。113 辽宁警察学院学报 2023 年第 1 期（二）灵活运用教学方法 我国著名教育家叶圣陶先生曾说过：“教学有法，但无定法，贵在得法。”在选择教学方法时必须要遵循教学目标和教学规律，但不必拘泥于某种特定的教学方法。能够达到好的教学效果，并且适合学生，就是好的教学方法。在数据结构课程的教学过程中，教师应当结合教学内容和学生的实际情况，灵活地运用多种教学方法，充分发挥不同教学方法的优势，使教学更具有针对性，教学效果更加显著。例如：（1）演示教学法。教师在讲解“栈”的特点时，利用益智玩具实物“汉诺塔”，直观地展示栈“先进后出”的特点；在讲解各种数据结构的基本算法时，利用VisuAlgo 等算法可视化网站，演示算法的执行过程，相比于文字和代码，将算法的执行过程以可视化的形式展示出来，更有利于学生理解算法的逻辑。（2）比较教学法。在数据结构课程中，每种数据结构之间都存在一定的联系。教师可以把这些存在联系的数据结构放在一起，引导学生通过比较思维，概括这些数据结构之间的相同点和不同点。通过比较让学生更好地把握、辨识、理解不同的数据结构。（三）有效引入前沿知识 将学术研究、科技发展前沿成果引入数据结构课程，是提升课程深度和挑战度、增加课堂趣味性、激发学生学习兴趣的必要手段，也是推进“科技强警”战略，培养学生创新能力的重要举措。教师在教学中引入前沿知识时，要发挥学生主动探究学习的能力，注重前沿