1、    基于計算思維的數據結構課程教學改革探索與實踐    劉洞波 繆智文 張碧 何宏 孫亮摘  要：針對教育信息化的新形勢，分析數據結構課程教學現狀，討論計算思維與數據結構的關系，利用mooc資源開展混合教學模式的方案，對基于計算思維的數據結構課程mooc教學模式進行深入探討。關鍵詞：數據結構  計算思維  mooc  教學改革：g728                         

2、0;        ：a                         ：1672-3791（2019）06（a）-0123-02教育部教育信息化十年發展規劃（20112020）提出：“要加強推廣信息技術和教育的融合，結合網絡和信息技術，開發、整合優質的教育資源及平臺，推進信息技術在教學中的普遍應用。”針對數據結構課程教學過程中學生編程困難的問題，將計算思維和大規模在線開放課程模式（mooc，massive open online c

3、ourse）引入到數據結構課程教學中，以計算思維為導向，從教學觀念、教學目標、教學手段和教學內容等不同層面入手，提出大學數據結構課程教學改革的具體方案，構建數據結構mooc課程模式，對數據結構課程教學的改革和創新及人才培養有著重要的現實意義。1  研究現狀2006年，美國卡內基梅隆大學jeannette m. wing教授總結了計算思維的定義。2008年10月，在桂林召開了關于“計算思維與計算機導論”的專題學術研討會。此后，中國科學院的李國杰院士、陳國良院士等也對“計算思維”概念進行了介紹和解讀;哈爾濱工業大學等對計算思維教學在計算機程序設計中的教學進行了改革與實踐1-3。2012年

4、以后，mooc的發展很快，mooc方面的研究越來越多，主要從mooc對高等教育的影響和mooc本身的發展兩方面展開研究。伍民友提出“慕課”是一場教育革命，未來的教育將會出現“明星教師、精品課程、分塊內容、分級輔導”的趨向4;司明依據計算思維的本質，歸納總結了數據結構課程中計算思維線索，提出了面向計算思維能力培養的理論教學、實驗教學內容的組織方式，并制定了相應的理論教學與實驗教學的方案和措施5;趙媛提出以計算思維為導向、以實戰化案例問題為牽引、以能力培養為目標，建設傳授知識與思維訓練相結合、編程語言與程序設計相結合、自主學習與平臺引導相結合的計算機c程序設計課程mooc6;劉光蓉在c語言上機實踐

5、教學中，通過計算思維方法的模仿與綜合運用，將計算思維方法更深層次地融人到c程序設計實驗教學中7;劉小晶探究如何在高校數據結構課堂教學中有效實施翻轉課堂的教學模式，提出了具體實施方案，明確了教學活動過程中各要素的流程控制，最后就實施方案應用中的關鍵問題進行了分析8。通過以上分析可知，mooc課程模式仍處于加快發展和創新時期，尋找一種高階思維和當前的教學理論、mooc課程模式相結合是當前mooc課程發展的重點。2  數據結構課程教學現狀2.1 教學方法有待改進現在數據結構課程教學仍然有一大部分采用講授型的教學模式，教師在課堂內傳授知識，偏重知識灌輸，學生在課堂外內化知識。教師沒有很好地挖

6、掘數據結構課程中包含的思想方法，也沒有進行很好的總結歸納，沒有合理地組織教學內容，課程教學缺乏系統性和創造性。學生在學習過程中只是遵從、記憶和模仿，是被動地接受知識，這樣很難調動學生自主學習的積極性和協作學習的自主性，學生的思維和能力難以得到發展，最終導致學生創新能力不足，只具有一定的模仿能力。2.2 教學資源不實用現有教學資源主要表現形式有精品課程網站和網絡課程，這些綜合性教學平臺主要是整合各類優質資源，知識力度很大，提供的教學資源有長達45min的教學視頻，一個視頻包含多個知識點，視頻內容和傳統課題表現形式相似，主要體現教師授課場景、ppt內容展示等，教學重點不突出，學生無法聚焦學習重點，

7、資源可用性較差，學習效果不佳。同時，這些教學資源開發通常依賴專業的多媒體技術人員，任課教師難以親自開發，而技術人員不一定熟悉教學規律，開發的資源不一定適用于教學，從而造成需與求之間的不對稱，不利于教學活動的正常開展。2.3 實踐環節不到位數據結構課程知識點多、抽象性高、邏輯性強、程序復雜，一般教材中只有算法的關鍵代碼，不包含完整的宏和結構體的定義，學生學習的積極性不高，無法上機直接驗證算法，同時算法的理論性較強，和開發實際項目差別較大，理解算法較困難，學生體驗感差。此外，學生沒有很好地學習先導課程，編程語言掌握不夠扎實。數據結構課程的算法描述采用c語言居多，c語言中的函數、指針、結構體等是學習

8、難點。學生學習了結構化程序設計思想，但對于函數、指針、結構體等難點知識掌握得不夠好，不能透徹理解相應的數據結構和算法描述，不能靈活地應用于程序設計，導致不能很好地完成課程的實踐環節。3  基于計算思維的數據結構課程mooc教學模式在實際教學過程中，由于學生缺乏正確的編程方法和軟件工程的思想，面對實際問題，學生不知道如何去分析問題、設計程序。計算思維是運用計算機科學的概念進行問題抽象、系統設計和計算機求解的一系列思維活動，對數據結構課程教學有著重要的指導意義。3.1 計算思維引入數據結構課程教學計算思維的本質是抽象和自動化，通過對數據的抽象建立數據的對象模型，通過對問題的抽象建立問題的

9、數學模型，通過對數學模型進行算法設計實現問題的計算機求解，從而實現編程的自動化?！澳Ｐ?算法”是數據結構的實質，數據元素之間存在的相互關系的集合就是狹義的數據結構，而廣義的數據結構是在狹義定義的基礎上加上基本操作的集合，完成數據結構的實現。建立應用數據的對象模型就是從問題中抽象出數據對象，分析數據對象中各元素之間的邏輯關系，確定數據的邏輯結構，選取數據的存儲結構，確定存儲結構的基本操作。建立數學模型就是對問題原型進行分析，抽象、分解，挖掘數據間的關系和數據的變化規律，建立可用計算機求解且與原問題本質相同的理想化對象，數據結構中常見的數學模型一般有樹形模型、圖論模型、集合模型和排序模型等。最后，

10、確定好計算策略，選取合適的算法對數學模型實現問題的求解9。3.2 mooc教學資源建設針對數據結構課程內容滯后，構建數據結構mooc課程模式。明確教學目標，精煉教學內容，針對核心概念、重要知識點、必要教學環節、教學活動等特定的主題，在眾多的知識點或教學環節中提煉出重點、難點或興趣點，予以重點解答。主要目的是使選題內容清晰凝練，學生倍感興趣，讓學生在短時間內高效掌握學習內容。課程內容可以是知識講解、知識拓展、方法傳授、技能演示、教材解讀、題型精講、總結歸納、教學經驗交流等。在數據結構中，根據知識單元的特點與教學目標對知識單元進行碎片化。教學知識單元主要包括數據的線性結構、樹形結構、圖形結構和集合

11、類型等。線性結構包含線性表、棧和隊列、數組和字符串等;樹結構包含二叉樹、線索樹、排序樹、一般樹等;圖結構包含無向圖、有向圖、帶權圖、一般圖等;集合類型主要包括查找、排序和文件等6。3.3 mooc混合式教學組織mooc混合式教學的優勢就是教師可以節省一部分知識技能講解的時間，把更多的時間和精力用于培養學生的計算思維能力。教師不再是單純的知識傳授者，而是幫助學生建構知識的引導者和解決問題的輔導者。教師可采用教學方法有很多，比如自主學習、任務驅動、案例教學、構建主義教學等，引導學生主動學習、探索知識。課前準備。教師提供微視頻、ppt、教材電子材料等微課教學資源，明確學習的知識要點和關鍵步驟。學生根

12、據教師提供的內容導讀，觀看教學視頻、ppt等教學資源，回答提出的問題，進行課前自主探究。課中組織。教師解決課前準備階段搜集到的問題，組織學生進行課堂學習;設置典型任務，組織學生自主探究或小組協作學習;進行任務和學習作品的完結，實現知識和技能的建構和內化。課后鞏固。教師對學生完成的課程任務進行點評，供學生交流學習;收集提供拓展學習資源，布置拓展任務;發布問卷調查，征求收集學生對教學模式的看法8，10。4  結語將計算思維和大規模在線開放課程模式引入到數據結構課程教學中，以計算思維培養為目標，進行數據結構課程的教學改革，提出數據結構課程教學改革的具體方案，構建數據結構mooc課程模式，對

13、數據結構課程教學的改革和創新及人才培養有著重要的現實意義。參考文獻1 南國農.新世紀信息化教育工作者的使命推進“14345工程”j.電化教育研究，2003（12）：1-4.2 戰德臣，聶蘭順.計算思維與大學計算機課程改革的基本思路j.中國大學教學，2013（2）：56-60.3 孔德宇，徐久成，孫全黨，等.基于計算思維的大學計算機基礎課程教學改革與創新研究j.計算機教育，2014（17）：16-19.4 伍民友，過敏意.論mooc及未來教育趨勢j.計算機教育，2013（20）：5-8.5 司明，厙向陽，李占利，等.突出計算思維訓練的數據結構教學實踐j.實驗室研究與探索，2018，37（5）：195-201.6 趙媛，王杰，周立軍，等.以計算思維為導向的c語言程序設計mooc建設j.實驗技術與管理，2018，35（4）：147-150.7 劉光蓉.融入計算思維的c語言實驗教學設計j.實驗室 研究與探索，