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数据结构课程优慕课+ZOOM+希冀——计算机学院在线教学案例

日期:2020-03-11来源:计算机学院 编辑:何小虎 田晓辉 周碧英关注:

如何延展、巩固和提升大规模线上教学,计算机学院的数据结构课程团队基于“优慕课(清华大学)+ZOOM/QQ+CG(北航)在线实验平台”架构,为理工科“理论课+实验课”线上教学的有效实施和质量评测提供了一个完整细致的案例。

在“延期不延教,停课不停学”的大环境下,数据结构课程团队教师纷纷变成了“主播”。转眼间,优慕课+Zoom+希冀在线实验平台这种混合式授课已经两周了,由开始的生疏到如今的基本熟练;由授课的不习惯到如今的运用基本形成规律,这中间有喜也有忧。还好有上学期线上线下混合式教学方式的基础,有清华大学培训中心老师的引导,课前线上资料的准备虽然繁琐、辛苦,但也不至于手忙脚乱;直播课中虽然看不见可爱的学生们,但也有聊天框中一句句温暖的回复以及能够积极连麦回答问题的同学们磁性的声音;课后虽然不能面对面解答学生们提出的问题,但也有论坛中学生们各种佛系的讨论,有QQ留言框中学生们对常识的渴望。

一、课程的在线教学方式及特点

课程的在线教学方式指在教学过程中,利用各种在线教学平台和直播App,分享课程资源、管理教学过程、进行作业布置与批阅、进行在线测试及评分等,作为线下教学的辅助方式,线上教学具有以下特点:(1)方便,不受地域限制,随时随地可学习;同时有网络支撑及带宽要求。(2)可反复学习,不受次数限制;同时可能影响学生学习效率,浪费时间。(3)自主性学习,培养学生自主学习能力、独立思考能力;同时对学生自我约束能力有要求,要有有效的评价机制。(4)个性化学习,目标明确的学生可以按需学习、有针对性的学习,对于缺少目标的学生,需要提供有效的引导和管理措施。

二、在线教学实施方案

数据结构课程团队结合两周来的在线教学实践,给出数据结构课程一个常识单元的教学过程,希翼和各位同仁共同交流探讨,探索出更适合学生自主学习、个性化学习并能得到良好教学效果的在线教学模式。

1.教学方式

目前,数据结构在线教学采取了录屏视频+直播答疑+实验的教学方式。理论授课使用优慕课平台,直播App为ZOOM和QQ直播,实验环节采用CG平台。在优慕课平台提前上传录课视频及其它资源,引导学生自主学习,目前每周在线学习总时长不少于1课时;每周组织直播答疑1~2次、每次2学时;在CG平台提前设计布置实验作业,每周完成一个实验。

2.教学过程

首先对教材内容进行课程单元划分,将数据结构课程内容分成16个课程单元,每周完成1个单元的教学任务。每周开展线上教学前,先进行单元教学设计,再依此完成相关工作:资源准备、资源上传、教学过程、测试、作业布置等。下面以第1单元为例,给出完整的课程单元设计。

2.1 课程单元设计(第1单元)

课程名称

单元名称

授课教师

数据结构

数据结构基础概念


本节教学计划:共5学时

(学生)在线学习:1学时

(教师)线下课堂面授:2学时

(说明:目前直播)

(教师)线上引导:2学时

(说明:目前直播+线上答疑)

2.1.1 课程目标

(1)教学目标

子单元名称

教学目标

子单元1:基础概念

教学目标:学生通过学习常识点1~6,能够准确描述数据类型、抽象数据类型、逻辑结构、存储结构、时间复杂度、空间复杂度概念,准确率90%

子单元2:算法及其性能评价

教学目标1:学生通过学习技能1,能求解简单算法的时间复杂度,正确率100%

教学目标2:学生通过学习技能2,能求解简单算法的空间复杂度,正确率100%

子单元3:数据结构与C语言

教学目标:学生通过学习技能3,能选择正确的函数结果带出方式来带回结果,正确率90%

(2)重难点:

? 重点:逻辑结构,存储结构,抽象数据类型,时间复杂度,空间复杂度,函数结果带出方式

? 难点:抽象数据类型,时间复杂度

2.1.2 学习活动设计

单元名称

课时分配

子单元名称

教学目标

学习内容

学习资源

学习活动

教学评价

第1单元

数据结构基础常识

课前:2

课中:2

课后:1

基础常识

学生通过学习常识点,能够准确描述数据类型、抽象数据类型、逻辑结构、存储结构、时间复杂度、空间复杂度概念,准确率90%

常识:数据类型、抽象数据类型、逻辑结构、存储结构、

教材:第1单元对应页码(扫描件)

电子文档:数据结构基础常识测试题.word

课件:第1单元ppt

视频:子单元1视频;子单元2视频

;子单元3视频

程序:求解时间复杂度的程序段;多种函数结果带出方式

课前:看教材,学习视频1~视频3;完成课前测试;学生提出问题

课中:直播答疑

课后:作业,测试,讨论

作业评价

测试评价

讨论情况

在线学习行为分析

算法及其性能评价

1:学生通过学习常识点,能够准确描述时间复杂度、空间复杂度概念,准确率90%

2:学生通过学习技能1,能求解简单算法的时间复杂度,正确率100%

3:学生通过学习技能2,能求解简单算法的空间复杂度,正确率100%

常识:时间复杂度、空间复杂度

技能:时间复杂度求解;空间复杂度求解

数据结构与C语言

学生通过学习技能3,能选择正确的函数结果带出方式,从而设计出函数头部,正确率90%

技能:函数结果带出方式

2.1.3 待准备的教学资源

(1) 需要录制的视频:3个视频

序号

常识点

视频内容

时长

备注

1

数据类型、抽象数据类型、逻辑结构、存储结构

基础常识

10~20分钟

对应子单元1

2

算法及其性能评价;时间复杂度求解、空间复杂度求解

时间复杂度、空间复杂度概念及求解方法;时间复杂度、空间复杂度求解举例

20分钟

对应子单元2

3

数据结构与C语言

函数结果带回方式

10~20分钟

对应子单元3

(2) 需要准备的文档材料

序号

常识点

文档类型

呈现形式

备注

1

课件:数据结构基础常识

PPT

在线展示/可下载文档


2

电子文档:数据结构基础常识,算法及其性能评价

Word

在线测试/作业


3

教材:数据结构基础常识

PNG

在线展示/可下载文档

目前采用扫描件

4

程序:求解时间复杂度的程序段;数据结构与C语言

Word

在线测试/作业/实验


(3) 拟测试题目

对应的学习内容

序号

题目内容

第1单元

数据结构基础常识

题型1:选择

见单元测试题

题型2:填空

见单元测试题

题型3:简答

见单元测试题

2.2 优慕课在线教学

课程单元设计完成后,依次准备相关资源、录制视频,上传至优慕课平台,并以“学习单元”或“播客单元”方式引用课程资源,对课程资源重新进行组织,以单元任务方式布置给学生,让学生学习。

第1单元的部分“课程资源”如下:

第1单元的“单元学习”

第1单元的“在线论坛”

第1单元的“在线测试”

第1单元的“课后作业”

2.3 ZOOM直播答疑

在“新冠肺炎”疫情这种特殊的环境下,线下的部分学习通过线上直播平台实现,数据结构课程采用“ZOOM”直播进行线上教学并引导答疑,这种直播方式可以同时打开教师端的视频和共享窗口,对于学习自觉性比较好,自控能力比较强的学生来说,跟线下教学方式没有什么区别。同时在教学过程中,随时可以通过“群聊框”进行讨论,以及了解学生当前常识点的掌握情况;随时可以通过“打开摄像头及麦克风”的方式进行提问,并检查学生当前问题的掌握情况,监督学生当前的学习状态以及学习结果。直播答疑过程截图如下:

 

3.在线实践教学

数据结构是实践性很强的一门课程,需要学生多练习,多编程序,每一单元对应有一个实验,需要学生编程序。为了提高学生们按照要求编程序的能力,以及老师能够线上进行控制,数据结构课程团队选择了北航希冀(CG)虚拟在线实验平台。CG平台不仅能锻炼学生自主编程的能力,控制学生提交实验的时间;同时也可以系统自动评阅,减轻老师阅实验的负担,给老师和学生提供了很大的方便。但由于刚开始使用,经过老师的引导,学生们编好的程序在自己电脑可以运行,但是一旦进入平台就各种问题,经过这几周的使用,课程团队总结有下面几个原因:1、学生们之前编程序,只是按照老师的要求,实现需要的功能,并能正常运行就可以了;2、CG平台程序运行过程中设置了标准的输入和标准的输出,运行程序后必须按照要求进行测试,学生不是很习惯;3、通过平台编程序会有很多约束和要求,学生编程序往往更注重功能的实现,而忽视了题目要求,所以容易出错。通过多次测试以及QQ引导,大部分学生都能按照要求解决问题,正确提交实验。

实践教学步骤如下:

第1步:老师提前设置实验题目,并编程序验证,设置合理的测试数据进行测试;

第2步:将实验题目提交至CG平台,并在平台中进行实验的设置,如下图所示:

 

第3步:实验课进行实验内容讲解,并将作业布置给学生,如下图所示:

第4步:QQ线上解决学生做实验过程中遇到的各种问题,直到学生正确提交实验:

第5步:教师端查看提交结果并进行实验最终评阅:

4.教学评价

数据结构课程教学评价拟采取期末考试50%+优慕课线上学习30%+CG平台实验20%三者相结合的方式进行考核。在线教学的优势很明显,但如果只是让学生学习课程资源,缺少管理和评价,那么,在线教学的优势就会变成劣势,为了使在线教学能收到较好的教学效果,优慕课线上教学评价包含的项目及比例设置如下:

名称

比例

说明

在线作业

25%

16次,每次100分,在线作业分=总分/16*0.25

在线测试

35%

32次,每次100分,在线测试分=总分/32*0.35

调查问卷

5%

5次,每次100分,调查问卷分=总分/5*0.5

在线学习时长

10%

取最大时长为基数,时长总分=时长/基数*100,超过100分按100分计。时长分=时长总分*0.1

考勤次数

10%

32次,每次100分。按时到课100分,迟到90分,事假病假50分,无故缺勤0分。考勤总分=总分/32,考勤分=考勤 总分*0.1

发贴次数

5%

取发贴次数最大次数为基数,发贴总分=次数/基数*100,超过100分按100分计。发贴分=发贴总分*0.05

浏览资源次数

10%

取浏览资源次数最大次数为基数,浏览资源总分=次数/基数*100,超过100分按100分计。浏览资源分=浏览资源总分*0.1

三、总结

特殊的时期,特殊的学习,线上教学给了老师们改革创新的机会,给了学生们提高自我管理以及自觉学习能力的机会。两周的线上教学有失败的教训,也有成功的经验,数据结构课程团队将会及时总结经验,汲取教训,圆满的完成“停课不停学”的光荣而艰巨的任务。

备注:数据结构课程团队中有教授2名,副教授3名,校级名师1名,多人获得校级教学竞赛一二三等奖,2019年获批校级线上线下混合教学建设项目和数据结构慕课建设项目。

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