《数据结构》自主学习平台的研究与实现

摘要：文章研究基于B/S架构的《数据结构》自主学习平台设计与实现，详细介绍了自主学习平台教师端与学生端各模块的功能设计，学生端包括预习、学习、测验、评价与师生交互5个子系统，系统突破了传统教学模式中的时间空间限制，极大地提高了学生在学习过程中的自主性，形成了一种个性化的“教与学”新模式。

关键词：数据结构 在线学习 学习平台 B/S架构

中图分类号：TP3-4 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2013.15.007

随着互联网技术的迅猛发展，如何使最新的Web技术更好地为教学工作服务，是广大工作在一线的教师一直思考的问题。传统的教学活动容易受时间、空间所限，学生的学习活动乃至与老师的交流活动均受课堂所限，课堂教授的内容也往往局限于教材上的静态知识。针对目前传统教学模式无法解决因为学生个体的差异而实现多层次教学的问题，通过引进最新的多媒体与Web开发技术，建设跨越时间空间限制的《数据结构》“自主学习平台”，可以有效地与现有的教学模式互为补充，最终形成一种学生《数据结构》课程学习的个性化“教与学”新模式。

1 研究背景

《数据结构》自主学习平台可以帮助教师节省大量的精力，以便投入更多的时间到课程的设置、动手能力的培养上。通过这个平台，学生可以从自身的实际情况出发，随时安排时间预习、学习、复习相关课程知识，还可以自己进行反复的测验，作为课堂教学的有力补充，一方面在一定程度上提高了教师的教学成效，一方面为学生的学习提供了极大的便利。除此以外，网上自主学习平台能打破传统的授课教学方式，采用更为灵活、更有利于学生学习的教学模式，把学习的主动权还给学生，使学生真正成为自身学习的主人。

自主学习平台通过提供强大的图形化导航功能满足多层次教学的需要，使学生能根据教学进度和个人进度两种导航方式进行学习。在一定程度上，实现了一种全新的学习与教学模式，提高了教学的效率和学习效果。课程自主学习平台目的是将课堂从教室转移到网络中，在网络这个大平台上，教师能更好地传授知识以及与学生进行沟通。学生之间也可以通过提出问题来进行相互交流探讨，真正提高了师生之间以及学生之间的交互性，从而达到建构知识的目的，为师生之间搭建一条沟通的桥梁。

2 自主学习平台设计

课程自主学习平台是集课程预习、课程学习、课程测验、学生评价和师生互动为一体的综合性教学平台。平台综合运用了多种主流的网络开发技术、多媒体技术与数据库技术，为学生提供了一个知识全面、内容丰富、形式趣味的自主学习与师生互动的教学平台。

图1 自主学习平台功能图

3 自主学习平台功能实现

3.1 预习子系统

“课前预习”作为学习过程的一个重要活动，对提高学生听课效果和学习效率，有着至关重要的作用。针对目前大多数学生缺乏“预习”活动的普遍现象，自主学习平台中开发了规范学生预习活动的“预习子系统”。预习子系统具有以下几点特色。

第一，预习内容由课程组中具有丰富教学经验的授课教师精心组织，形成了一套适合学生“课前预习”的内容精炼、难度适中、重点突出、直观生动的预习内容，帮助学生利用尽可能少的时间完成有效的课前预习。

第二，系统增加了“预习考试”功能，试题从题库随机抽取，并实现答案顺序随机编排，能够有效地对学生的预习效果进行检验和评判。

3.2 学习子系统

学习子系统作为教师课堂授课的重要补充，贯穿了学生整个学习过程的重要阶段，在预习子系统和测验子系统之间起到了承前启后的作用。学习子系统具有以下几点特色。

第一，所有的学习内容都以图文+动画的方式，借助多种多媒体技术手段，将文字、算法和PPT课件以直观、生动的形式展示出来。为了培养学生的算法阅读和设计能力，针对数据结构中的典型算法，系统开发了基于AS3.0技术的“算法测试小游戏”，使学生以轻松的方式掌握关键算法，寓教于乐。

第二，学习子系统开发了强大的图形化导航功能，学生能够以教学进度和个人进度两种导航方式进行学习。课程各章节的知识点以TAG（Topic Associated Graph）图的形式表示，并将每个知识点的学习状态分为“已授课”、“正在授课”、“未授课”和“已学习”、“正在学习”、“未学习”，并用不同的颜色进行醒目标示，方便学生在不同的学习内容之间切换。

3.3 测验子系统

在数据结构课程中，练习题主要分为两类：“基础知识题”和“算法设计题”，基础知识题由选择题和填空题构成，题目在题库中随机抽取，选择题备选答案的次序可以随机生成，防止抄袭。算法设计题支持在线编译和调试，这是与现有的“黑盒”运行相比最大的优势所在。

3.4 评价子系统

评价子系统的设计主要是以学生学习过程（包括预习、学习和测验）为对象，实现对整个过程的综合评价，同时，再将评价结果通过多种方式及时反馈给学生。

3.5 师生互动子系统

师生互动子系统是一个基于互联网的教学交流平台，它的设计兼具论坛、BBS、博客、微博的功能，帮助师生之间进行深入的讨论，提高教学信息的交互性和传播性，真正做到教师与教师之间，教师与学生之间、学生与学生之间全方位、全天候的实时全交互。

4 自主学习平台教师端

自主学习平台为教师开发了一系列的功能模块，以便实施各种个性化的教学方法与手段。

第一，教师能够编辑自己个性化的教学进度表，并根据实际的教学情况随时进行调整。在预习和测验子系统中，能够根据每个班教学计划的授课进度，自动设置预习和测验内容的起止时间，保证学生在规定时间完成课前预习和课后测验。在学习子系统中，教学计划用来实现按教学进度对学习内容的导航，方便学生按教学进度定位学习内容。

第二，教师能够在线编辑预习、学习和测验内容，编辑完成的页面直接反映在学生端的内容上；教师可以自行扩充预习测验题库、设置测验题数，根据各章的知识点进行针对性测验，便于教师对专业程度不同的班级实施差异化教学。

第三，平台提供多种灵活的评价方法，例如，利用直观的统计图，如饼图、柱状图等，以横、纵向的对比方式统计并展示每一学习阶段学习内容（如章或节）的学生成绩，或者利用经验值和经验等级，展示学生每一学习阶段（如章或节）分别在自然班、课程班以及年级的排名情况，这都有利于教师以不同角度掌握及评价学生成绩和学习过程。

5 总结

《数据结构》自主学习平台构建了一个以学生为主体，师生共同学习、交流、互动为辅助的教学新途径。从近两年来师生多方面的反馈意见和接受程度，以及学习效果的明显提升，体现出平台在激励学生学习专业课程方面起到了极大的促进作用。

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作者简介：李杨（1980-），女，黑龙江勃利人，博士，讲师，主要研究方向为高校计算机专业核心课程教学信息化建设、人工智能等，广东工业大学计算机学院，广东广州 510006

吴伟民，广东工业大学计算机学院，广东广州 510006

谢光强，广东工业大学计算机学院，广东广州 510006