OBE 視域下BOPPPS 教學模型在“數據結構”課程中的應用探索＊

王 楠，馬紀元，趙 娟

（1.西安工商學院，陜西 西安 710200；2.西安石油大學，陜西 西安 710065）

1 研究背景

“數據結構”是計算機相關專業的核心基礎必修課，在課程體系中具有承前啟后的作用。它著重培養學生實際工程中的數據分析處理能力以及算法分析設計能力，為學生從事人工智能、深度學習、大數據研究提供必要的知識儲備。課程內容具有邏輯性強、知識點多、內容抽象以及實踐性強的特點，相關調查數據顯示：學生普遍反映課程“難學、難懂、難用”，鑒于此，教師采取的教育模式、手段以及對教學內容的組織與設計水平就顯得極為重要。

工程教育國際認證已成中國高校工科教育改革發展的新方向，其中OBE 為解決國內高校人才培養與社會需求脫節問題指明方向[1]，引起教育界的廣泛重視。BOPPPS 教學模型主要強調參與式學習，具有明確的教學目標和教學對象。它既注重教學互動和反思，更強調學生的參與式學習，真正體現了以學生為主體的教學思想，同時該模型對課堂教學環節的設計和教學質量的提高有促進作用。因此，本文旨在OBE 視域下將BOPPPS 教學模型應用于“數據結構”課程并進行探索和實踐。

2 OBE 教育模式與BOPPPS 教學模型

工程教育認證既是工程教育質量的保證，又是工程人員技術資質和工程教育水平在國際上互認的基礎，已成中國高校工科教育改革發展的新方向。成果導向教育（Outcome-Based Education，簡稱OBE）[2]，是培養學生獲得成果所需要的知識、能力和素質的一種教育模式。OBE 被美國等西方國家廣泛應用于教育改革，已成為工程教育專業認證理念。將OBE 落實到課程教學層面，進行課程改革與實踐，已成為中國高校人才培養管理者、教學工作者亟待解決和探索的重要課題。

BOPPPS 是北美高校教學技能研討會提出的有效課程設計模型[3]，其主要特征是強調參與式學習方法，具有明確的教學目標和教學對象，在參與學習過程中可以有效分析學生對知識的掌握和運用程度。它將教學過程模塊化，包含6 個與教學過程直接對應的元素，因此，BOPPPS 教學模型基本上被公認為由導入、目標、前測、參與式學習、后測和總結6 個階段構成。

BOPPPS 有助于教師安排教學環節、分析教學過程和發現教學盲點，有助于學生對知識的理解、提高學習興趣和檢查自身知識、能力掌握情況，以此提高教師教學質量和學生學習效果。一些國內學者發現，BOPPPS 教學模型與OBE 理念具有異曲同工之妙，有助于學生獲得成果所需要的知識、能力和素質的OBE理念的實踐達成。

3 “數據結構”課程的教學現狀及存在的問題

3.1 教學內容方面

“數據結構”課程覆蓋的知識點多、概念抽象，這些特點決定了教與學的難度較大，在實際授課時，理論偏多，不利于學生掌握本課程的內容；而實踐課程難度偏大，大部分學生難以完成實踐任務，從而導致教學過程中出現重理論、輕實踐的現象，但其教學水平和效果又將直接影響后續課程的學習以及學生算法設計實踐能力的提高。

3.2 教學方法方面

傳統的課堂教學中教師占用了大量的課堂時間把每個知識點傳授給學生，忽視了學生在教學中的主體地位，學生學習了概念和算法，但卻不知道這些知識有什么用、怎么用。由于不了解這些知識的關聯性，也無法與實際應用聯系起來，使理論與實踐脫節，嚴重地影響了學生的學習積極性和解決實際問題能力的培養。

3.3 教學目標方面

工程教育認證標準中著重強調培養學生解決復雜工程問題的能力[4]，計算機相關學科中與工程問題密切相關的“數據結構”課程，為支撐課程目標的達成，更應注重培養學生解決復雜工程問題的能力。而傳統的教學目標僅限于對知識點掌握的程度，并沒有明確學生能力目標應達到的標準。

3.4 考核方式方面

目前大多數課程教學的考核以試卷為主，有時教師為確保整體通過率，往往出的考試題比較簡單，運用知識解決復雜工程問題的綜合題較少。因此，學生為達到考試目標，注重知識掌握，而對工程實踐能力缺少重視和練習。

4 OBE 視域下的BOPPPS 教學模型在“數據結構”課程中的應用設計與實踐

“數據結構”課程知識體系從宏觀角度按邏輯從線性結構、樹形結構、圖形結構的順序循序漸進、由易到難[5]。對每一種邏輯結構按解決實際問題的過程從邏輯結構、存儲結構、算法設計、問題實踐的順序，從而實現從理論到實踐的全方位知識學習，達成解決實際問題的目標。

4.1 OBE 視域下的BOPPPS 教學模型在“數據結構”課程中的應用設計

在教學過程中，將BOPPPS 的目標和前測2 個環節安排到藍墨云班課在線環境下進行，二者相輔相成[6]，目標是前測設計的依據，前測是為達成目標而進行學情分析的具體形式，是實現目標所做的準備。導入、參與式學習、后測和總結4 個環節在課堂環境下進行。導入是參與式學習的前提和基礎，后測是對參與式學習過程的檢驗，后測通過藍墨云班課和上機實踐的形式進行，總結是對整個學習過程的凝練和提升，每個教學環節設計相應的教學活動，形成BOPPPS 教學模型下教學模式框架，具體如圖1 所示。

圖1 OBE 視域下BOPPPS 教學模型的教學模式框架

4.2 OBE 視域下的BOPPPS 教學模型在“數據結構”課程中的實施路徑

4.2.1 前測活動設計

前測內容通過綜合分析學情、教學內容和課程目標設定，以此確定學習者情況，了解他們基礎知識的掌握程度，以便于因材施教，它為后續活動的開展提供依據。前測主要分為視頻學習、基本知識練習和討論3 個階段。學習者通過在線自主學習教學視頻，記錄自己學習過程中的疑問，將這些疑問在討論區中進行分享，學習者互相討論、互相學習，將討論中有沒得到解答的問題和教師交流。教師通過學生的討論記錄和問題反饋，將教學內容分類，備課階段把握課堂教學內容的重難點。學完視頻后有對應知識點的作業練習，通過作業練習進行前測。教師通過測試題檢驗學習者視頻的學習情況和知識的掌握情況，發現學生知識點學習的偏差，便于在課堂教學中查漏補缺。運用前測過程中學到的知識點，根據生活實際提出一個工程問題，也是本小節要解決和實現的問題，讓學生先以小組為單位利用所學知識進行分析討論，提出設想和解決方案。

4.2.2 目標活動設計

目標活動既是學生學習的目標，也是教師教學的基本依據，還是學習效果檢測的評估標準。在線環境下，首先以文本形式呈現目標，因為以班為單位授課，學習人數多，需要將目標明確傳達給所有學習者，因此考慮以公告等形式傳達。其次在視頻教程中重點強調要實現的主要目標及技能，引起學習者的重視與注意，引導學習者依據目標來開展自己的學習計劃，并更好地在學習過程中把握重難點。目標完成情況在教學過程結束后進行總結評估。

4.2.3 導入活動設計

導入的目的是說明課程目標和學習內容的聯系，要達成目標所需的學習思路，喚起學生的學習興趣，引導學習者對課程內容進行思考。教師需對導入內容進行設計，選取實際應用問題或案例引出教學內容，激發學生的學習興趣，并完成抽象、數據描述、算法設計思路等思維方法的訓練。導入活動設計的常用方法有問題導入、案例導入。問題導入就是教師依據教學內容和教學目標設計相關問題，引導學習者進行思考展開教學的活動。問題既要難度適中、緊扣教學內容，又能啟發學生思考，以提高教學過程中學生的參與度，激發學生的求知欲，通過一個個問題建立知識銜接，達到檢查學習、促進思維、實現教學目標的目的。案例導入教學活動是指用具體的案例創建情境，通過剖析生活中的案例所用到的知識來呈現教學內容，容易引發學生的共鳴，激發學生積極深度參與學習過程的意識。

4.2.4 參與式學習活動設計

參與式學習是讓學生自主地加入到教學過程中，體現“以學生為中心”的教育理念，提高學生的學習參與度。課堂參與活動目的是要保持學習者的學習興趣，能夠持續不斷進行探索。通過師生和生生間的活動加深理解，不斷思考。參與式學習活動設計從教師精講內容、講解決目標問題的思路和小組討論3 個教學過程來分析。教師精講內容可以使學生將前期積累的知識構建更系統的知識體系，對內容有更深刻和深入的理解。通過教師講解決目標問題的思路，學生可以和前測、導入階段形成的解決問題的思路進行比對，達到糾偏的目的或者提出不同見解。在小組討論和展示環節，通過前測活動的小組討論形成解決問題的思路，根據教師思路分析，小組形成解決方案并展示。不同小組展示后，小組之間可以互相討論，集思廣益。不僅深化學生對學科內容的掌握，更能促進相關問題的解決，討論和展示有利于培養學生的溝通交流能力。小組間討論可以通過交流不同想法和建議，不斷修改提升自己，同時找到問題的不同解決策略，加深對問題的認識。

4.2.5 后測活動設計

通過后測對課程教學活動進行效果評估，整個課程教學前后呼應，強化了課堂教學的整體性。為了檢驗學習目標是否達成，設計針對不同目標的測試題，從基本概念、算法原理、算法實現、算法設計的方法等不同側面檢測學習效果。測試題由基礎題和提高題構成。目標活動中設計的實際問題在實驗課進行算法設計和實現，提高學生分析解決問題的能力，教師對學生綜合能力進行評價，對學生起督促作用。

4.2.6 總結活動設計

在總結階段，簡要概括課堂的教學內容，說明目標完成情況并分析學習過程中出現的問題，點出化解難點和重點的思維方法，拓展知識的應用領域，幫助學生整合理論和實踐關系，引導學生反思內容，對內容進一步深入探究學習。

5 結束語

為了將OBE 落實到課程教學層面，本文將BOPPPS 教學模型應用于“數據結構”課程中，將教學模型的6 個環節分配到在線和課堂教學環境中，形成了基于BOPPPS 教學模型的教學模式框架，為教師實際教學活動提供一套完整的參考方案，有助于學生獲得成果，提升綜合能力。