基于OBE 理念的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革實踐探析

張璞

摘要：在分析數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，為了解決傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問題與不足，基于OBE理念，以“知識傳授、能力培養(yǎng)、價值塑造”為教學(xué)目標(biāo)，進行課程教學(xué)設(shè)計，實施“線上、線下、理論、實踐、思政”有機融合的混合式教學(xué)模式，建立考核體系，進行教學(xué)改革探索與實踐，培養(yǎng)學(xué)生的解決問題的能力和實踐能力，引導(dǎo)學(xué)生的價值觀，持續(xù)改進課程教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：OBE理念；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；混合式教學(xué)；課程思政；教學(xué)改革

中圖分類號：G642 文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）05-0169-03

0 引言

OBE（Outcome-based Education） 理念是一種以學(xué)生為中心、以產(chǎn)出為導(dǎo)向的教育理念，它將學(xué)習(xí)產(chǎn)出視為保障和提升教學(xué)質(zhì)量的一項重要準(zhǔn)則。近年來，OBE理念在高等教育領(lǐng)域得到了廣泛關(guān)注，并在高校的課程教學(xué)中發(fā)揮著越來越重要的作用[1-2]。在課程教學(xué)中推行OBE理念，不僅是為了滿足工程教育專業(yè)認(rèn)證的需求，更是提高教學(xué)效果和人才培養(yǎng)成果的有效途徑。通過實施OBE理念，教師可以更好地關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，從而調(diào)整教學(xué)方法和策略。同時，這也有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力，使他們在未來的職業(yè)生涯中具備更強的競爭力。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為計算機專業(yè)的核心課程，在研究生考試、專業(yè)筆試面試、學(xué)科競賽中占據(jù)重要地位，具有專業(yè)性強、受眾面廣、受重視程度高等特點。然而，在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)往往過于關(guān)注課程內(nèi)容的傳授，而忽視了對學(xué)生在知識、能力和素質(zhì)等方面的綜合培養(yǎng)。這導(dǎo)致了教學(xué)方法陳舊、難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及考核評價方式的單一性等問題。在人工智能和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展的背景下，社會對學(xué)生的知識、能力和價值觀等方面提出了更高的要求。因此，面對這些問題和挑戰(zhàn)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的教學(xué)理念亟需從“以內(nèi)容為本”轉(zhuǎn)向“以學(xué)生為中心”。應(yīng)該以知識傳授、能力培養(yǎng)和價值塑造為導(dǎo)向，對課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)模式和考核評價方式等方面進行全面改革。

本文應(yīng)用OBE教育理念對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程進行教學(xué)改革和探索。通過明確課程教學(xué)目標(biāo)，進行教學(xué)設(shè)計，實施“線上、線下、理論、實踐、思政”有機融合的混合式教學(xué)模式，制定過程化的考核評價體系等一系列活動，形成了“以學(xué)生為中心，目標(biāo)為導(dǎo)向”的教學(xué)改革方案。

1 教學(xué)現(xiàn)狀分析

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程具有理論抽象、內(nèi)容繁多、實踐性強、綜合能力要求高等特點[3]，在計算機專業(yè)的課程體系中具有承上啟下的重要地位，但傳統(tǒng)教學(xué)中普遍存在以下問題[4]：

1） 教學(xué)目標(biāo)存在偏差。傳統(tǒng)教學(xué)的目標(biāo)主要側(cè)重理論知識的學(xué)習(xí)，而忽略了學(xué)生運用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識解決領(lǐng)域相關(guān)工程問題的能力目標(biāo)的明確表述。教師通常圍繞知識點組織教學(xué)，導(dǎo)致學(xué)生能力的培養(yǎng)路徑不清晰，教學(xué)目標(biāo)不夠明確，定位存在偏差。

2） 教學(xué)方法陳舊。傳統(tǒng)教學(xué)方法中，教師主要以“PPT+板書”為主的方式進行課程內(nèi)容講解，雖然可以較好地解決“教”的問題，但由于知識的傳授以單向灌輸為主，需要學(xué)生長時間集中注意力，在一定程度上忽略了學(xué)生的參與性，不能充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3） 考核評價方式單一，成績分析粗放。傳統(tǒng)的考核評價主要通過期末卷面考試來進行，這種單一的評價方式忽略了對學(xué)生學(xué)習(xí)活動的過程性評價，對考核學(xué)生的實踐能力和解決問題的能力存在較大的局限性。此外，由于工作量大，傳統(tǒng)教學(xué)往往未能對學(xué)生成績進行細粒度分析，導(dǎo)致教師無法及時進行教學(xué)改進。

4） 缺乏將思政元素融入教學(xué)的系統(tǒng)性設(shè)計。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的傳統(tǒng)教學(xué)模式往往未能將課程思政目標(biāo)與大綱、教學(xué)課件和教案等資源有機結(jié)合起來，從而無法有效地將思政教育融入課程教學(xué)中。為了實現(xiàn)立德樹人的教育目標(biāo)，需要深入挖掘與課程內(nèi)容緊密相關(guān)的思政元素，并對其進行系統(tǒng)化的教學(xué)設(shè)計。

2 基于OBE 理念的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程改革

首先，通過結(jié)合OBE理念，明確了課程教學(xué)目標(biāo)。其次，為了確保OBE中“學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向”的理念得到貫徹，構(gòu)建了“線上、線下、理論、實踐、思政”有機融合的混合式教學(xué)模式。為了滿足OBE理念對學(xué)習(xí)效果的檢驗要求，設(shè)計了綜合考慮學(xué)習(xí)過程的考核方式。最后，在課程結(jié)束后，通過對各項成績進行細粒度分析并進行課程總結(jié)，在后續(xù)階段對課程教學(xué)進行了持續(xù)改進。教學(xué)改革流程如圖1所示。

2.1 明確課程教學(xué)目標(biāo)

OBE理念更加注重“知識學(xué)習(xí)、能力培養(yǎng)、素質(zhì)提高”的課程綜合目標(biāo)。因此，結(jié)合本校辦學(xué)定位、人才培養(yǎng)要求，專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)方案，從知識、能力、素質(zhì)等三方面對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)目標(biāo)進行了明確。

知識目標(biāo)：通過課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)、存儲結(jié)構(gòu)及其相應(yīng)算法，不同數(shù)據(jù)組織形式的優(yōu)缺點以及算法的評價方法，并掌握各類常用數(shù)據(jù)處理算法。

能力目標(biāo)：通過課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生能根據(jù)計算機領(lǐng)域工程問題中的數(shù)據(jù)對象特性，選擇合適的邏輯結(jié)構(gòu)和存儲結(jié)構(gòu)，設(shè)計相適應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，提升學(xué)生分析解決復(fù)雜工程問題的能力。

素質(zhì)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生求真務(wù)實的專業(yè)精神，踏實嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)素養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到新一代信息技術(shù)變革帶來的機遇與挑戰(zhàn)，并勇于承擔(dān)時代使命。

2.2 混合式教學(xué)模式策略

混合式教學(xué)是一種將線下課堂教學(xué)與線上在線學(xué)習(xí)相融合的教學(xué)模式，具有線上+線下、翻轉(zhuǎn)課堂、師生高效互動等特征[5]。通過多種教學(xué)手段的有機結(jié)合，混合式教學(xué)能進一步體現(xiàn)“以學(xué)生為中心”的理念，因此，本文采用混合式教學(xué)模式來進行教學(xué)改革。

2.2.1 教學(xué)設(shè)計

為了將教師的“教”與學(xué)生的“學(xué)”進行有機結(jié)合，有效地達成課程目標(biāo)，需要對教學(xué)內(nèi)容、授課方式、課程思政要素、教學(xué)流程等進行教學(xué)設(shè)計。在學(xué)期課程開課前，由課程組討論修訂教學(xué)大綱，并結(jié)合慕課平臺上提供的視頻、自測題、作業(yè)、討論題等教學(xué)資源進行教學(xué)設(shè)計，對教師課堂講授內(nèi)容及學(xué)生在線學(xué)習(xí)內(nèi)容、練習(xí)內(nèi)容等進行劃分，并在課堂講授與在線學(xué)習(xí)的時間進度上進行銜接，設(shè)計好師生互動環(huán)節(jié)，通盤考慮隨堂練習(xí)的次數(shù)和時間點，以及課后在線自測和作業(yè)與教學(xué)進度的結(jié)合。

為了將知識傳授和價值塑造有機地融合在一起，在教學(xué)設(shè)計過程中進行了思政案例的設(shè)計。通過創(chuàng)設(shè)思政情境，將科學(xué)精神、職業(yè)素養(yǎng)、家國意識和文化素養(yǎng)等思政元素融入課程教學(xué)中。表1給出了課程中部分思政案例的設(shè)計。

2.2.2 教學(xué)模式實施

在教學(xué)過程中，分課前、課中、課后三個階段來實施混合式教學(xué)模式。

課前階段：教師通過微信群、QQ群或?qū)W習(xí)平臺發(fā)布課前學(xué)習(xí)任務(wù)，使學(xué)生對課前學(xué)習(xí)目標(biāo)有清晰的認(rèn)識。學(xué)生可以在學(xué)習(xí)平臺（超星學(xué)習(xí)通、長江雨課堂等）上觀看慕課視頻，并進行自測練習(xí)，以完成相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)。此外，學(xué)生還可以利用討論區(qū)、微信群和QQ群等渠道提出問題，并由主講教師及助教及時解答和響應(yīng)，以便及時解答疑惑并加強師生之間的互動。為了全面了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，教師會在學(xué)習(xí)平臺中統(tǒng)計學(xué)生完成的課前學(xué)習(xí)任務(wù)指標(biāo)。這有助于教師了解學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和在線學(xué)習(xí)效果，了解學(xué)情。同時，教師還可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，調(diào)整教學(xué)策略，提供個性化的學(xué)習(xí)指導(dǎo)，促進學(xué)生的主動學(xué)習(xí)和思考能力的培養(yǎng)。為了更好地進行課堂授課準(zhǔn)備，教師使用“雨課堂”工具制作含測試題目和知識點互動討論的PPT課件。這種多媒體形式的教學(xué)材料可以通過在線投票、答題等方式進行課堂互動，增強師生之間的交流和互動，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂參與度。通過微信群、QQ群和學(xué)習(xí)平臺的綜合運用，教師能夠有效地布置課前學(xué)習(xí)任務(wù)，為學(xué)生提供多樣化的學(xué)習(xí)途徑和資源，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗。

課中階段：由于學(xué)生已通過觀看慕課視頻、課件等方式進行了課前學(xué)習(xí)，教師在課堂授課的前幾分鐘以發(fā)送測試題、隨機提問等形式檢驗學(xué)生學(xué)習(xí)情況，這樣可以幫助教師快速了解學(xué)生對課程內(nèi)容的掌握程度，幫助學(xué)生鞏固課程學(xué)習(xí)內(nèi)容，查缺補漏。同時，教師還采用案例教學(xué)、啟發(fā)式教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)方法來圍繞課程內(nèi)容展開授課。這些方法能夠激發(fā)學(xué)生的主動思考和參與度，使學(xué)生更加深入地理解和應(yīng)用所學(xué)知識。例如，在案例教學(xué)中，教師會選取與課程內(nèi)容緊密相關(guān)的實際案例，遵循突出重點、生動有趣的主導(dǎo)思想，采用多媒體手段精心制作授課內(nèi)容的配套課件，把重要知識和關(guān)鍵算法寓于其中，有機穿插思政元素于案例中，使學(xué)生能通過教學(xué)案例有效地掌握課堂所學(xué)知識，并引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)知識的同時培養(yǎng)正確的價值觀和社會責(zé)任感。為了鞏固學(xué)生的學(xué)習(xí)成果并實時考查他們的學(xué)習(xí)情況，案例講解結(jié)束后由教師通過雨課堂或?qū)W習(xí)平臺發(fā)送2～3道隨堂測驗題，以測促學(xué)，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生的參與度，同時，教師還可以根據(jù)學(xué)生的答題情況及時進行反饋和指導(dǎo)，幫助學(xué)生進一步鞏固和提升學(xué)習(xí)成果。通過利用“超星學(xué)習(xí)通”等智慧教學(xué)平臺輔助傳統(tǒng)的面授教學(xué)，有助于教師適時調(diào)整講課進度及重點、難點內(nèi)容，增強師生互動，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

課后階段：教師通過收集整理學(xué)習(xí)平臺的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，可以全面了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。這些統(tǒng)計數(shù)據(jù)包括學(xué)生的出勤情況、作業(yè)完成情況、測試成績等，能夠幫助教師及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)困難和問題，并針對性地進行指導(dǎo)。教師可以根據(jù)典型問題為導(dǎo)向，設(shè)計相應(yīng)的教學(xué)活動。例如，針對學(xué)生普遍存在的問題，可以布置相關(guān)的作業(yè)題來鞏固知識點和技能。除了作業(yè)題，教師還可以推送知識鞏固視頻給學(xué)生觀看。這些視頻可以是講解重點難點的視頻，也可以是與課程內(nèi)容相關(guān)的案例分析或?qū)嶋H應(yīng)用演示。通過觀看視頻，學(xué)生可以更加深入地理解和鞏固課堂知識。此外，教師還可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況推送思政素材和學(xué)科前沿等拓展資料，在培養(yǎng)學(xué)生的思想道德素養(yǎng)和社會責(zé)任感的同時，拓寬他們的知識視野。通過以上方式，教師能夠有效地指導(dǎo)學(xué)生的課后學(xué)習(xí)活動，使學(xué)生在課后也能夠持續(xù)地學(xué)習(xí)和進步。

2.2.3 加強實驗教學(xué)改革

為了增強學(xué)生的實踐能力，研究積極探索新的教學(xué)模式，將實驗內(nèi)容與理論教學(xué)內(nèi)容有機結(jié)合。除了傳統(tǒng)的課內(nèi)實驗以外，還引入了學(xué)生分組協(xié)作來共同完成的綜合型實驗。這種模式要求學(xué)生在小組內(nèi)合作完成實驗任務(wù)，培養(yǎng)他們的團隊合作和溝通能力。其中，課內(nèi)實驗要求學(xué)生按照實驗任務(wù)書的要求來完成實驗，并提交實驗報告。在內(nèi)容上，課內(nèi)實驗側(cè)重教學(xué)大綱中規(guī)定的章節(jié)實驗內(nèi)容。綜合型實驗則注重知識的綜合應(yīng)用。在形式上，多個小組成員之間進行分工協(xié)作來完成一個小型項目后，由小組成員進行項目展示及答辯。通過將綜合型實驗有機地融合于實驗教學(xué)中，變“帶實驗”為“引導(dǎo)實驗”，使教師的職責(zé)由包辦型轉(zhuǎn)變成指導(dǎo)型。通過與學(xué)生在一起進行討論和對他們的指導(dǎo)，形成教師與學(xué)生共同活動的互動過程，教師與學(xué)生一起討論問題、解決困難，并給予學(xué)生及時的指導(dǎo)和反饋。這種互動不僅促進了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，也增強了師生之間的理解和信任。此外，這也有助于培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作能力，這對學(xué)生今后的學(xué)習(xí)和工作都具有重要的意義。

2.3 建立課程考核體系

在OBE理念下，為了檢驗學(xué)生是否達到學(xué)習(xí)要求，需要結(jié)合教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容來制定合適的考核體系。為了改進傳統(tǒng)的“以考為主”的考核方式，課程組制定了以“過程化、多樣化”為特點的考核評價方式。其中，“過程化”指綜合考慮學(xué)生在課前、課中、課后各階段的學(xué)習(xí)情況。而“多樣化”則是指考核方式覆蓋了隨堂練習(xí)、單元測試、課后作業(yè)、中期測試、上機實踐、期末考試等多種形式。

在課前、課中和課后的各個階段，可以利用學(xué)習(xí)平臺上的統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行量化評價。例如，課前的在線資源學(xué)習(xí)時長和課前自測練習(xí)情況，課中的課堂考勤、隨堂測試和參與教學(xué)互動情況，以及課后的作業(yè)提交情況和課后教學(xué)資源的學(xué)習(xí)情況等不同階段的學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)都可以進行量化評分，從而形成了更為全面的過程化考核評價體系。

課程的總評成績包括平時成績、實驗成績和期末成績。借助于網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺對“線上+線下”教學(xué)全過程的數(shù)據(jù)收集、分析和即時結(jié)果反饋，可以在各個階段對各項成績進行細粒度分析，形成課程分析報告，為后續(xù)的教學(xué)評價和分析提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，有助于課程的持續(xù)改進。

3 結(jié)論

教學(xué)實踐表明，在工程教育背景下，結(jié)合市場對專業(yè)人才的實際需求，將OBE理念引入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中，有助于完善課程目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和課程評價等方面，從而使數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)更好地滿足學(xué)生職業(yè)發(fā)展要求和社會需求。實施混合式教學(xué)模式可以轉(zhuǎn)變灌輸式知識傳授的教學(xué)方式為引導(dǎo)式、研討式和互動式為一體的教學(xué)方式，能夠營造多元動態(tài)的學(xué)習(xí)氛圍，有效避免了“滿堂灌”的問題。授課形式和考核方式的多樣化提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和信心，同時激發(fā)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣。

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【通聯(lián)編輯：王 力】