基于OBE 理念的數據結構課程教學改革實踐探析

張璞

摘要：在分析數據結構課程教學現狀的基礎上，為了解決傳統教學模式存在的問題與不足，基于OBE理念，以“知識傳授、能力培養、價值塑造”為教學目標，進行課程教學設計，實施“線上、線下、理論、實踐、思政”有機融合的混合式教學模式，建立考核體系，進行教學改革探索與實踐，培養學生的解決問題的能力和實踐能力，引導學生的價值觀，持續改進課程教學質量。

關鍵詞：OBE理念；數據結構；混合式教學；課程思政；教學改革

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）05-0169-03

0 引言

OBE（Outcome-based Education） 理念是一種以學生為中心、以產出為導向的教育理念，它將學習產出視為保障和提升教學質量的一項重要準則。近年來，OBE理念在高等教育領域得到了廣泛關注，并在高校的課程教學中發揮著越來越重要的作用[1-2]。在課程教學中推行OBE理念，不僅是為了滿足工程教育專業認證的需求，更是提高教學效果和人才培養成果的有效途徑。通過實施OBE理念，教師可以更好地關注學生的學習成果，從而調整教學方法和策略。同時，這也有助于提高學生的學習興趣和積極性，培養學生的創新能力和實踐能力，使他們在未來的職業生涯中具備更強的競爭力。

數據結構作為計算機專業的核心課程，在研究生考試、專業筆試面試、學科競賽中占據重要地位，具有專業性強、受眾面廣、受重視程度高等特點。然而，在傳統教學模式下，數據結構教學往往過于關注課程內容的傳授，而忽視了對學生在知識、能力和素質等方面的綜合培養。這導致了教學方法陳舊、難以激發學生的學習興趣以及考核評價方式的單一性等問題。在人工智能和互聯網技術快速發展的背景下，社會對學生的知識、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，數據結構的教學理念亟需從“以內容為本”轉向“以學生為中心”。應該以知識傳授、能力培養和價值塑造為導向，對課程的教學目標、教學模式和考核評價方式等方面進行全面改革。

本文應用OBE教育理念對數據結構課程進行教學改革和探索。通過明確課程教學目標，進行教學設計，實施“線上、線下、理論、實踐、思政”有機融合的混合式教學模式，制定過程化的考核評價體系等一系列活動，形成了“以學生為中心，目標為導向”的教學改革方案。

1 教學現狀分析

數據結構課程具有理論抽象、內容繁多、實踐性強、綜合能力要求高等特點[3]，在計算機專業的課程體系中具有承上啟下的重要地位，但傳統教學中普遍存在以下問題[4]：

1） 教學目標存在偏差。傳統教學的目標主要側重理論知識的學習，而忽略了學生運用數據結構知識解決領域相關工程問題的能力目標的明確表述。教師通常圍繞知識點組織教學，導致學生能力的培養路徑不清晰，教學目標不夠明確，定位存在偏差。

2） 教學方法陳舊。傳統教學方法中，教師主要以“PPT+板書”為主的方式進行課程內容講解，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，需要學生長時間集中注意力，在一定程度上忽略了學生的參與性，不能充分調動學生的學習興趣。

3） 考核評價方式單一，成績分析粗放。傳統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生學習活動的過程性評價，對考核學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，傳統教學往往未能對學生成績進行細粒度分析，導致教師無法及時進行教學改進。

4） 缺乏將思政元素融入教學的系統性設計。數據結構課程的傳統教學模式往往未能將課程思政目標與大綱、教學課件和教案等資源有機結合起來，從而無法有效地將思政教育融入課程教學中。為了實現立德樹人的教育目標，需要深入挖掘與課程內容緊密相關的思政元素，并對其進行系統化的教學設計。

2 基于OBE 理念的數據結構課程改革

首先，通過結合OBE理念，明確了課程教學目標。其次，為了確保OBE中“學習成果為導向”的理念得到貫徹，構建了“線上、線下、理論、實踐、思政”有機融合的混合式教學模式。為了滿足OBE理念對學習效果的檢驗要求，設計了綜合考慮學習過程的考核方式。最后，在課程結束后，通過對各項成績進行細粒度分析并進行課程總結，在后續階段對課程教學進行了持續改進。教學改革流程如圖1所示。

2.1 明確課程教學目標

OBE理念更加注重“知識學習、能力培養、素質提高”的課程綜合目標。因此，結合本校辦學定位、人才培養要求，專業培養目標和培養方案，從知識、能力、素質等三方面對數據結構課程的教學目標進行了明確。

知識目標：通過課程學習，使學生掌握數據的邏輯結構、存儲結構及其相應算法，不同數據組織形式的優缺點以及算法的評價方法，并掌握各類常用數據處理算法。

能力目標：通過課程學習，使學生能根據計算機領域工程問題中的數據對象特性，選擇合適的邏輯結構和存儲結構，設計相適應的數據結構和算法，提升學生分析解決復雜工程問題的能力。

素質目標：培養學生求真務實的專業精神，踏實嚴謹的科學素養，引導學生認識到新一代信息技術變革帶來的機遇與挑戰，并勇于承擔時代使命。

2.2 混合式教學模式策略

混合式教學是一種將線下課堂教學與線上在線學習相融合的教學模式，具有線上+線下、翻轉課堂、師生高效互動等特征[5]。通過多種教學手段的有機結合，混合式教學能進一步體現“以學生為中心”的理念，因此，本文采用混合式教學模式來進行教學改革。

2.2.1 教學設計

為了將教師的“教”與學生的“學”進行有機結合，有效地達成課程目標，需要對教學內容、授課方式、課程思政要素、教學流程等進行教學設計。在學期課程開課前，由課程組討論修訂教學大綱，并結合慕課平臺上提供的視頻、自測題、作業、討論題等教學資源進行教學設計，對教師課堂講授內容及學生在線學習內容、練習內容等進行劃分，并在課堂講授與在線學習的時間進度上進行銜接，設計好師生互動環節，通盤考慮隨堂練習的次數和時間點，以及課后在線自測和作業與教學進度的結合。

為了將知識傳授和價值塑造有機地融合在一起，在教學設計過程中進行了思政案例的設計。通過創設思政情境，將科學精神、職業素養、家國意識和文化素養等思政元素融入課程教學中。表1給出了課程中部分思政案例的設計。

2.2.2 教學模式實施

在教學過程中，分課前、課中、課后三個階段來實施混合式教學模式。

課前階段：教師通過微信群、QQ群或學習平臺發布課前學習任務，使學生對課前學習目標有清晰的認識。學生可以在學習平臺（超星學習通、長江雨課堂等）上觀看慕課視頻，并進行自測練習，以完成相應的學習任務。此外，學生還可以利用討論區、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，以便及時解答疑惑并加強師生之間的互動。為了全面了解學生的學習情況，教師會在學習平臺中統計學生完成的課前學習任務指標。這有助于教師了解學生的自主學習能力和在線學習效果，了解學情。同時，教師還可以根據學生的學習情況，調整教學策略，提供個性化的學習指導，促進學生的主動學習和思考能力的培養。為了更好地進行課堂授課準備，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，從而激發學生的學習興趣，提高課堂參與度。通過微信群、QQ群和學習平臺的綜合運用，教師能夠有效地布置課前學習任務，為學生提供多樣化的學習途徑和資源，提升學生的學習體驗。

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

課后階段：教師通過收集整理學習平臺的統計數據，可以全面了解學生的學習情況。這些統計數據包括學生的出勤情況、作業完成情況、測試成績等，能夠幫助教師及時發現學生的學習困難和問題，并針對性地進行指導。教師可以根據典型問題為導向，設計相應的教學活動。例如，針對學生普遍存在的問題，可以布置相關的作業題來鞏固知識點和技能。除了作業題，教師還可以推送知識鞏固視頻給學生觀看。這些視頻可以是講解重點難點的視頻，也可以是與課程內容相關的案例分析或實際應用演示。通過觀看視頻，學生可以更加深入地理解和鞏固課堂知識。此外，教師還可以根據學生的學習情況推送思政素材和學科前沿等拓展資料，在培養學生的思想道德素養和社會責任感的同時，拓寬他們的知識視野。通過以上方式，教師能夠有效地指導學生的課后學習活動，使學生在課后也能夠持續地學習和進步。

2.2.3 加強實驗教學改革

為了增強學生的實踐能力，研究積極探索新的教學模式，將實驗內容與理論教學內容有機結合。除了傳統的課內實驗以外，還引入了學生分組協作來共同完成的綜合型實驗。這種模式要求學生在小組內合作完成實驗任務，培養他們的團隊合作和溝通能力。其中，課內實驗要求學生按照實驗任務書的要求來完成實驗，并提交實驗報告。在內容上，課內實驗側重教學大綱中規定的章節實驗內容。綜合型實驗則注重知識的綜合應用。在形式上，多個小組成員之間進行分工協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中，變“帶實驗”為“引導實驗”，使教師的職責由包辦型轉變成指導型。通過與學生在一起進行討論和對他們的指導，形成教師與學生共同活動的互動過程，教師與學生一起討論問題、解決困難，并給予學生及時的指導和反饋。這種互動不僅促進了學生的學習效果，也增強了師生之間的理解和信任。此外，這也有助于培養學生的團隊協作能力，這對學生今后的學習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，為了檢驗學生是否達到學習要求，需要結合教學目標和教學內容來制定合適的考核體系。為了改進傳統的“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”指綜合考慮學生在課前、課中、課后各階段的學習情況。而“多樣化”則是指考核方式覆蓋了隨堂練習、單元測試、課后作業、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，可以利用學習平臺上的統計數據進行量化評價。例如，課前的在線資源學習時長和課前自測練習情況，課中的課堂考勤、隨堂測試和參與教學互動情況，以及課后的作業提交情況和課后教學資源的學習情況等不同階段的學習過程數據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。借助于網絡學習平臺對“線上+線下”教學全過程的數據收集、分析和即時結果反饋，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，為后續的教學評價和分析提供數據基礎，有助于課程的持續改進。

3 結論

教學實踐表明，在工程教育背景下，結合市場對專業人才的實際需求，將OBE理念引入數據結構課程教學中，有助于完善課程目標、教學內容、教學方法和課程評價等方面，從而使數據結構課程教學更好地滿足學生職業發展要求和社會需求。實施混合式教學模式可以轉變灌輸式知識傳授的教學方式為引導式、研討式和互動式為一體的教學方式，能夠營造多元動態的學習氛圍，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生的學習效率和信心，同時激發了學生的自主學習興趣。

參考文獻：

[1] 施曉秋.遵循專業認證OBE理念的課程教學設計與實施[J].高等工程教育研究，2018（5）：154-160.

[2] 陳玲.基于OBE理念的動畫專業課程教學改革探究：以計算機圖形圖像基礎課程為例[J].電腦知識與技術，2023，19（15）：124-128.

[3] 徐新.基于案例驅動的數據結構課程教學方法研究[J].計算機教育，2019（3）：44-47.

[4] 李照奎，吳杰宏，王巖，等.工程教育專業認證背景下數據結構課程改革探索與分析[J].計算機教育，2019（8）：110-113.

[5] 曹海艷，孫躍東，羅堯成，等“. 以學生為中心”的高?；旌鲜浇虒W課程學習設計思考[J].高等工程教育研究，2021（7）：187-192.

【通聯編輯：王 力】