孟利華

摘要 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)類專業(yè)一門承上啟下的專業(yè)基礎(chǔ)課程，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力起著至關(guān)重要的作用。文章分析了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，提出以O(shè)BE理念為導(dǎo)向，按照反向設(shè)計(jì)原則，制訂五個(gè)課程目標(biāo)。為達(dá)成課程目標(biāo)，重構(gòu)課程教學(xué)內(nèi)容，深度融合BOPPPS與對(duì)分課堂教學(xué)模式應(yīng)用于課程教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐，強(qiáng)調(diào)參與式學(xué)習(xí)，激勵(lì)學(xué)生開展自主學(xué)習(xí)。構(gòu)建多元化動(dòng)態(tài)課程評(píng)價(jià)體系，為課程持續(xù)改進(jìn)提供有力依據(jù)。OBE課程教學(xué)提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和效果，提高了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)質(zhì)量，為工程教育課程教學(xué)提供了借鑒與參考。

關(guān)鍵詞 OBE；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；BOPPPS；對(duì)分課堂

中圖分類號(hào)：G424文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.10.043

1課程簡(jiǎn)介

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)類相關(guān)專業(yè)非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是一門綜合性、實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，既是高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、離散數(shù)學(xué)等課程的延伸和擴(kuò)展，也是后續(xù)課程如數(shù)據(jù)庫(kù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等課程的基礎(chǔ)，還是計(jì)算機(jī)類專業(yè)考研必考的專業(yè)課程之一。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程全面系統(tǒng)地講解了非數(shù)值型數(shù)據(jù)的組織形式，數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，不同存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)相關(guān)運(yùn)算算法以及算法實(shí)現(xiàn)，并且對(duì)不同算法進(jìn)行時(shí)間效率和空間效率分析，以便找到合適的解決方案。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識(shí)在系統(tǒng)應(yīng)用軟件開發(fā)、人工智能、大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用。該課程對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)的認(rèn)識(shí)和理解能力、邏輯思維能力、算法設(shè)計(jì)與分析能力、程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)能力，最終通過(guò)建立抽象數(shù)據(jù)模型解決復(fù)雜工程問(wèn)題，并對(duì)解決方案持續(xù)改進(jìn)和優(yōu)化起著至關(guān)重要的作用[1]。

2課程教學(xué)存在的問(wèn)題

2.1教學(xué)內(nèi)容抽象、復(fù)雜

本課程是計(jì)算機(jī)類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，其課程內(nèi)容抽象復(fù)雜，理論性和實(shí)踐性較強(qiáng)，學(xué)生比較難以理解和掌握課程教學(xué)內(nèi)容。本課程內(nèi)容主要圍繞四大類結(jié)構(gòu)：線性結(jié)構(gòu)、樹型結(jié)構(gòu)、圖狀結(jié)構(gòu)以及集合結(jié)構(gòu)展開，具體包括線性表、棧和隊(duì)列、字符串、數(shù)組和廣義表、樹和二叉樹、圖等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的邏輯結(jié)構(gòu)、物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)以及基本操作，常用查找算法和排序算法。課程教學(xué)內(nèi)容理論知識(shí)復(fù)雜、抽象，尤其體現(xiàn)在非線性結(jié)構(gòu)（樹、圖）教學(xué)中，學(xué)生難以將課程理論中的數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)與物理表示以及算法設(shè)計(jì)聯(lián)系起來(lái)，程序編寫調(diào)式能力差，不能測(cè)試驗(yàn)證算法與程序的正確性。

2.2教學(xué)方法單一、課程實(shí)踐不受重視

本課程教學(xué)采用以教師講解為主導(dǎo)的傳統(tǒng)教學(xué)模式，教學(xué)過(guò)程中重視知識(shí)的傳授，以教師為中心，以教材、教案為本，以講解抽象概念、基本算法邏輯為主，實(shí)驗(yàn)教學(xué)也只講授驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，忽視設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)，部分高校甚至縮短數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課時(shí)，取消數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)，使得學(xué)生對(duì)該門課程的學(xué)習(xí)缺乏主觀能動(dòng)性以及創(chuàng)新性，難以有效培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。

2.3課程考核評(píng)價(jià)體系未能反饋教學(xué)

該課程的考核評(píng)價(jià)由平時(shí)表現(xiàn)和期末考試分?jǐn)?shù)構(gòu)成，平時(shí)表現(xiàn)包括出勤率、平時(shí)作業(yè)完成情況等，成績(jī)分析粒度不夠精細(xì)，沒(méi)有依據(jù)能力目標(biāo)的達(dá)成設(shè)計(jì)考核評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。忽視形成性評(píng)價(jià)與過(guò)程性評(píng)價(jià)在教學(xué)過(guò)程中的作用，教師不能根據(jù)課程評(píng)價(jià)在教學(xué)中及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，從而改進(jìn)教學(xué)策略與教學(xué)方法，難以充分發(fā)揮課程評(píng)價(jià)在持續(xù)改進(jìn)教學(xué)中的導(dǎo)向作用。

3課程目標(biāo)

本課程依據(jù)吉首大學(xué)張家界學(xué)院理工農(nóng)學(xué)院軟件工程專業(yè)工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)畢業(yè)要求與專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，參考《普通高等學(xué)校本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》，綜合考慮社會(huì)、信息產(chǎn)業(yè)、家長(zhǎng)、學(xué)生等相關(guān)利益方面的需求，采用布魯姆認(rèn)知目標(biāo)分類理論，盡量使用高層次目標(biāo)以及目標(biāo)管理SMART（Specific：具體性、Measurable：可衡量性、Attainable：可實(shí)現(xiàn)性、Relevant：相關(guān)性、Time-bound：時(shí)限性）原則，制訂本課程的5個(gè)課程目標(biāo)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程目標(biāo)與對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)如表1所示。

4課程教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

4.1教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

本課程講解如何合理、有效地組織與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)正確算法處理數(shù)據(jù)并對(duì)算法進(jìn)行時(shí)間效率和空間效率分析與評(píng)價(jià)，找到解決復(fù)雜工程問(wèn)題的最佳方案，最終能夠編寫程序解決復(fù)雜工程問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的理解分析能力、算法設(shè)計(jì)能力、程序?qū)崿F(xiàn)能力，提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力，提升學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力以及終身學(xué)習(xí)的能力。吉首大學(xué)張家界學(xué)院作為西部高校，學(xué)生理論基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，根據(jù)課程團(tuán)隊(duì)構(gòu)建的課程目標(biāo)，結(jié)合我院應(yīng)用型人才的培養(yǎng)定位以及學(xué)生的實(shí)際情況，將本課程分為理論課和實(shí)踐課，其中，理論課刪除與課程目標(biāo)聯(lián)系不緊密的內(nèi)容：串、數(shù)組和廣義表，理論課共計(jì)50學(xué)時(shí)；實(shí)踐課增加設(shè)計(jì)性與綜合性實(shí)驗(yàn)，減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，部分驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)學(xué)生課后在學(xué)習(xí)通平臺(tái)自主完成學(xué)習(xí)，共計(jì)42學(xué)時(shí)。

4.2基于BOPPPS教學(xué)模型與對(duì)分課堂教學(xué)模型的混合式教學(xué)設(shè)計(jì)

4.2.1 BOPPPS教學(xué)模型

BOPPPS教學(xué)模型源于加拿大教師技能培訓(xùn)，以教學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)向、以學(xué)生為中心，由引入（Bridge-in）、目標(biāo)（Objective/Outcome）、前測(cè)（Pre-assessment）、參與式學(xué)習(xí)（Participatory Learning）、后測(cè)（Post-assessment）、總結(jié)（Summary）6個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)構(gòu)成[2]。

該模型的理論依據(jù)是認(rèn)知理論與構(gòu)建主義，教學(xué)理念強(qiáng)調(diào)以“學(xué)生為中心、教師為主導(dǎo)”。對(duì)教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成構(gòu)建了完整的教學(xué)過(guò)程和理論框架，為課堂教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成提供了清晰的思路和有效保障[3]。教學(xué)目標(biāo)設(shè)定明確，符合認(rèn)知規(guī)律，便于達(dá)成度的評(píng)價(jià)。教學(xué)過(guò)程注重互動(dòng)與反思，強(qiáng)調(diào)參與式學(xué)習(xí)，目標(biāo)達(dá)成情況反饋教學(xué)，促進(jìn)課堂教學(xué)持續(xù)改進(jìn)，提升教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度，提高課程教學(xué)質(zhì)量。

4.2.2對(duì)分課堂教學(xué)模型

對(duì)分課堂又稱PAD課堂，是一種基于構(gòu)建主義教育理念，在教師講授的基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的自主建構(gòu)性和教學(xué)的情景互動(dòng)性，把教師的“講”與學(xué)生的“學(xué)”和“思”結(jié)合起來(lái)，是構(gòu)建主義與傳統(tǒng)教學(xué)模式的獨(dú)特結(jié)合[4]。對(duì)分課堂理念是將課堂時(shí)間錯(cuò)開，一半時(shí)間在前分配給教師進(jìn)行課堂知識(shí)講授，一半時(shí)間在后留給學(xué)生內(nèi)化吸收和交流討論，體現(xiàn)“以學(xué)生為中心”，激勵(lì)學(xué)生自主積極地學(xué)習(xí)。

4.2.3混合式教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

針對(duì)本課程教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題，根據(jù)課程團(tuán)隊(duì)構(gòu)建的超星泛雅平臺(tái)，課程教學(xué)融合“BOPPPS教學(xué)模型”+“對(duì)分課堂教學(xué)模型”進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐，將課堂教學(xué)分為課前、課中、課后三個(gè)環(huán)節(jié)展開。課前由BOPPPS教學(xué)模型中的引入、目標(biāo)以及前測(cè)三個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成，課中的參與式學(xué)習(xí)，將對(duì)分課堂重構(gòu)，由四個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成：教師精講留白；學(xué)生獨(dú)學(xué)，內(nèi)化吸收；小組討論；教師答疑。課后由BOPPPS教學(xué)模型中的后測(cè)以及總結(jié)兩個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成[5]。以課程目標(biāo)達(dá)成為核心，組織實(shí)施教學(xué)活動(dòng)的各環(huán)節(jié)，具體如圖1所示。

①課前準(zhǔn)備。由BOPPPS教學(xué)模型中的引入、目標(biāo)以及前測(cè)構(gòu)成。

引入：教師充分利用已有教學(xué)資源，選取實(shí)際應(yīng)用案例引出教學(xué)內(nèi)容，收集并分享身邊的人和事以期吸引學(xué)生的注意力，引起學(xué)生對(duì)本課程的學(xué)習(xí)意圖、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)積極性以及學(xué)習(xí)挑戰(zhàn)性。例如，教師通過(guò)超信泛雅平臺(tái)、QQ、微信收集并分享歷屆優(yōu)秀畢業(yè)生在校學(xué)習(xí)經(jīng)歷以及畢業(yè)后的工作情況，高年級(jí)學(xué)生通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，參加各種競(jìng)賽的獲獎(jiǎng)情況等。

目標(biāo)：目標(biāo)是教學(xué)的基本依據(jù)，也是目標(biāo)達(dá)成的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)超星泛雅教學(xué)資源平臺(tái)、QQ、微信，教師將課堂教學(xué)目標(biāo)發(fā)布給學(xué)生，讓學(xué)生明確課堂教學(xué)目標(biāo)，明了課堂學(xué)習(xí)方向，學(xué)生對(duì)課堂中的重、難點(diǎn)知識(shí)做到心中有數(shù)。

前測(cè)：通過(guò)綜合分析學(xué)情、教學(xué)內(nèi)容和課堂目標(biāo)，設(shè)定前測(cè)內(nèi)容，以微課視頻、教案、課前小測(cè)驗(yàn)、話題討論等各種不同方式，利用超星泛雅教學(xué)資源平臺(tái)、QQ、微信多種工具發(fā)布給學(xué)生。學(xué)生通過(guò)在線自主學(xué)習(xí)微課視頻、教案，完成課前小測(cè)驗(yàn)，將學(xué)習(xí)過(guò)程中的疑難點(diǎn)記錄下來(lái)并分享至討論區(qū)，師生、生生在討論區(qū)針對(duì)疑難點(diǎn)相互討論，學(xué)習(xí)交流，加深對(duì)重難點(diǎn)的理解和掌握。教師通過(guò)問(wèn)題反饋、討論記錄、前測(cè)情況了解學(xué)生對(duì)知識(shí)基礎(chǔ)的掌握程度，學(xué)習(xí)興趣以及學(xué)習(xí)能力，進(jìn)而調(diào)整課程內(nèi)容的深度與進(jìn)度，為后續(xù)課程教學(xué)做好鋪墊。

②課中學(xué)習(xí)。課中學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)參與式學(xué)習(xí)，是整個(gè)教學(xué)過(guò)程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，讓學(xué)生積極主動(dòng)參與到課堂教學(xué)過(guò)程中，體現(xiàn)以“學(xué)生為中心“的教育理念。本課程的參與式學(xué)習(xí)重構(gòu)對(duì)分課堂教學(xué)模式，分為以下四個(gè)環(huán)節(jié)。

教師精講留白：教師從宏觀上告訴學(xué)生為什么學(xué)，學(xué)什么以及如何學(xué)，讓學(xué)生了解知識(shí)框架，明確知識(shí)的重難點(diǎn)，結(jié)合留白的藝術(shù)手段，使學(xué)生有思考的時(shí)間與空間，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及學(xué)習(xí)積極性。例如，在講授哈夫曼樹時(shí)，通過(guò)哈夫曼樹的應(yīng)用場(chǎng)景讓學(xué)生明白解決哪些問(wèn)題會(huì)用到哈夫曼樹，哈夫曼樹的邏輯結(jié)構(gòu)是什么，存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)是什么，為什么要采用這種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，哈夫曼樹是如何構(gòu)造的。

學(xué)生獨(dú)學(xué)、內(nèi)化吸收：學(xué)生根據(jù)自身的情況個(gè)性化學(xué)習(xí)，理解和內(nèi)化課程內(nèi)容，形成課程知識(shí)體系架構(gòu)。獨(dú)學(xué)后，學(xué)生還需要總結(jié)所學(xué)以及疑惑，為小組討論環(huán)節(jié)做好鋪墊。例如在哈夫曼樹的獨(dú)學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生明白哈夫曼樹的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)以及構(gòu)造過(guò)程，但對(duì)哈夫曼樹構(gòu)造算法存在疑問(wèn)。

小組討論：學(xué)生帶著自學(xué)和思考結(jié)果與班級(jí)同學(xué)進(jìn)行討論交流，以分組或者通過(guò)超星泛雅、QQ、微信進(jìn)行15分鐘左右的交流討論，生生互幫互助，答疑解惑，形成最終的討論結(jié)果。例如，學(xué)生帶著算法存在的問(wèn)題與同組同學(xué)交流討論，設(shè)計(jì)正確算法并分析算法的時(shí)空效率。

教師答疑：根據(jù)學(xué)生的獨(dú)學(xué)與討論情況，教師總結(jié)學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)所在，就學(xué)生的疑問(wèn)以及遺漏的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行查漏補(bǔ)缺。

③課后復(fù)習(xí)。后測(cè)：通過(guò)科學(xué)的評(píng)測(cè)方案針對(duì)性地評(píng)測(cè)學(xué)生學(xué)習(xí)狀況，了解學(xué)生是否達(dá)成了預(yù)定的課程目標(biāo)。根據(jù)課程性質(zhì)以及教學(xué)內(nèi)容的差異，采用發(fā)布隨堂測(cè)試、章節(jié)作業(yè)、實(shí)驗(yàn)等有效展開，題型可以是選擇題、簡(jiǎn)答題、程序分析與設(shè)計(jì)題等，教師依據(jù)評(píng)測(cè)結(jié)果改進(jìn)與完善教學(xué)過(guò)程，提高教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成度。

總結(jié)：教師在課后根據(jù)課程各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、學(xué)習(xí)興趣以及學(xué)習(xí)能力，及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略與教學(xué)手段，階段性地促進(jìn)教學(xué)目標(biāo)的有效達(dá)成。

5構(gòu)建多元化動(dòng)態(tài)課程評(píng)價(jià)體系

為合理評(píng)價(jià)課程目標(biāo)的達(dá)成情況，充分發(fā)揮課程評(píng)價(jià)對(duì)課程教學(xué)持續(xù)改進(jìn)的指導(dǎo)作用，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程評(píng)價(jià)從課程考核評(píng)價(jià)與學(xué)生課程目標(biāo)達(dá)成問(wèn)卷調(diào)查兩個(gè)方面展開。課程考核評(píng)價(jià)采用形成性評(píng)價(jià)與終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式進(jìn)行，采用百分制，各占比50%。形成性評(píng)價(jià)從平時(shí)測(cè)驗(yàn)、課堂表現(xiàn)、上機(jī)實(shí)踐等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，每個(gè)評(píng)價(jià)項(xiàng)目根據(jù)課程目標(biāo)設(shè)置不同權(quán)值，終結(jié)性評(píng)價(jià)采用期末測(cè)試展開，期末測(cè)試題型包括選擇題、填空題、簡(jiǎn)答題以及程序設(shè)計(jì)編寫題，每種題型根據(jù)課程目標(biāo)設(shè)置不同權(quán)值。學(xué)生課程目標(biāo)達(dá)成問(wèn)卷調(diào)查按照課程目標(biāo)設(shè)置問(wèn)題，每個(gè)課程目標(biāo)設(shè)置兩個(gè)不同的問(wèn)題，據(jù)此了解課程目標(biāo)的達(dá)成情況，為課程教學(xué)持續(xù)改進(jìn)提供有力的參考依據(jù)。

6結(jié)語(yǔ)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)類專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，本文研究以O(shè)BE為導(dǎo)向的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐，按照反向設(shè)計(jì)的原則，制訂課程目標(biāo)，依據(jù)課程目標(biāo)設(shè)計(jì)課程教學(xué)內(nèi)容，深度融合BOPPPS教學(xué)模式與對(duì)分課堂教學(xué)模式進(jìn)行課程教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐，基于課程目標(biāo)制訂多元化的動(dòng)態(tài)課程評(píng)價(jià)體系。在工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下，其他課程工程化的教學(xué)設(shè)計(jì)提供了理論與實(shí)踐指導(dǎo)，具有一定的推廣價(jià)值。

基金項(xiàng)目：2022年湖南省普通高等學(xué)校教學(xué)改革研究項(xiàng)目（HNJG-2022-1412）。

參考文獻(xiàn)

[1]董薇，張淑麗.基于工程教育專業(yè)認(rèn)證的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2020（21）.

[2]金鑫，李良軍，杜靜，岳勇.基于BOPPPS模型的教學(xué)創(chuàng)新設(shè)計(jì)——以“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程為例[J].高等工程教育研究，2022（6）.

[3]丹平，印興耀.加拿大BOPPPS教學(xué)模式及其對(duì)高等教育改革的啟示[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2016（35）.

[4]杜艷飛，張學(xué)新.“對(duì)分課堂”：高校課堂教學(xué)模式改革實(shí)踐與思考[J].繼續(xù)教育研究，2016（3）.

[5]余軍霞，董永權(quán).OBE課程教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐——以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程為例[J].軟件導(dǎo)刊，2021（20）.