基于OBE 理念的数据结构课程教学改革实践探析

张璞

摘要：在分析数据结构课程教学现状的基础上，为了解决传统教学模式存在的问题与不足，基于OBE理念，以“知识传授、能力培养、价值塑造”为教学目标，进行课程教学设计，实施“线上、线下、理论、实践、思政”有机融合的混合式教学模式，建立考核体系，进行教学改革探索与实践，培养学生的解决问题的能力和实践能力，引导学生的价值观，持续改进课程教学质量。

关键词：OBE理念；数据结构；混合式教学；课程思政；教学改革

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2024）05-0169-03

0 引言

OBE（Outcome-based Education） 理念是一种以学生为中心、以产出为导向的教育理念，它将学习产出视为保障和提升教学质量的一项重要准则。近年来，OBE理念在高等教育领域得到了广泛关注，并在高校的课程教学中发挥着越来越重要的作用[1-2]。在课程教学中推行OBE理念，不仅是为了满足工程教育专业认证的需求，更是提高教学效果和人才培养成果的有效途径。通过实施OBE理念，教师可以更好地关注学生的学习成果，从而调整教学方法和策略。同时，这也有助于提高学生的学习兴趣和積极性，培养学生的创新能力和实践能力，使他们在未来的职业生涯中具备更强的竞争力。

数据结构作为计算机专业的核心课程，在研究生考试、专业笔试面试、学科竞赛中占据重要地位，具有专业性强、受众面广、受重视程度高等特点。然而，在传统教学模式下，数据结构教学往往过于关注课程内容的传授，而忽视了对学生在知识、能力和素质等方面的综合培养。这导致了教学方法陈旧、难以激发学生的学习兴趣以及考核评价方式的单一性等问题。在人工智能和互联网技术快速发展的背景下，社会对学生的知识、能力和价值观等方面提出了更高的要求。因此，面对这些问题和挑战，数据结构的教学理念亟需从“以内容为本”转向“以学生为中心”。应该以知识传授、能力培养和价值塑造为导向，对课程的教学目标、教学模式和考核评价方式等方面进行全面改革。

本文应用OBE教育理念对数据结构课程进行教学改革和探索。通过明确课程教学目标，进行教学设计，实施“线上、线下、理论、实践、思政”有机融合的混合式教学模式，制定过程化的考核评价体系等一系列活动，形成了“以学生为中心，目标为导向”的教学改革方案。

1 教学现状分析

数据结构课程具有理论抽象、内容繁多、实践性强、综合能力要求高等特点[3]，在计算机专业的课程体系中具有承上启下的重要地位，但传统教学中普遍存在以下问题[4]：

1） 教学目标存在偏差。传统教学的目标主要侧重理论知识的学习，而忽略了学生运用数据结构知识解决领域相关工程问题的能力目标的明确表述。教师通常围绕知识点组织教学，导致学生能力的培养路径不清晰，教学目标不够明确，定位存在偏差。

2） 教学方法陈旧。传统教学方法中，教师主要以“PPT+板书”为主的方式进行课程内容讲解，虽然可以较好地解决“教”的问题，但由于知识的传授以单向灌输为主，需要学生长时间集中注意力，在一定程度上忽略了学生的参与性，不能充分调动学生的学习兴趣。

3） 考核评价方式单一，成绩分析粗放。传统的考核评价主要通过期末卷面考试来进行，这种单一的评价方式忽略了对学生学习活动的过程性评价，对考核学生的实践能力和解决问题的能力存在较大的局限性。此外，由于工作量大，传统教学往往未能对学生成绩进行细粒度分析，导致教师无法及时进行教学改进。

4） 缺乏将思政元素融入教学的系统性设计。数据结构课程的传统教学模式往往未能将课程思政目标与大纲、教学课件和教案等资源有机结合起来，从而无法有效地将思政教育融入课程教学中。为了实现立德树人的教育目标，需要深入挖掘与课程内容紧密相关的思政元素，并对其进行系统化的教学设计。

2 基于OBE 理念的数据结构课程改革

首先，通过结合OBE理念，明确了课程教学目标。其次，为了确保OBE中“学习成果为导向”的理念得到贯彻，构建了“线上、线下、理论、实践、思政”有机融合的混合式教学模式。为了满足OBE理念对学习效果的检验要求，设计了综合考虑学习过程的考核方式。最后，在课程结束后，通过对各项成绩进行细粒度分析并进行课程总结，在后续阶段对课程教学进行了持续改进。教学改革流程如图1所示。

2.1 明确课程教学目标

OBE理念更加注重“知识学习、能力培养、素质提高”的课程综合目标。因此，结合本校办学定位、人才培养要求，专业培养目标和培养方案，从知识、能力、素质等三方面对数据结构课程的教学目标进行了明确。

知识目标：通过课程学习，使学生掌握数据的逻辑结构、存储结构及其相应算法，不同数据组织形式的优缺点以及算法的评价方法，并掌握各类常用数据处理算法。

能力目标：通过课程学习，使学生能根据计算机领域工程问题中的数据对象特性，选择合适的逻辑结构和存储结构，设计相适应的数据结构和算法，提升学生分析解决复杂工程问题的能力。

素质目标：培养学生求真务实的专业精神，踏实严谨的科学素养，引导学生认识到新一代信息技术变革带来的机遇与挑战，并勇于承担时代使命。

2.2 混合式教学模式策略

混合式教学是一种将线下课堂教学与线上在线学习相融合的教学模式，具有线上+线下、翻转课堂、师生高效互动等特征[5]。通过多种教学手段的有机结合，混合式教学能进一步体现“以学生为中心”的理念，因此，本文采用混合式教学模式来进行教学改革。

2.2.1 教学设计

为了将教师的“教”与学生的“学”进行有机结合，有效地达成课程目标，需要对教学内容、授课方式、课程思政要素、教学流程等进行教学设计。在学期课程开课前，由课程组讨论修订教学大纲，并结合慕课平台上提供的视频、自测题、作业、讨论题等教学资源进行教学设计，对教师课堂讲授内容及学生在线学习内容、练习内容等进行划分，并在课堂讲授与在线学习的时间进度上进行衔接，设计好师生互动环节，通盘考虑随堂练习的次数和时间点，以及课后在线自测和作业与教学进度的结合。

为了将知识传授和价值塑造有机地融合在一起，在教学设计过程中进行了思政案例的设计。通过创设思政情境，将科学精神、职业素养、家国意识和文化素养等思政元素融入课程教学中。表1给出了课程中部分思政案例的设计。

2.2.2 教学模式实施

在教学过程中，分课前、课中、课后三个阶段来实施混合式教学模式。

课前阶段：教师通过微信群、QQ群或学习平台发布课前学习任务，使学生对课前学习目标有清晰的认识。学生可以在学习平台（超星学习通、长江雨课堂等）上观看慕课视频，并进行自测练习，以完成相应的学习任务。此外，学生还可以利用讨论区、微信群和QQ群等渠道提出问题，并由主讲教师及助教及时解答和响应，以便及时解答疑惑并加强师生之间的互动。为了全面了解学生的学习情况，教师会在学习平台中统计学生完成的课前学习任务指标。这有助于教师了解学生的自主学习能力和在线学习效果，了解学情。同时，教师还可以根据学生的学习情况，调整教学策略，提供个性化的学习指导，促进学生的主动学习和思考能力的培养。为了更好地进行课堂授课准备，教师使用“雨课堂”工具制作含测试题目和知识点互动讨论的PPT课件。这种多媒体形式的教学材料可以通过在线投票、答题等方式进行课堂互动，增强师生之间的交流和互动，从而激发学生的学习兴趣，提高课堂参与度。通过微信群、QQ群和学习平台的综合运用，教师能够有效地布置课前学习任务，为学生提供多样化的学习途径和资源，提升学生的学习体验。

課中阶段：由于学生已通过观看慕课视频、课件等方式进行了课前学习，教师在课堂授课的前几分钟以发送测试题、随机提问等形式检验学生学习情况，这样可以帮助教师快速了解学生对课程内容的掌握程度，帮助学生巩固课程学习内容，查缺补漏。同时，教师还采用案例教学、启发式教学、翻转课堂等教学方法来围绕课程内容展开授课。这些方法能够激发学生的主动思考和参与度，使学生更加深入地理解和应用所学知识。例如，在案例教学中，教师会选取与课程内容紧密相关的实际案例，遵循突出重点、生动有趣的主导思想，采用多媒体手段精心制作授课内容的配套课件，把重要知识和关键算法寓于其中，有机穿插思政元素于案例中，使学生能通过教学案例有效地掌握课堂所学知识，并引导学生在学习知识的同时培养正确的价值观和社会责任感。为了巩固学生的学习成果并实时考查他们的学习情况，案例讲解结束后由教师通过雨课堂或学习平台发送2～3道随堂测验题，以测促学，调动学生的学习积极性，提高学生的参与度，同时，教师还可以根据学生的答题情况及时进行反馈和指导，帮助学生进一步巩固和提升学习成果。通过利用“超星学习通”等智慧教学平台辅助传统的面授教学，有助于教师适时调整讲课进度及重点、难点内容，增强师生互动，提升学生的学习效果。

课后阶段：教师通过收集整理学习平台的统计数据，可以全面了解学生的学习情况。这些统计数据包括学生的出勤情况、作业完成情况、测试成绩等，能够帮助教师及时发现学生的学习困难和问题，并针对性地进行指导。教师可以根据典型问题为导向，设计相应的教学活动。例如，针对学生普遍存在的问题，可以布置相关的作业题来巩固知识点和技能。除了作业题，教师还可以推送知识巩固视频给学生观看。这些视频可以是讲解重点难点的视频，也可以是与课程内容相关的案例分析或实际应用演示。通过观看视频，学生可以更加深入地理解和巩固课堂知识。此外，教师还可以根据学生的学习情况推送思政素材和学科前沿等拓展资料，在培养学生的思想道德素养和社会责任感的同时，拓宽他们的知识视野。通过以上方式，教师能够有效地指导学生的课后学习活动，使学生在课后也能够持续地学习和进步。

2.2.3 加强实验教学改革

为了增强学生的实践能力，研究积极探索新的教学模式，将实验内容与理论教学内容有机结合。除了传统的课内实验以外，还引入了学生分组协作来共同完成的综合型实验。这种模式要求学生在小组内合作完成实验任务，培养他们的团队合作和沟通能力。其中，课内实验要求学生按照实验任务书的要求来完成实验，并提交实验报告。在内容上，课内实验侧重教学大纲中规定的章节实验内容。综合型实验则注重知识的综合应用。在形式上，多个小组成员之间进行分工协作来完成一个小型项目后，由小组成员进行项目展示及答辩。通过将综合型实验有机地融合于实验教学中，变“带实验”为“引导实验”，使教师的职责由包办型转变成指导型。通过与学生在一起进行讨论和对他们的指导，形成教师与学生共同活动的互动过程，教师与学生一起讨论问题、解决困难，并给予学生及时的指导和反馈。这种互动不仅促进了学生的学习效果，也增强了师生之间的理解和信任。此外，这也有助于培养学生的团队协作能力，这对学生今后的学习和工作都具有重要的意义。

2.3 建立课程考核体系

在OBE理念下，为了检验学生是否达到学习要求，需要结合教学目标和教学内容来制定合适的考核体系。为了改进传统的“以考为主”的考核方式，课程组制定了以“过程化、多样化”为特点的考核评价方式。其中，“过程化”指综合考虑学生在课前、课中、课后各阶段的学习情况。而“多样化”则是指考核方式覆盖了随堂练习、单元测试、课后作业、中期测试、上机实践、期末考试等多种形式。

在课前、课中和课后的各个阶段，可以利用学习平台上的统计数据进行量化评价。例如，课前的在线资源学习时长和课前自测练习情况，课中的课堂考勤、随堂测试和参与教学互动情况，以及课后的作业提交情况和课后教学资源的学习情况等不同阶段的学习过程数据都可以进行量化评分，从而形成了更为全面的过程化考核评价体系。

课程的总评成绩包括平时成绩、实验成绩和期末成绩。借助于网络学习平台对“线上+线下”教学全过程的数据收集、分析和即时结果反馈，可以在各个阶段对各项成绩进行细粒度分析，形成课程分析报告，为后续的教学评价和分析提供数据基础，有助于课程的持续改进。

3 结论

教学实践表明，在工程教育背景下，结合市场对专业人才的实际需求，将OBE理念引入数据结构课程教学中，有助于完善课程目标、教学内容、教学方法和课程评价等方面，从而使数据结构课程教学更好地满足学生职业发展要求和社会需求。实施混合式教学模式可以转变灌输式知识传授的教学方式为引导式、研讨式和互动式为一体的教学方式，能够营造多元动态的学习氛围，有效避免了“满堂灌”的问题。授课形式和考核方式的多样化提高了学生的学习效率和信心，同时激发了学生的自主学习兴趣。

参考文献：

[1] 施晓秋.遵循专业认证OBE理念的课程教学设计与实施[J].高等工程教育研究，2018（5）：154-160.

[2] 陈玲.基于OBE理念的动画专业课程教学改革探究：以计算机图形图像基础课程为例[J].电脑知识与技术，2023，19（15）：124-128.

[3] 徐新.基于案例驱动的数据结构课程教学方法研究[J].计算机教育，2019（3）：44-47.

[4] 李照奎，吴杰宏，王岩，等.工程教育专业认证背景下数据结构课程改革探索与分析[J].计算机教育，2019（8）：110-113.

[5] 曹海艳，孙跃东，罗尧成，等“. 以学生为中心”的高校混合式教学课程学习设计思考[J].高等工程教育研究，2021（7）：187-192.

【通联编辑：王 力】