張淑芬　郭小雨　趙巍

［摘 要］本文針對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中存在的問題，提出在OBE理念指導(dǎo)下，采用BOPPPS教學(xué)模型對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，結(jié)合學(xué)習(xí)通，探索線上線下混合式教學(xué)模式，建立“以成果為導(dǎo)向，以學(xué)生為中心”的教學(xué)模式。教學(xué)實踐表明，該模式能夠培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，有效提高教學(xué)質(zhì)量，達(dá)成課程教學(xué)目標(biāo)。

［關(guān)鍵詞］數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；OBE；BOPPPS；線上線下教學(xué)模式

［中圖分類號］ G642 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2023）08-0065-03

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計算機(jī)及相關(guān)專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫原理等其他專業(yè)課程的基礎(chǔ)，相關(guān)高校一般在第二或第三學(xué)期開設(shè)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程知識點(diǎn)多、理論性強(qiáng)、概念抽象，要求學(xué)生具備一定的邏輯思維和問題分析能力。傳統(tǒng)的線下教學(xué)是以教為中心，教師是教學(xué)的主體。在課前，教師根據(jù)自己的教學(xué)經(jīng)驗安排教學(xué)內(nèi)容，把握授課節(jié)奏；在課上，以教師講授為主，學(xué)生被動參與；在課后，教師根據(jù)授課內(nèi)容布置作業(yè)。這種教學(xué)模式容易使學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣，出現(xiàn)畏難情緒。針對傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊端，結(jié)合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的特點(diǎn)，以O(shè)BE理念為指導(dǎo)，根據(jù)課程對畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐，課題組嘗試?yán)脤W(xué)習(xí)通平臺進(jìn)行線上線下混合式教學(xué)，教學(xué)過程中合理應(yīng)用BOPPPS模型，建立以學(xué)生為中心的教學(xué)模式，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力和分析、解決問題的能力。

一、基于OBE理念的課程目標(biāo)設(shè)計

OBE（Outcome?based Education，成果導(dǎo)向教育）理念由美國教育家Spady在19世紀(jì)80年代初期提出，之后獲得了廣泛的重視和應(yīng)用，成為很多歐美國家教育改革的主流理念[1]。OBE教育理念強(qiáng)調(diào)以學(xué)生在教學(xué)過程中取得的學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向來開展教學(xué)活動，教學(xué)方式提倡以學(xué)生為中心，教師負(fù)責(zé)啟發(fā)和引導(dǎo)，增加師生之間的互動，讓學(xué)生積極主動地參與到各個教學(xué)環(huán)節(jié)中，充分發(fā)揮學(xué)生的主動性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性[1-2]?！度A盛頓協(xié)議》將OBE理念融合到工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，我國在2016年也成為《華盛頓協(xié)議》的成員，開始在工程教育改革中探討OBE理念的應(yīng)用[3]。2020年，華北理工大學(xué)全面啟動新版的本科培養(yǎng)方案和課程大綱的修訂工作，在教學(xué)設(shè)計過程中主動貫徹落實OBE理念。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是該校智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課程，對培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)能力起著重要作用。該課程著重講解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念，數(shù)據(jù)的邏輯關(guān)系、存儲表示和實現(xiàn)，為培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)能力奠定了理論基礎(chǔ)。在知識掌握方面，使學(xué)生能夠掌握典型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的邏輯結(jié)構(gòu)、存儲表示和基本操作；在能力培養(yǎng)方面，要求學(xué)生能夠針對要解決的實際問題，選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，設(shè)計出高效的求解問題的算法；在素質(zhì)培養(yǎng)方面，重在培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、實踐創(chuàng)新能力，以及團(tuán)結(jié)合作、愛崗敬業(yè)的職業(yè)素養(yǎng)。

在OBE理念指導(dǎo)下，根據(jù)課程承擔(dān)的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行設(shè)定（見表1）。教師要為學(xué)生構(gòu)建數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法方面的知識體系，使學(xué)生能夠針對具體問題進(jìn)行數(shù)據(jù)特征的分析，能夠制定數(shù)據(jù)建模方案、存儲方案和算法設(shè)計方案，并能分析評估方案的優(yōu)劣。

二、基于BOPPPS的線上線下混合式教學(xué)模式實踐

（一） BOPPPS教學(xué)模型

BOPPPS教學(xué)模型是一種以學(xué)生為中心的教學(xué)模型，源于加拿大的教師技能培訓(xùn)。隨著教學(xué)改革的不斷深化，越來越多學(xué)校在教學(xué)過程中應(yīng)用BOPPPS教學(xué)模型 [4]。

BOPPPS教學(xué)模型將一次教學(xué)過程劃分為6個前后銜接、環(huán)環(huán)相扣的教學(xué)環(huán)節(jié)，分別是Bridge?in（導(dǎo)入）、Objective（學(xué)習(xí)目標(biāo)）、Pre?assessment（前測）、Participatory Learning（參與式學(xué)習(xí)）、Post?assessment（后測）、Summary（總結(jié)）[5]。BOPPPS教學(xué)模型強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，各個教學(xué)環(huán)節(jié)都圍繞學(xué)生展開設(shè)計，使學(xué)生主動參與到學(xué)習(xí)過程中，從而調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，增強(qiáng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的意識；強(qiáng)調(diào)教師要及時收集學(xué)生的反饋信息，以便調(diào)整后續(xù)的教學(xué)內(nèi)容，從而提升教學(xué)效果。

（二）OBE理念下BOPPPS+學(xué)習(xí)通的教學(xué)實施

以O(shè)BE理念為引導(dǎo)，在教學(xué)過程中授課教師借助學(xué)習(xí)通平臺進(jìn)行線上線下混合式教學(xué)。學(xué)習(xí)通在教學(xué)實施過程中主要用于課前預(yù)習(xí)、課后作業(yè)和章節(jié)測驗，以及在課堂授課過程中BOPPPS模型的導(dǎo)入、前測、參與式學(xué)習(xí)中的互動、后測環(huán)節(jié)。下文以棧的教學(xué)過程為例，展開論述OBE理念下BOPPPS+學(xué)習(xí)通的教學(xué)實施過程。

1. 課前預(yù)習(xí)

教師根據(jù)學(xué)習(xí)通上的數(shù)據(jù)，了解學(xué)生對前驅(qū)知識學(xué)習(xí)的情況，確定教學(xué)內(nèi)容，制作教學(xué)課件并上傳到學(xué)習(xí)通平臺，發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)，要求學(xué)生在授課前完成預(yù)習(xí)。棧的前驅(qū)知識點(diǎn)是線性表，教師在討論區(qū)發(fā)布關(guān)于棧和線性表的異同點(diǎn)的話題討論，從而提高學(xué)生的參與度和積極性。教師也可以根據(jù)討論結(jié)果了解學(xué)生預(yù)習(xí)的情況。

2. 課堂授課

教師按照BOPPPS教學(xué)模型的6個環(huán)節(jié)進(jìn)行課堂教學(xué)，在具體實施過程中需要根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果對相關(guān)環(huán)節(jié)進(jìn)行調(diào)整。

（1）導(dǎo)入

教師導(dǎo)入學(xué)生熟悉的生活實例，引出授課內(nèi)容。例如人們在洗盤子時，總是將洗干凈的盤子逐個疊放在已經(jīng)洗好的盤子上面，使用時則從上往下逐個取。在電腦上玩紙牌游戲時，只有將上面的紙牌先移走，才能移動下面的紙牌。利用這些通俗易懂的示例引出棧的內(nèi)容，然后提出問題，例如網(wǎng)頁中的“后退”按鈕是如何實現(xiàn)的？讓學(xué)生組成小組討論，并提出可行的方案，喚醒學(xué)生的求知欲，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)。

（2）學(xué)習(xí)目標(biāo)

教師通過導(dǎo)入案例明確以下學(xué)習(xí)目標(biāo)：棧的基本概念和特點(diǎn)、棧的存儲表示和相關(guān)操作的算法實現(xiàn)、如何利用棧解決實際問題。從理論到實現(xiàn)再到應(yīng)用，逐層遞進(jìn)，使學(xué)生了解每個部分內(nèi)容應(yīng)該掌握的知識點(diǎn)，以及應(yīng)具備的能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（3）前測

教師結(jié)合教學(xué)目標(biāo)，授課前利用2～5分鐘的時間，通過課堂提問、線上測試等方式進(jìn)行前測。例如在學(xué)習(xí)通的隨堂練習(xí)中發(fā)布3道題目。

題目1： 假設(shè)元素的入棧序列為a、b、c、d，能否得到出棧序列c、a、d、b？

題目2： 假設(shè)用P表示入棧（Push）操作，用O表示出棧（Pop）操作，如果元素的入棧順序為a、b、c、d，為了得到出棧序列a、c、d、b，給出相應(yīng)的P和O的操作序列。

題目3：一個棧的入棧序列為1，2，…，[n]，出棧序列為[p1， p2 ，…， pn（p1， p2，…， pn]是1，2，…，[n]的一種排列），若[p1]=3，則[p2]可能的取值有多少個？

3道題目的難度逐步增加，教師可根據(jù)平臺的統(tǒng)計結(jié)果了解學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，結(jié)合本堂課的教學(xué)目標(biāo)，調(diào)整課堂教學(xué)內(nèi)容的深度與進(jìn)度。

（4）參與式學(xué)習(xí)

教師根據(jù)知識點(diǎn)設(shè)計問題，通過學(xué)習(xí)通平臺以提問、搶答、選人、話題討論等方式進(jìn)行課堂互動，促進(jìn)學(xué)生主動參與到學(xué)習(xí)過程中。由于大部分學(xué)生的編程基礎(chǔ)較薄弱，因此對棧的算法實現(xiàn)是本課的難點(diǎn)。判空和求長度的操作與線性表相同，可以讓學(xué)生自己完成；入棧和出棧是棧的兩個重要操作，教師可以先講解算法思想，用注釋的形式給出算法步驟，然后讓學(xué)生寫出代碼，進(jìn)行調(diào)試。通過編程實踐，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。

（5）后測

后測主要用于檢驗學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，考查學(xué)生是否達(dá)到了預(yù)定的教學(xué)目標(biāo)。學(xué)習(xí)棧的最終目標(biāo)是能夠利用棧解決實際問題。例如要求學(xué)生模擬實現(xiàn)網(wǎng)頁中的后退功能，由于課堂時間有限，可以通過組建學(xué)習(xí)小組的方式來完成。教師根據(jù)后測的結(jié)果調(diào)整作業(yè)的內(nèi)容，或通過實驗使學(xué)生達(dá)到預(yù)定的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

（6）總結(jié)

教師結(jié)合教學(xué)目標(biāo)對教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，并提出新的問題，引出下一次課的教學(xué)內(nèi)容。為了調(diào)動學(xué)生的積極性，教師可以通過邊總結(jié)邊提問的方式，引導(dǎo)學(xué)生加強(qiáng)對教學(xué)內(nèi)容的回顧和理解。例如引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)棧和線性表的區(qū)別，以加深學(xué)生對棧的特點(diǎn)的理解；總結(jié)棧的順序存儲和鏈?zhǔn)酱鎯Φ膬?yōu)缺點(diǎn)，使學(xué)生在解決問題時能夠選擇合適的存儲方式。

3. 課后作業(yè)

教師布置的課后作業(yè)既要兼顧理論和實踐，難度適中，幫助學(xué)生鞏固基礎(chǔ)知識，又要有一定的挑戰(zhàn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。知識點(diǎn)的考查可以通過學(xué)習(xí)通平臺進(jìn)行，由學(xué)習(xí)通平臺自動生成考核數(shù)據(jù)。實踐能力的考查可以通過線下進(jìn)行，要求學(xué)生設(shè)計并實現(xiàn)算法，利用棧解決具體的應(yīng)用問題，例如將一個十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制輸出、判斷給定的字符串是否為回文、判斷一個表達(dá)式中的括號是否匹配等，要求學(xué)生將答案上傳到學(xué)習(xí)通平臺，由教師手動批改。

通過課前預(yù)習(xí)和課堂授課環(huán)節(jié)，使學(xué)生掌握相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念，理解其存儲方式，能夠利用程序設(shè)計語言實現(xiàn)常用操作；通過課后作業(yè)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)建模及算法設(shè)計的能力。

三、教學(xué)效果

該教學(xué)模式已經(jīng)在本校20級智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)過程中實施了一個學(xué)期，通過分析學(xué)生的成績發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)學(xué)生對基礎(chǔ)知識掌握得比較扎實，也能靈活選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、設(shè)計高效的算法并求解實際問題，實現(xiàn)了課程的培養(yǎng)目標(biāo)。

（一）總評成績

本校20級智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程總評成績由過程性考核成績和期末考試成績構(gòu)成。過程性考核通過學(xué)習(xí)通平臺進(jìn)行，包括簽到、課堂互動、討論、章節(jié)學(xué)習(xí)、作業(yè)、測驗等，教師對各部分的權(quán)重進(jìn)行設(shè)置后，平臺自動生成成績，占總評成績的30%。期末考試采取筆試的方式，卷面成績占總評成績的70%。與上一屆學(xué)生的成績相比，20級學(xué)生的高分和及格人數(shù)均明顯上升，成績趨于正態(tài)分布。

（二）問卷調(diào)查

20級智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程結(jié)束后，課題組通過學(xué)習(xí)通針對線上線下混合式教學(xué)模式的滿意度及改進(jìn)意見等進(jìn)行了問卷調(diào)查。大多數(shù)學(xué)生對該模式表示滿意，認(rèn)為能夠調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，課堂教學(xué)效果有明顯改善，部分學(xué)生針對學(xué)習(xí)通資源建設(shè)、課程互動、實踐環(huán)節(jié)等提出了合理的改進(jìn)建議。

四、結(jié)論

在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的教學(xué)過程中，以學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向，應(yīng)用BOPPPS教學(xué)模型進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，借助學(xué)習(xí)通平臺，進(jìn)行線上線下混合式教學(xué)，增加提問、搶答、討論等互動環(huán)節(jié)，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生的參與度，可以實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。后期將進(jìn)一步加強(qiáng)過程性考核，提高其成績占比，促進(jìn)學(xué)生主動學(xué)習(xí)，同時加強(qiáng)學(xué)習(xí)通資源建設(shè)，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程提供支持。

［ 參 考 文 獻(xiàn) ］

[1] 侯紅玲，任志貴，何亞銀，等.基于OBE理念反向設(shè)計教學(xué)過程研究[J].大學(xué)教育，2019（10）：57-59.

[2] 鄧秀勤，張翼飛，喬守紅.基于OBE理念的“離散數(shù)學(xué)”課程教學(xué)改革探索[J].教育教學(xué)論壇，2020（38）：186-187.

[3] 中華人民共和國中央人民政府.中國科協(xié)代表我國正式加入國際工程聯(lián)盟《華盛頓協(xié)議》[EB/OL]（2016-06-02）[2021-11-07].http：//www.gov.cn/xinwen/2016-06/02/content_5079122.htm.

[4] 孫連山，付菊，趙曉，等.產(chǎn)出導(dǎo)向的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)改革與實踐[J].計算機(jī)教育，2021（1）：75-79.

[5] 吳敏寧，張永恒，劉紅霞，等.BOPPPS模式在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)中的實踐[J].計算機(jī)教育，2016（8）：118-122.

[6] 柳欣，張斌，李徐周，等.基于BOPPPS模式的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗》教學(xué)改革實踐[J].高教學(xué)刊，2020（18）：64-66.

［責(zé)任編輯：黃緊德］