基于OBE的數據結構教學與評價研究

朱紅梅，孫 未，張廣梅，孫永香

（山東農業大學信息科學與工程學院，山東 泰安 271000）

0 引言

數據結構是電子信息類各相關專業重要的核心基礎專業課，它主要討論數據在計算機中的表示、組織和處理，以及在相應存儲結構上實現各種操作的算法設計和算法分析，包含了計算機軟件、程序設計理論和技術相結合的重要基礎知識，綜合性和理論性較強。數據結構所涉及的內容與提倡的技術方法和思考方式，對計算機領域的理論研究、設計、開發、應用以及技術管理都具有極其重要的作用。傳統的教學通常是站在數據結構知識體系的角度，強調課程的教學內容，目標設定多是從知識的完整性和課程本身的內容出發，教學和實踐較少從學生學習課程之后應該獲得的能力角度考慮教學的目標和學習成果，很多學生在學習時感覺迷茫困惑，甚至失去信心。

基于學習產出的教育模式（Outcomes-based Education，OBE）即成果導向教育，是指教學設計和教學實施的目標是學生通過教育過程最后所取得的學習成果[1]。起源于美國和澳大利亞的基礎教育改革，美國學者Spady提出此模式[2]。OBE理念和方法是追求卓越教育的有效方法，受到世界多所著名大學的重視[3]。《華盛頓協議》(Washington Accord)是國際化程度最高、體系最完整的本科工程教育國際互認協議，它全面接受了OBE理念并將其融入到工程教育專業認證中。中國于2016年成為《華盛頓協議》正式成員[4]，這意味著我國工程教育認證的結果將得到其他成員認可，通過認證專業的畢業生在相關國家申請工程師執業資格時，將享有與本國畢業生同等待遇。

基于 OBE理念的教學不是傳統的以知識內容作為驅動力的教學模式，OBE教育模式的重點在于學習過程結束后學生真正擁有的能力。強調教學成果，明確學生的能力目標，重視學生的學習成效，而不是學生的成績，教育者必須首先清楚地構想學生畢業時應達到的能力及其水平，然后設計適宜的教育結構來保證學生通過學習能夠達到這些預期目標[5-7]。OBE教育模式是以學生的通過學習獲得的能力作為目標的教學模式，強調學生的學習成果培養和取得這些成果進行訓練的過程。針對數據結構教學中從教科書出發關注課程體系結構，忽視學習目標、個體特點和能力要求的問題，提出將OBE教學模式引入數據結構的教學。

1 基于OBE理念的數據結構課程教學的設計原則

OBE強調目標、需求、過程、評價和改進等5個問題[8]，其中，目標就是通過學習該課程期望學生取得什么學習成果；需求就是為什么需要取得這樣的學習成果；過程就是如何有效地幫助學生取得這些學習成果；評價就是如何知道學生已經取得了這些學習成果；改進就是如何保障學生能夠取得了這些學習成果。這里所說的成果是學生最終取得的學習結果，是學生通過學習某課程后所能達到的最大能力。

根據專業頂層設計的畢業要求能力，必需聚焦數據結構課程的核心學習成果，設定課程的教學目標。為了使學生獲得成果，實現教學目標，就必須合理選擇教學內容，清晰設計教學環節與教學過程、精心選取教學方法與模式。

2 基于OBE理念的數據結構課程目標設定

數據結構的課程目標規定了學生通過學習數據結構，在知識、能力、情感態度與價值觀等方面期望達到的程度水平，是確定課程內容、教學方法的基礎和依據。依據課程所承擔的學生畢業要求能力達成任務，針對課程內容、學生需求，設定行之有效的課程目標，實現知識與能力的關聯，結合課程與專業課程體系中其他課程的關系，實現專業知識與能力體系的構建。課程目標包括知識、能力水平、情感目標的設定。

表1 數據結構課程目標Tab.1 Course objectives of data structure

3 基于OBE理念的數據結構課程教學實踐

基于 OBE理念的數據結構課程教學設計原則是以“學生學到什么”為前提和依據。以解決“復雜工程問題”為背景，從“學知識”到“應用知識解決問題”能力的轉變；以提升學生能力，特別是自主學習能力、思維能力、解決復雜工程問題能力為目標。

為了能更好地達成目標，要進行教學環節與模式的合理、靈活選擇。知識目標可以通過授課等多種教學模式達成。能力目標往往需要其他的教學模式才能達成，例如：課程目標5就包含了自主學習能力、溝通和交流能力，這些能力僅僅通過授課是不能達到的。以下方式可以培養溝通和交流能力：一、通過撰寫報告和設計文稿清晰表達自己的工程設計思想與技術觀點；二、傾聽別人的觀點，發現其中的優點和不足，通過陳述發言與各類人員進行有效的溝通和交流，流暢自如地表達觀點或看法。

采用上機實驗、課程設計、翻轉課堂、討論或辯論、課外作業、課外延伸閱讀、課程小論文等多種形式的教學方法，更進一步的可以建立課程網站，通過慕課、微課等多種靈活多樣的形式。例如：就某個主題撰寫課程小論文匯報與討論。

表2 數據結構課程目標落實的環節設計Tab.2 The segment design to implement data structure course objectives

討論內容：數據結構的發展史，討論數據結構的發展和應用。

形式要求：每組 3-5人，課下延伸閱讀，進行文獻檢索，自主學習討論、歸納總結，按照期刊論文格式要求規定課程小論文的格式，各組分別獨立撰寫。做好PPT匯報討論。提交課程小論文和PPT匯報稿。

4 基于OBE理念的數據結構課程教學評價

課程目標達成情況評價與分析的方法是多種多樣的，例如，計分法、量規表法、問卷法等，要根據課程目標的性質選取合理的方法。達成情況評價分析的基礎在于課程目標分解、考核的合理性，所有的考評環節以及評分標準都應該以課程目標的達成情況為目的。課程目標達成情況評價目的是發現問題，持續改進教學。

基于 OBE理念的數據結構課程教學評價要緊緊圍繞數據結構的課程目標，依據設計的各個教學環節逐項評價、考核[9,10]。要求所有的教學目標均有適當的評價考核方式，各項考核均要建立明確的評分標準，其中，知識目標可采用書面考試方法，包括期末考試和課堂測驗等；能力、情感目標需要學習的“成果”，如作業、報告、課程小論文或者學習中的“表現”來評價，如出勤情況、作業完成的認真情況、是否有抄襲等。可以設置與課程目標相匹配的考核權重。

表3 數據結構課程考核與評價方式及成績比例Tab.3 Data structure course assessment and evaluation method and score proportion

數據結構課程目標達成情況評價分析：

全體學生課程目標n的達成度計算公式為：

以我校 2018屆計算機科學與技術專業某班為例，數據結構課程目標2學生考評成績達成分布如圖 1所示。可以看出，該班共 30位同學，其中有21位同學達成度在平均值或以上，4位同學達成度在0.6到平均值之間，5位同學達成度在0.6以下，通過圖1的分析可以發現考評成績的個體差異，實現精準幫扶。

數據結構課程目標達成情況評價分析如圖2所示。可以看出，該班同學各課程目標的達成度均在目標期望值 0.7以上，但是各目標達成度分布并不均衡，其中，目標1的達成度最高，目標2和5的達成度最低，說明學生的基本概念掌握比較好，但在綜合應用和提升方面還有待提高。

數據結構課程教學評價可以幫助教師尋找教學中的短板，幫助學生發現學習中的欠缺，及時發現問題，持續改進課程質量，提高學習效率，通過對課程目標達成數據及結果進行分析，找出短板所在，提出改進措施，形成課程質量評價報告。

圖1 數據結構課程目標2學生考評成績達成分布Fig.1 Students’ achievement of data structure course objective 2

圖2 數據結構課程目標達成情況評價分析Fig.2 Evaluation and analysis of the achievement of data structure course objectives

5 總結

基于 OBE理念的課程教學改革對提高教學質量具有重要作用，教師要主動學習和領會這一理念，并應用于教學中，明確自己的責任、義務和努力的方向，激發學生的能量，提高學習主動性和參與性，以提高學生能力為教育目標，不斷提升教學質量。基于 OBE理念的數據結構課程教學改革為計算機類課程的教學提供了一種途徑，希望籍此促進專業的思考，充分發揮課程的作用，使學生通過學習獲得最大的能力提升。