基于OBE+BOPPPS的線上線下教學模式的研究與實踐

張淑芬　郭小雨　趙巍

［摘 要］本文針對數據結構課程教學中存在的問題，提出在OBE理念指導下，采用BOPPPS教學模型對數據結構課程進行教學設計，結合學習通，探索線上線下混合式教學模式，建立“以成果為導向，以學生為中心”的教學模式。教學實踐表明，該模式能夠培養學生的自主學習能力，激發學生的學習興趣，調動學生的學習積極性，有效提高教學質量，達成課程教學目標。

［關鍵詞］數據結構；OBE；BOPPPS；線上線下教學模式

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

數據結構是計算機及相關專業的一門重要的專業基礎課程，也是學習操作系統、數據庫原理等其他專業課程的基礎，相關高校一般在第二或第三學期開設。數據結構課程知識點多、理論性強、概念抽象，要求學生具備一定的邏輯思維和問題分析能力。傳統的線下教學是以教為中心，教師是教學的主體。在課前，教師根據自己的教學經驗安排教學內容，把握授課節奏；在課上，以教師講授為主，學生被動參與；在課后，教師根據授課內容布置作業。這種教學模式容易使學生失去學習興趣，出現畏難情緒。針對傳統教學模式的弊端，結合數據結構課程的特點，以OBE理念為指導，根據課程對畢業要求指標點的支撐，課題組嘗試利用學習通平臺進行線上線下混合式教學，教學過程中合理應用BOPPPS模型，建立以學生為中心的教學模式，調動學生的學習主動性，培養學生自主學習的能力和分析、解決問題的能力。

一、基于OBE理念的課程目標設計

OBE（Outcome?based Education，成果導向教育）理念由美國教育家Spady在19世紀80年代初期提出，之后獲得了廣泛的重視和應用，成為很多歐美國家教育改革的主流理念[1]。OBE教育理念強調以學生在教學過程中取得的學習成果為導向來開展教學活動，教學方式提倡以學生為中心，教師負責啟發和引導，增加師生之間的互動，讓學生積極主動地參與到各個教學環節中，充分發揮學生的主動性，激發學生的創造性[1-2]。《華盛頓協議》將OBE理念融合到工程教育專業認證標準范圍內，我國在2016年也成為《華盛頓協議》的成員，開始在工程教育改革中探討OBE理念的應用[3]。2020年，華北理工大學全面啟動新版的本科培養方案和課程大綱的修訂工作，在教學設計過程中主動貫徹落實OBE理念。

數據結構是該校智能科學與技術專業的學科基礎課程，對培養學生的專業能力起著重要作用。該課程著重講解數據結構的基本概念，數據的邏輯關系、存儲表示和實現，為培養學生的專業能力奠定了理論基礎。在知識掌握方面，使學生能夠掌握典型數據結構的邏輯結構、存儲表示和基本操作；在能力培養方面，要求學生能夠針對要解決的實際問題，選擇合適的數據結構，設計出高效的求解問題的算法；在素質培養方面，重在培養學生的思維能力、實踐創新能力，以及團結合作、愛崗敬業的職業素養。

在OBE理念指導下，根據課程承擔的畢業要求指標點對數據結構課程的教學目標進行設定（見表1）。教師要為學生構建數據結構與算法方面的知識體系，使學生能夠針對具體問題進行數據特征的分析，能夠制定數據建模方案、存儲方案和算法設計方案，并能分析評估方案的優劣。

二、基于BOPPPS的線上線下混合式教學模式實踐

（一） BOPPPS教學模型

BOPPPS教學模型是一種以學生為中心的教學模型，源于加拿大的教師技能培訓。隨著教學改革的不斷深化，越來越多學校在教學過程中應用BOPPPS教學模型 [4]。

BOPPPS教學模型將一次教學過程劃分為6個前后銜接、環環相扣的教學環節，分別是Bridge?in（導入）、Objective（學習目標）、Pre?assessment（前測）、Participatory Learning（參與式學習）、Post?assessment（后測）、Summary（總結）[5]。BOPPPS教學模型強調以學生為中心，各個教學環節都圍繞學生展開設計，使學生主動參與到學習過程中，從而調動學生的學習積極性，增強學生主動學習的意識；強調教師要及時收集學生的反饋信息，以便調整后續的教學內容，從而提升教學效果。

（二）OBE理念下BOPPPS+學習通的教學實施

以OBE理念為引導，在教學過程中授課教師借助學習通平臺進行線上線下混合式教學。學習通在教學實施過程中主要用于課前預習、課后作業和章節測驗，以及在課堂授課過程中BOPPPS模型的導入、前測、參與式學習中的互動、后測環節。下文以棧的教學過程為例，展開論述OBE理念下BOPPPS+學習通的教學實施過程。

1. 課前預習

教師根據學習通上的數據，了解學生對前驅知識學習的情況，確定教學內容，制作教學課件并上傳到學習通平臺，發布預習任務，要求學生在授課前完成預習。棧的前驅知識點是線性表，教師在討論區發布關于棧和線性表的異同點的話題討論，從而提高學生的參與度和積極性。教師也可以根據討論結果了解學生預習的情況。

2. 課堂授課

教師按照BOPPPS教學模型的6個環節進行課堂教學，在具體實施過程中需要根據學生的學習效果對相關環節進行調整。

（1）導入

教師導入學生熟悉的生活實例，引出授課內容。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容，然后提出問題，例如網頁中的“后退”按鈕是如何實現的？讓學生組成小組討論，并提出可行的方案，喚醒學生的求知欲，激發學生的學習動機。

（2）學習目標

教師通過導入案例明確以下學習目標：棧的基本概念和特點、棧的存儲表示和相關操作的算法實現、如何利用棧解決實際問題。從理論到實現再到應用，逐層遞進，使學生了解每個部分內容應該掌握的知識點，以及應具備的能力，激發學生的學習興趣。

（3）前測

教師結合教學目標，授課前利用2～5分鐘的時間，通過課堂提問、線上測試等方式進行前測。例如在學習通的隨堂練習中發布3道題目。

題目1： 假設元素的入棧序列為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，教師可根據平臺的統計結果了解學生的預習情況，結合本堂課的教學目標，調整課堂教學內容的深度與進度。

（4）參與式學習

教師根據知識點設計問題，通過學習通平臺以提問、搶答、選人、話題討論等方式進行課堂互動，促進學生主動參與到學習過程中。由于大部分學生的編程基礎較薄弱，因此對棧的算法實現是本課的難點。判空和求長度的操作與線性表相同，可以讓學生自己完成；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，然后讓學生寫出代碼，進行調試。通過編程實踐，培養學生的邏輯思維能力。

（5）后測

后測主要用于檢驗學生的學習效果，考查學生是否達到了預定的教學目標。學習棧的最終目標是能夠利用棧解決實際問題。例如要求學生模擬實現網頁中的后退功能，由于課堂時間有限，可以通過組建學習小組的方式來完成。教師根據后測的結果調整作業的內容，或通過實驗使學生達到預定的學習目標。

（6）總結

教師結合教學目標對教學重點和難點進行總結，并提出新的問題，引出下一次課的教學內容。為了調動學生的積極性，教師可以通過邊總結邊提問的方式，引導學生加強對教學內容的回顧和理解。例如引導學生總結棧和線性表的區別，以加深學生對棧的特點的理解；總結棧的順序存儲和鏈式存儲的優缺點，使學生在解決問題時能夠選擇合適的存儲方式。

3. 課后作業

教師布置的課后作業既要兼顧理論和實踐，難度適中，幫助學生鞏固基礎知識，又要有一定的挑戰，培養學生的創新能力。知識點的考查可以通過學習通平臺進行，由學習通平臺自動生成考核數據。實踐能力的考查可以通過線下進行，要求學生設計并實現算法，利用棧解決具體的應用問題，例如將一個十進制整數轉換為二進制輸出、判斷給定的字符串是否為回文、判斷一個表達式中的括號是否匹配等，要求學生將答案上傳到學習通平臺，由教師手動批改。

通過課前預習和課堂授課環節，使學生掌握相關數據結構的基本概念，理解其存儲方式，能夠利用程序設計語言實現常用操作；通過課后作業環節，培養學生數據分析、數據建模及算法設計的能力。

三、教學效果

該教學模式已經在本校20級智能科學與技術專業的數據結構課程教學過程中實施了一個學期，通過分析學生的成績發現，絕大多數學生對基礎知識掌握得比較扎實，也能靈活選擇合適的數據結構、設計高效的算法并求解實際問題，實現了課程的培養目標。

（一）總評成績

本校20級智能科學與技術專業的數據結構課程總評成績由過程性考核成績和期末考試成績構成。過程性考核通過學習通平臺進行，包括簽到、課堂互動、討論、章節學習、作業、測驗等，教師對各部分的權重進行設置后，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%。與上一屆學生的成績相比，20級學生的高分和及格人數均明顯上升，成績趨于正態分布。

（二）問卷調查

20級智能科學與技術專業的數據結構課程結束后，課題組通過學習通針對線上線下混合式教學模式的滿意度及改進意見等進行了問卷調查。大多數學生對該模式表示滿意，認為能夠調動學生的學習積極性，課堂教學效果有明顯改善，部分學生針對學習通資源建設、課程互動、實踐環節等提出了合理的改進建議。

四、結論

在數據結構的教學過程中，以學習成果為導向，應用BOPPPS教學模型進行教學設計，借助學習通平臺，進行線上線下混合式教學，增加提問、搶答、討論等互動環節，調動學生的學習積極性，提高學生的參與度，可以實現教學目標。后期將進一步加強過程性考核，提高其成績占比，促進學生主動學習，同時加強學習通資源建設，為學生自主學習數據結構課程提供支持。

［ 參 考 文 獻 ］

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

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

[3] 中華人民共和國中央人民政府.中國科協代表我國正式加入國際工程聯盟《華盛頓協議》[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.產出導向的數據結構教學改革與實踐[J].計算機教育，2021（1）：75-79.

[5] 吳敏寧，張永恒，劉紅霞，等.BOPPPS模式在數據結構教學中的實踐[J].計算機教育，2016（8）：118-122.

[6] 柳欣，張斌，李徐周，等.基于BOPPPS模式的《數據結構實驗》教學改革實踐[J].高教學刊，2020（18）：64-66.

［責任編輯：黃緊德］