OBE 視域下BOPPPS 教學(xué)模型在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程中的應(yīng)用探索＊

王 楠，馬紀(jì)元，趙 娟

（1.西安工商學(xué)院，陜西 西安 710200；2.西安石油大學(xué)，陜西 西安 710065）

1 研究背景

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”是計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的核心基礎(chǔ)必修課，在課程體系中具有承前啟后的作用。它著重培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際工程中的數(shù)據(jù)分析處理能力以及算法分析設(shè)計(jì)能力，為學(xué)生從事人工智能、深度學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)研究提供必要的知識儲備。課程內(nèi)容具有邏輯性強(qiáng)、知識點(diǎn)多、內(nèi)容抽象以及實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示：學(xué)生普遍反映課程“難學(xué)、難懂、難用”，鑒于此，教師采取的教育模式、手段以及對教學(xué)內(nèi)容的組織與設(shè)計(jì)水平就顯得極為重要。

工程教育國際認(rèn)證已成中國高校工科教育改革發(fā)展的新方向，其中OBE 為解決國內(nèi)高校人才培養(yǎng)與社會需求脫節(jié)問題指明方向[1]，引起教育界的廣泛重視。BOPPPS 教學(xué)模型主要強(qiáng)調(diào)參與式學(xué)習(xí)，具有明確的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)對象。它既注重教學(xué)互動和反思，更強(qiáng)調(diào)學(xué)生的參與式學(xué)習(xí)，真正體現(xiàn)了以學(xué)生為主體的教學(xué)思想，同時(shí)該模型對課堂教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)和教學(xué)質(zhì)量的提高有促進(jìn)作用。因此，本文旨在OBE 視域下將BOPPPS 教學(xué)模型應(yīng)用于“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程并進(jìn)行探索和實(shí)踐。

2 OBE 教育模式與BOPPPS 教學(xué)模型

工程教育認(rèn)證既是工程教育質(zhì)量的保證，又是工程人員技術(shù)資質(zhì)和工程教育水平在國際上互認(rèn)的基礎(chǔ)，已成中國高校工科教育改革發(fā)展的新方向。成果導(dǎo)向教育（Outcome-Based Education，簡稱OBE）[2]，是培養(yǎng)學(xué)生獲得成果所需要的知識、能力和素質(zhì)的一種教育模式。OBE 被美國等西方國家廣泛應(yīng)用于教育改革，已成為工程教育專業(yè)認(rèn)證理念。將OBE 落實(shí)到課程教學(xué)層面，進(jìn)行課程改革與實(shí)踐，已成為中國高校人才培養(yǎng)管理者、教學(xué)工作者亟待解決和探索的重要課題。

BOPPPS 是北美高校教學(xué)技能研討會提出的有效課程設(shè)計(jì)模型[3]，其主要特征是強(qiáng)調(diào)參與式學(xué)習(xí)方法，具有明確的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)對象，在參與學(xué)習(xí)過程中可以有效分析學(xué)生對知識的掌握和運(yùn)用程度。它將教學(xué)過程模塊化，包含6 個(gè)與教學(xué)過程直接對應(yīng)的元素，因此，BOPPPS 教學(xué)模型基本上被公認(rèn)為由導(dǎo)入、目標(biāo)、前測、參與式學(xué)習(xí)、后測和總結(jié)6 個(gè)階段構(gòu)成。

BOPPPS 有助于教師安排教學(xué)環(huán)節(jié)、分析教學(xué)過程和發(fā)現(xiàn)教學(xué)盲點(diǎn)，有助于學(xué)生對知識的理解、提高學(xué)習(xí)興趣和檢查自身知識、能力掌握情況，以此提高教師教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生學(xué)習(xí)效果。一些國內(nèi)學(xué)者發(fā)現(xiàn)，BOPPPS 教學(xué)模型與OBE 理念具有異曲同工之妙，有助于學(xué)生獲得成果所需要的知識、能力和素質(zhì)的OBE理念的實(shí)踐達(dá)成。

3 “數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題

3.1 教學(xué)內(nèi)容方面

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程覆蓋的知識點(diǎn)多、概念抽象，這些特點(diǎn)決定了教與學(xué)的難度較大，在實(shí)際授課時(shí)，理論偏多，不利于學(xué)生掌握本課程的內(nèi)容；而實(shí)踐課程難度偏大，大部分學(xué)生難以完成實(shí)踐任務(wù)，從而導(dǎo)致教學(xué)過程中出現(xiàn)重理論、輕實(shí)踐的現(xiàn)象，但其教學(xué)水平和效果又將直接影響后續(xù)課程的學(xué)習(xí)以及學(xué)生算法設(shè)計(jì)實(shí)踐能力的提高。

3.2 教學(xué)方法方面

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中教師占用了大量的課堂時(shí)間把每個(gè)知識點(diǎn)傳授給學(xué)生，忽視了學(xué)生在教學(xué)中的主體地位，學(xué)生學(xué)習(xí)了概念和算法，但卻不知道這些知識有什么用、怎么用。由于不了解這些知識的關(guān)聯(lián)性，也無法與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系起來，使理論與實(shí)踐脫節(jié)，嚴(yán)重地影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和解決實(shí)際問題能力的培養(yǎng)。

3.3 教學(xué)目標(biāo)方面

工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中著重強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力[4]，計(jì)算機(jī)相關(guān)學(xué)科中與工程問題密切相關(guān)的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程，為支撐課程目標(biāo)的達(dá)成，更應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。而傳統(tǒng)的教學(xué)目標(biāo)僅限于對知識點(diǎn)掌握的程度，并沒有明確學(xué)生能力目標(biāo)應(yīng)達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 考核方式方面

目前大多數(shù)課程教學(xué)的考核以試卷為主，有時(shí)教師為確保整體通過率，往往出的考試題比較簡單，運(yùn)用知識解決復(fù)雜工程問題的綜合題較少。因此，學(xué)生為達(dá)到考試目標(biāo)，注重知識掌握，而對工程實(shí)踐能力缺少重視和練習(xí)。

4 OBE 視域下的BOPPPS 教學(xué)模型在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程中的應(yīng)用設(shè)計(jì)與實(shí)踐

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程知識體系從宏觀角度按邏輯從線性結(jié)構(gòu)、樹形結(jié)構(gòu)、圖形結(jié)構(gòu)的順序循序漸進(jìn)、由易到難[5]。對每一種邏輯結(jié)構(gòu)按解決實(shí)際問題的過程從邏輯結(jié)構(gòu)、存儲結(jié)構(gòu)、算法設(shè)計(jì)、問題實(shí)踐的順序，從而實(shí)現(xiàn)從理論到實(shí)踐的全方位知識學(xué)習(xí)，達(dá)成解決實(shí)際問題的目標(biāo)。

4.1 OBE 視域下的BOPPPS 教學(xué)模型在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程中的應(yīng)用設(shè)計(jì)

在教學(xué)過程中，將BOPPPS 的目標(biāo)和前測2 個(gè)環(huán)節(jié)安排到藍(lán)墨云班課在線環(huán)境下進(jìn)行，二者相輔相成[6]，目標(biāo)是前測設(shè)計(jì)的依據(jù)，前測是為達(dá)成目標(biāo)而進(jìn)行學(xué)情分析的具體形式，是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)所做的準(zhǔn)備。導(dǎo)入、參與式學(xué)習(xí)、后測和總結(jié)4 個(gè)環(huán)節(jié)在課堂環(huán)境下進(jìn)行。導(dǎo)入是參與式學(xué)習(xí)的前提和基礎(chǔ)，后測是對參與式學(xué)習(xí)過程的檢驗(yàn)，后測通過藍(lán)墨云班課和上機(jī)實(shí)踐的形式進(jìn)行，總結(jié)是對整個(gè)學(xué)習(xí)過程的凝練和提升，每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)相應(yīng)的教學(xué)活動，形成BOPPPS 教學(xué)模型下教學(xué)模式框架，具體如圖1 所示。

圖1 OBE 視域下BOPPPS 教學(xué)模型的教學(xué)模式框架

4.2 OBE 視域下的BOPPPS 教學(xué)模型在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程中的實(shí)施路徑

4.2.1 前測活動設(shè)計(jì)

前測內(nèi)容通過綜合分析學(xué)情、教學(xué)內(nèi)容和課程目標(biāo)設(shè)定，以此確定學(xué)習(xí)者情況，了解他們基礎(chǔ)知識的掌握程度，以便于因材施教，它為后續(xù)活動的開展提供依據(jù)。前測主要分為視頻學(xué)習(xí)、基本知識練習(xí)和討論3 個(gè)階段。學(xué)習(xí)者通過在線自主學(xué)習(xí)教學(xué)視頻，記錄自己學(xué)習(xí)過程中的疑問，將這些疑問在討論區(qū)中進(jìn)行分享，學(xué)習(xí)者互相討論、互相學(xué)習(xí)，將討論中有沒得到解答的問題和教師交流。教師通過學(xué)生的討論記錄和問題反饋，將教學(xué)內(nèi)容分類，備課階段把握課堂教學(xué)內(nèi)容的重難點(diǎn)。學(xué)完視頻后有對應(yīng)知識點(diǎn)的作業(yè)練習(xí)，通過作業(yè)練習(xí)進(jìn)行前測。教師通過測試題檢驗(yàn)學(xué)習(xí)者視頻的學(xué)習(xí)情況和知識的掌握情況，發(fā)現(xiàn)學(xué)生知識點(diǎn)學(xué)習(xí)的偏差，便于在課堂教學(xué)中查漏補(bǔ)缺。運(yùn)用前測過程中學(xué)到的知識點(diǎn)，根據(jù)生活實(shí)際提出一個(gè)工程問題，也是本小節(jié)要解決和實(shí)現(xiàn)的問題，讓學(xué)生先以小組為單位利用所學(xué)知識進(jìn)行分析討論，提出設(shè)想和解決方案。

4.2.2 目標(biāo)活動設(shè)計(jì)

目標(biāo)活動既是學(xué)生學(xué)習(xí)的目標(biāo)，也是教師教學(xué)的基本依據(jù)，還是學(xué)習(xí)效果檢測的評估標(biāo)準(zhǔn)。在線環(huán)境下，首先以文本形式呈現(xiàn)目標(biāo)，因?yàn)橐园酁閱挝皇谡n，學(xué)習(xí)人數(shù)多，需要將目標(biāo)明確傳達(dá)給所有學(xué)習(xí)者，因此考慮以公告等形式傳達(dá)。其次在視頻教程中重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)要實(shí)現(xiàn)的主要目標(biāo)及技能，引起學(xué)習(xí)者的重視與注意，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者依據(jù)目標(biāo)來開展自己的學(xué)習(xí)計(jì)劃，并更好地在學(xué)習(xí)過程中把握重難點(diǎn)。目標(biāo)完成情況在教學(xué)過程結(jié)束后進(jìn)行總結(jié)評估。

4.2.3 導(dǎo)入活動設(shè)計(jì)

導(dǎo)入的目的是說明課程目標(biāo)和學(xué)習(xí)內(nèi)容的聯(lián)系，要達(dá)成目標(biāo)所需的學(xué)習(xí)思路，喚起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者對課程內(nèi)容進(jìn)行思考。教師需對導(dǎo)入內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)，選取實(shí)際應(yīng)用問題或案例引出教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并完成抽象、數(shù)據(jù)描述、算法設(shè)計(jì)思路等思維方法的訓(xùn)練。導(dǎo)入活動設(shè)計(jì)的常用方法有問題導(dǎo)入、案例導(dǎo)入。問題導(dǎo)入就是教師依據(jù)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)相關(guān)問題，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者進(jìn)行思考展開教學(xué)的活動。問題既要難度適中、緊扣教學(xué)內(nèi)容，又能啟發(fā)學(xué)生思考，以提高教學(xué)過程中學(xué)生的參與度，激發(fā)學(xué)生的求知欲，通過一個(gè)個(gè)問題建立知識銜接，達(dá)到檢查學(xué)習(xí)、促進(jìn)思維、實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的目的。案例導(dǎo)入教學(xué)活動是指用具體的案例創(chuàng)建情境，通過剖析生活中的案例所用到的知識來呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，容易引發(fā)學(xué)生的共鳴，激發(fā)學(xué)生積極深度參與學(xué)習(xí)過程的意識。

4.2.4 參與式學(xué)習(xí)活動設(shè)計(jì)

參與式學(xué)習(xí)是讓學(xué)生自主地加入到教學(xué)過程中，體現(xiàn)“以學(xué)生為中心”的教育理念，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度。課堂參與活動目的是要保持學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣，能夠持續(xù)不斷進(jìn)行探索。通過師生和生生間的活動加深理解，不斷思考。參與式學(xué)習(xí)活動設(shè)計(jì)從教師精講內(nèi)容、講解決目標(biāo)問題的思路和小組討論3 個(gè)教學(xué)過程來分析。教師精講內(nèi)容可以使學(xué)生將前期積累的知識構(gòu)建更系統(tǒng)的知識體系，對內(nèi)容有更深刻和深入的理解。通過教師講解決目標(biāo)問題的思路，學(xué)生可以和前測、導(dǎo)入階段形成的解決問題的思路進(jìn)行比對，達(dá)到糾偏的目的或者提出不同見解。在小組討論和展示環(huán)節(jié)，通過前測活動的小組討論形成解決問題的思路，根據(jù)教師思路分析，小組形成解決方案并展示。不同小組展示后，小組之間可以互相討論，集思廣益。不僅深化學(xué)生對學(xué)科內(nèi)容的掌握，更能促進(jìn)相關(guān)問題的解決，討論和展示有利于培養(yǎng)學(xué)生的溝通交流能力。小組間討論可以通過交流不同想法和建議，不斷修改提升自己，同時(shí)找到問題的不同解決策略，加深對問題的認(rèn)識。

4.2.5 后測活動設(shè)計(jì)

通過后測對課程教學(xué)活動進(jìn)行效果評估，整個(gè)課程教學(xué)前后呼應(yīng)，強(qiáng)化了課堂教學(xué)的整體性。為了檢驗(yàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)是否達(dá)成，設(shè)計(jì)針對不同目標(biāo)的測試題，從基本概念、算法原理、算法實(shí)現(xiàn)、算法設(shè)計(jì)的方法等不同側(cè)面檢測學(xué)習(xí)效果。測試題由基礎(chǔ)題和提高題構(gòu)成。目標(biāo)活動中設(shè)計(jì)的實(shí)際問題在實(shí)驗(yàn)課進(jìn)行算法設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，提高學(xué)生分析解決問題的能力，教師對學(xué)生綜合能力進(jìn)行評價(jià)，對學(xué)生起督促作用。

4.2.6 總結(jié)活動設(shè)計(jì)

在總結(jié)階段，簡要概括課堂的教學(xué)內(nèi)容，說明目標(biāo)完成情況并分析學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的問題，點(diǎn)出化解難點(diǎn)和重點(diǎn)的思維方法，拓展知識的應(yīng)用領(lǐng)域，幫助學(xué)生整合理論和實(shí)踐關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生反思內(nèi)容，對內(nèi)容進(jìn)一步深入探究學(xué)習(xí)。

5 結(jié)束語

為了將OBE 落實(shí)到課程教學(xué)層面，本文將BOPPPS 教學(xué)模型應(yīng)用于“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程中，將教學(xué)模型的6 個(gè)環(huán)節(jié)分配到在線和課堂教學(xué)環(huán)境中，形成了基于BOPPPS 教學(xué)模型的教學(xué)模式框架，為教師實(shí)際教學(xué)活動提供一套完整的參考方案，有助于學(xué)生獲得成果，提升綜合能力。