基于OBE的数据结构教学与评价研究

朱红梅，孙 未，张广梅，孙永香

（山东农业大学信息科学与工程学院，山东 泰安 271000）

0 引言

数据结构是电子信息类各相关专业重要的核心基础专业课，它主要讨论数据在计算机中的表示、组织和处理，以及在相应存储结构上实现各种操作的算法设计和算法分析，包含了计算机软件、程序设计理论和技术相结合的重要基础知识，综合性和理论性较强。数据结构所涉及的内容与提倡的技术方法和思考方式，对计算机领域的理论研究、设计、开发、应用以及技术管理都具有极其重要的作用。传统的教学通常是站在数据结构知识体系的角度，强调课程的教学内容，目标设定多是从知识的完整性和课程本身的内容出发，教学和实践较少从学生学习课程之后应该获得的能力角度考虑教学的目标和学习成果，很多学生在学习时感觉迷茫困惑，甚至失去信心。

基于学习产出的教育模式（Outcomes-based Education，OBE）即成果导向教育，是指教学设计和教学实施的目标是学生通过教育过程最后所取得的学习成果[1]。起源于美国和澳大利亚的基础教育改革，美国学者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学的重视[3]。《华盛顿协议》(Washington Accord)是国际化程度最高、体系最完整的本科工程教育国际互认协议，它全面接受了OBE理念并将其融入到工程教育专业认证中。中国于2016年成为《华盛顿协议》正式成员[4]，这意味着我国工程教育认证的结果将得到其他成员认可，通过认证专业的毕业生在相关国家申请工程师执业资格时，将享有与本国毕业生同等待遇。

基于 OBE理念的教学不是传统的以知识内容作为驱动力的教学模式，OBE教育模式的重点在于学习过程结束后学生真正拥有的能力。强调教学成果，明确学生的能力目标，重视学生的学习成效，而不是学生的成绩，教育者必须首先清楚地构想学生毕业时应达到的能力及其水平，然后设计适宜的教育结构来保证学生通过学习能够达到这些预期目标[5-7]。OBE教育模式是以学生的通过学习获得的能力作为目标的教学模式，强调学生的学习成果培养和取得这些成果进行训练的过程。针对数据结构教学中从教科书出发关注课程体系结构，忽视学习目标、个体特点和能力要求的问题，提出将OBE教学模式引入数据结构的教学。

1 基于OBE理念的数据结构课程教学的设计原则

OBE强调目标、需求、过程、评价和改进等5个问题[8]，其中，目标就是通过学习该课程期望学生取得什么学习成果；需求就是为什么需要取得这样的学习成果；过程就是如何有效地帮助学生取得这些学习成果；评价就是如何知道学生已经取得了这些学习成果；改进就是如何保障学生能够取得了这些学习成果。这里所说的成果是学生最终取得的学习结果，是学生通过学习某课程后所能达到的最大能力。

根据专业顶层设计的毕业要求能力，必需聚焦数据结构课程的核心学习成果，设定课程的教学目标。为了使学生获得成果，实现教学目标，就必须合理选择教学内容，清晰设计教学环节与教学过程、精心选取教学方法与模式。

2 基于OBE理念的数据结构课程目标设定

数据结构的课程目标规定了学生通过学习数据结构，在知识、能力、情感态度与价值观等方面期望达到的程度水平，是确定课程内容、教学方法的基础和依据。依据课程所承担的学生毕业要求能力达成任务，针对课程内容、学生需求，设定行之有效的课程目标，实现知识与能力的关联，结合课程与专业课程体系中其他课程的关系，实现专业知识与能力体系的构建。课程目标包括知识、能力水平、情感目标的设定。

表1 数据结构课程目标Tab.1 Course objectives of data structure

3 基于OBE理念的数据结构课程教学实践

基于 OBE理念的数据结构课程教学设计原则是以“学生学到什么”为前提和依据。以解决“复杂工程问题”为背景，从“学知识”到“应用知识解决问题”能力的转变；以提升学生能力，特别是自主学习能力、思维能力、解决复杂工程问题能力为目标。

为了能更好地达成目标，要进行教学环节与模式的合理、灵活选择。知识目标可以通过授课等多种教学模式达成。能力目标往往需要其他的教学模式才能达成，例如：课程目标5就包含了自主学习能力、沟通和交流能力，这些能力仅仅通过授课是不能达到的。以下方式可以培养沟通和交流能力：一、通过撰写报告和设计文稿清晰表达自己的工程设计思想与技术观点；二、倾听别人的观点，发现其中的优点和不足，通过陈述发言与各类人员进行有效的沟通和交流，流畅自如地表达观点或看法。

采用上机实验、课程设计、翻转课堂、讨论或辩论、课外作业、课外延伸阅读、课程小论文等多种形式的教学方法，更进一步的可以建立课程网站，通过慕课、微课等多种灵活多样的形式。例如：就某个主题撰写课程小论文汇报与讨论。

表2 数据结构课程目标落实的环节设计Tab.2 The segment design to implement data structure course objectives

讨论内容：数据结构的发展史，讨论数据结构的发展和应用。

形式要求：每组 3-5人，课下延伸阅读，进行文献检索，自主学习讨论、归纳总结，按照期刊论文格式要求规定课程小论文的格式，各组分别独立撰写。做好PPT汇报讨论。提交课程小论文和PPT汇报稿。

4 基于OBE理念的数据结构课程教学评价

课程目标达成情况评价与分析的方法是多种多样的，例如，计分法、量规表法、问卷法等，要根据课程目标的性质选取合理的方法。达成情况评价分析的基础在于课程目标分解、考核的合理性，所有的考评环节以及评分标准都应该以课程目标的达成情况为目的。课程目标达成情况评价目的是发现问题，持续改进教学。

基于 OBE理念的数据结构课程教学评价要紧紧围绕数据结构的课程目标，依据设计的各个教学环节逐项评价、考核[9,10]。要求所有的教学目标均有适当的评价考核方式，各项考核均要建立明确的评分标准，其中，知识目标可采用书面考试方法，包括期末考试和课堂测验等；能力、情感目标需要学习的“成果”，如作业、报告、课程小论文或者学习中的“表现”来评价，如出勤情况、作业完成的认真情况、是否有抄袭等。可以设置与课程目标相匹配的考核权重。

表3 数据结构课程考核与评价方式及成绩比例Tab.3 Data structure course assessment and evaluation method and score proportion

数据结构课程目标达成情况评价分析：

全体学生课程目标n的达成度计算公式为：

以我校 2018届计算机科学与技术专业某班为例，数据结构课程目标2学生考评成绩达成分布如图 1所示。可以看出，该班共 30位同学，其中有21位同学达成度在平均值或以上，4位同学达成度在0.6到平均值之间，5位同学达成度在0.6以下，通过图1的分析可以发现考评成绩的个体差异，实现精准帮扶。

数据结构课程目标达成情况评价分析如图2所示。可以看出，该班同学各课程目标的达成度均在目标期望值 0.7以上，但是各目标达成度分布并不均衡，其中，目标1的达成度最高，目标2和5的达成度最低，说明学生的基本概念掌握比较好，但在综合应用和提升方面还有待提高。

数据结构课程教学评价可以帮助教师寻找教学中的短板，帮助学生发现学习中的欠缺，及时发现问题，持续改进课程质量，提高学习效率，通过对课程目标达成数据及结果进行分析，找出短板所在，提出改进措施，形成课程质量评价报告。

图1 数据结构课程目标2学生考评成绩达成分布Fig.1 Students’ achievement of data structure course objective 2

图2 数据结构课程目标达成情况评价分析Fig.2 Evaluation and analysis of the achievement of data structure course objectives

5 总结

基于 OBE理念的课程教学改革对提高教学质量具有重要作用，教师要主动学习和领会这一理念，并应用于教学中，明确自己的责任、义务和努力的方向，激发学生的能量，提高学习主动性和参与性，以提高学生能力为教育目标，不断提升教学质量。基于 OBE理念的数据结构课程教学改革为计算机类课程的教学提供了一种途径，希望籍此促进专业的思考，充分发挥课程的作用，使学生通过学习获得最大的能力提升。