OBE 视域下BOPPPS 教学模型在“数据结构”课程中的应用探索＊

王 楠，马纪元，赵 娟

（1.西安工商学院，陕西 西安 710200；2.西安石油大学，陕西 西安 710065）

1 研究背景

“数据结构”是计算机相关专业的核心基础必修课，在课程体系中具有承前启后的作用。它着重培养学生实际工程中的数据分析处理能力以及算法分析设计能力，为学生从事人工智能、深度学习、大数据研究提供必要的知识储备。课程内容具有逻辑性强、知识点多、内容抽象以及实践性强的特点，相关调查数据显示：学生普遍反映课程“难学、难懂、难用”，鉴于此，教师采取的教育模式、手段以及对教学内容的组织与设计水平就显得极为重要。

工程教育国际认证已成中国高校工科教育改革发展的新方向，其中OBE 为解决国内高校人才培养与社会需求脱节问题指明方向[1]，引起教育界的广泛重视。BOPPPS 教学模型主要强调参与式学习，具有明确的教学目标和教学对象。它既注重教学互动和反思，更强调学生的参与式学习，真正体现了以学生为主体的教学思想，同时该模型对课堂教学环节的设计和教学质量的提高有促进作用。因此，本文旨在OBE 视域下将BOPPPS 教学模型应用于“数据结构”课程并进行探索和实践。

2 OBE 教育模式与BOPPPS 教学模型

工程教育认证既是工程教育质量的保证，又是工程人员技术资质和工程教育水平在国际上互认的基础，已成中国高校工科教育改革发展的新方向。成果导向教育（Outcome-Based Education，简称OBE）[2]，是培养学生获得成果所需要的知识、能力和素质的一种教育模式。OBE 被美国等西方国家广泛应用于教育改革，已成为工程教育专业认证理念。将OBE 落实到课程教学层面，进行课程改革与实践，已成为中国高校人才培养管理者、教学工作者亟待解决和探索的重要课题。

BOPPPS 是北美高校教学技能研讨会提出的有效课程设计模型[3]，其主要特征是强调参与式学习方法，具有明确的教学目标和教学对象，在参与学习过程中可以有效分析学生对知识的掌握和运用程度。它将教学过程模块化，包含6 个与教学过程直接对应的元素，因此，BOPPPS 教学模型基本上被公认为由导入、目标、前测、参与式学习、后测和总结6 个阶段构成。

BOPPPS 有助于教师安排教学环节、分析教学过程和发现教学盲点，有助于学生对知识的理解、提高学习兴趣和检查自身知识、能力掌握情况，以此提高教师教学质量和学生学习效果。一些国内学者发现，BOPPPS 教学模型与OBE 理念具有异曲同工之妙，有助于学生获得成果所需要的知识、能力和素质的OBE理念的实践达成。

3 “数据结构”课程的教学现状及存在的问题

3.1 教学内容方面

“数据结构”课程覆盖的知识点多、概念抽象，这些特点决定了教与学的难度较大，在实际授课时，理论偏多，不利于学生掌握本课程的内容；而实践课程难度偏大，大部分学生难以完成实践任务，从而导致教学过程中出现重理论、轻实践的现象，但其教学水平和效果又将直接影响后续课程的学习以及学生算法设计实践能力的提高。

3.2 教学方法方面

传统的课堂教学中教师占用了大量的课堂时间把每个知识点传授给学生，忽视了学生在教学中的主体地位，学生学习了概念和算法，但却不知道这些知识有什么用、怎么用。由于不了解这些知识的关联性，也无法与实际应用联系起来，使理论与实践脱节，严重地影响了学生的学习积极性和解决实际问题能力的培养。

3.3 教学目标方面

工程教育认证标准中着重强调培养学生解决复杂工程问题的能力[4]，计算机相关学科中与工程问题密切相关的“数据结构”课程，为支撑课程目标的达成，更应注重培养学生解决复杂工程问题的能力。而传统的教学目标仅限于对知识点掌握的程度，并没有明确学生能力目标应达到的标准。

3.4 考核方式方面

目前大多数课程教学的考核以试卷为主，有时教师为确保整体通过率，往往出的考试题比较简单，运用知识解决复杂工程问题的综合题较少。因此，学生为达到考试目标，注重知识掌握，而对工程实践能力缺少重视和练习。

4 OBE 视域下的BOPPPS 教学模型在“数据结构”课程中的应用设计与实践

“数据结构”课程知识体系从宏观角度按逻辑从线性结构、树形结构、图形结构的顺序循序渐进、由易到难[5]。对每一种逻辑结构按解决实际问题的过程从逻辑结构、存储结构、算法设计、问题实践的顺序，从而实现从理论到实践的全方位知识学习，达成解决实际问题的目标。

4.1 OBE 视域下的BOPPPS 教学模型在“数据结构”课程中的应用设计

在教学过程中，将BOPPPS 的目标和前测2 个环节安排到蓝墨云班课在线环境下进行，二者相辅相成[6]，目标是前测设计的依据，前测是为达成目标而进行学情分析的具体形式，是实现目标所做的准备。导入、参与式学习、后测和总结4 个环节在课堂环境下进行。导入是参与式学习的前提和基础，后测是对参与式学习过程的检验，后测通过蓝墨云班课和上机实践的形式进行，总结是对整个学习过程的凝练和提升，每个教学环节设计相应的教学活动，形成BOPPPS 教学模型下教学模式框架，具体如图1 所示。

图1 OBE 视域下BOPPPS 教学模型的教学模式框架

4.2 OBE 视域下的BOPPPS 教学模型在“数据结构”课程中的实施路径

4.2.1 前测活动设计

前测内容通过综合分析学情、教学内容和课程目标设定，以此确定学习者情况，了解他们基础知识的掌握程度，以便于因材施教，它为后续活动的开展提供依据。前测主要分为视频学习、基本知识练习和讨论3 个阶段。学习者通过在线自主学习教学视频，记录自己学习过程中的疑问，将这些疑问在讨论区中进行分享，学习者互相讨论、互相学习，将讨论中有没得到解答的问题和教师交流。教师通过学生的讨论记录和问题反馈，将教学内容分类，备课阶段把握课堂教学内容的重难点。学完视频后有对应知识点的作业练习，通过作业练习进行前测。教师通过测试题检验学习者视频的学习情况和知识的掌握情况，发现学生知识点学习的偏差，便于在课堂教学中查漏补缺。运用前测过程中学到的知识点，根据生活实际提出一个工程问题，也是本小节要解决和实现的问题，让学生先以小组为单位利用所学知识进行分析讨论，提出设想和解决方案。

4.2.2 目标活动设计

目标活动既是学生学习的目标，也是教师教学的基本依据，还是学习效果检测的评估标准。在线环境下，首先以文本形式呈现目标，因为以班为单位授课，学习人数多，需要将目标明确传达给所有学习者，因此考虑以公告等形式传达。其次在视频教程中重点强调要实现的主要目标及技能，引起学习者的重视与注意，引导学习者依据目标来开展自己的学习计划，并更好地在学习过程中把握重难点。目标完成情况在教学过程结束后进行总结评估。

4.2.3 导入活动设计

导入的目的是说明课程目标和学习内容的联系，要达成目标所需的学习思路，唤起学生的学习兴趣，引导学习者对课程内容进行思考。教师需对导入内容进行设计，选取实际应用问题或案例引出教学内容，激发学生的学习兴趣，并完成抽象、数据描述、算法设计思路等思维方法的训练。导入活动设计的常用方法有问题导入、案例导入。问题导入就是教师依据教学内容和教学目标设计相关问题，引导学习者进行思考展开教学的活动。问题既要难度适中、紧扣教学内容，又能启发学生思考，以提高教学过程中学生的参与度，激发学生的求知欲，通过一个个问题建立知识衔接，达到检查学习、促进思维、实现教学目标的目的。案例导入教学活动是指用具体的案例创建情境，通过剖析生活中的案例所用到的知识来呈现教学内容，容易引发学生的共鸣，激发学生积极深度参与学习过程的意识。

4.2.4 参与式学习活动设计

参与式学习是让学生自主地加入到教学过程中，体现“以学生为中心”的教育理念，提高学生的学习参与度。课堂参与活动目的是要保持学习者的学习兴趣，能够持续不断进行探索。通过师生和生生间的活动加深理解，不断思考。参与式学习活动设计从教师精讲内容、讲解决目标问题的思路和小组讨论3 个教学过程来分析。教师精讲内容可以使学生将前期积累的知识构建更系统的知识体系，对内容有更深刻和深入的理解。通过教师讲解决目标问题的思路，学生可以和前测、导入阶段形成的解决问题的思路进行比对，达到纠偏的目的或者提出不同见解。在小组讨论和展示环节，通过前测活动的小组讨论形成解决问题的思路，根据教师思路分析，小组形成解决方案并展示。不同小组展示后，小组之间可以互相讨论，集思广益。不仅深化学生对学科内容的掌握，更能促进相关问题的解决，讨论和展示有利于培养学生的沟通交流能力。小组间讨论可以通过交流不同想法和建议，不断修改提升自己，同时找到问题的不同解决策略，加深对问题的认识。

4.2.5 后测活动设计

通过后测对课程教学活动进行效果评估，整个课程教学前后呼应，强化了课堂教学的整体性。为了检验学习目标是否达成，设计针对不同目标的测试题，从基本概念、算法原理、算法实现、算法设计的方法等不同侧面检测学习效果。测试题由基础题和提高题构成。目标活动中设计的实际问题在实验课进行算法设计和实现，提高学生分析解决问题的能力，教师对学生综合能力进行评价，对学生起督促作用。

4.2.6 总结活动设计

在总结阶段，简要概括课堂的教学内容，说明目标完成情况并分析学习过程中出现的问题，点出化解难点和重点的思维方法，拓展知识的应用领域，帮助学生整合理论和实践关系，引导学生反思内容，对内容进一步深入探究学习。

5 结束语

为了将OBE 落实到课程教学层面，本文将BOPPPS 教学模型应用于“数据结构”课程中，将教学模型的6 个环节分配到在线和课堂教学环境中，形成了基于BOPPPS 教学模型的教学模式框架，为教师实际教学活动提供一套完整的参考方案，有助于学生获得成果，提升综合能力。