余軍霞，董永權，2

（1.江蘇師范大學 智慧教育學院；2.徐州市云計算工程技術研究中心，江蘇 徐州 221116）

0 引言

成果導向教育（Outcome-Based Education，簡稱OBE），是培養(yǎng)學生獲得成功所需要的知識、能力和素質的一種教育模式［1］。OBE 被美國等西方國家廣泛應用于教育改革，已成為工程教育專業(yè)認證理念。1989 年，美國、加拿大、英國、愛爾蘭等國簽訂《華盛頓協(xié)議》，該協(xié)議承認簽約國所認證的工程專業(yè)培養(yǎng)方案具有實質等效性，認為經過認證專業(yè)的畢業(yè)生均達到了從事工程師職業(yè)的學術要求和基本質量標準［2］。2016 年6 月，我國加入該組織，成為成員國之一，標志著我國工程教育人才培養(yǎng)質量實現了國際實質等效，對我國工程教育改革具有重要意義［3］。近年來，隨著我國工程教育專業(yè)認證的不斷深入推廣，參與認證的專業(yè)必須將OBE教育貫穿于工程教育專業(yè)教學［4］。因此，探究符合工程教育專業(yè)認證的OBE教學模式和評價方式成為我國高校工程教育改革的方向，成為深入推進相關課程教育教學改革的關鍵。OBE 為解決我國高校人才培養(yǎng)與社會需求脫節(jié)問題指明了方向，引起教育界和社會的廣泛重視。但在實踐教學中研究成果相對較少，未產生應有的教學效果。因此，從實踐教學角度深入研究OBE 課程教學顯得尤為重要。

數據結構與算法是計算機類專業(yè)的專業(yè)基礎課程，也是其它理工科相關專業(yè)的選修課程。該課程是一門綜合性的基礎課程，其內容不僅包含一般程序設計基礎，也包含設計和實現編譯程序、操作系統(tǒng)、數據庫系統(tǒng)及其他系統(tǒng)程序，目的是培養(yǎng)學生具有初步算法設計、分析能力以及編程能力。當前，該課程主要采用教師授課形式，重知識輕實踐、教學評價單一、學生興趣不高，也不利于學生能力培養(yǎng)。鑒于此，本文將OBE 應用于數據結構與算法課程教學實踐，結合混合學習理論，明確課程目標和預期學習成果，按照“反向設計，正向實施”的原則設計教學，實施教學活動、評價，并通過持續(xù)改進機制不斷優(yōu)化教學過程，從而提升學生的知識與能力水平。

1 相關研究

OBE 起源于20 世紀80 年代美國高等教育改革，至今已有30 年的發(fā)展歷程，其理論體系相對完善。2003 年，姜波［5］發(fā)表了國內首篇研究OBE 的文章，標志著國內OBE 研究的正式開始。研究主要集中在理論研究和實踐應用兩方面：理論研究包括理論解讀、模式研究、實施要點等內容，頗為豐富；實踐研究主要包括大學改革、專業(yè)認證、課程教學改革等方面，研究處于探索起步階段。2007 年，李光梅［6］從OBE 的本質、策劃、實施、評估過程4 個方面進行闡述，但缺少實踐操作經驗；李志義［7］從OBE 的概念界定、實施要點、教學設計重點、教學實施4 方面進行了詳細介紹；申天恩等［8］從OBE 的基礎原理、理論淵源、組成部分進行詳細介紹，并提出OBE教學設計圖；顧佩華等［9］在系統(tǒng)研究OBE 的基礎上，在汕頭大學進行了OBE教育模式實踐與探索，為其他學校進行大學改革提供借鑒，但缺少具體實踐教學案例；王紅軍［10］以工程教育認證12 條畢業(yè)要求準則分析畢業(yè)要求，建立課程體系，并對畢業(yè)要求達成情況進行評價；孫晶等［11］針對專業(yè)認證中畢業(yè)要求達成度評價方法單一的問題，提出課程考核成績分析法、評價尺規(guī)法和問卷調查法，全面評價學生畢業(yè)要求達成情況；鞏建閩等［12］在專業(yè)認證和OBE 理念下，結合高校實際，探討課程大綱制定依據和相關內容；蘇芃等［13］以OBE 理念為指導，以能力為導向，以學生為中心，構建通識教育課程教學和評價體系。隨著專業(yè)認證推行，各大高校如汕頭大學、黑龍江職業(yè)技術學院、商丘工學院、深圳大學等，在OBE 的指導下，進行人才培養(yǎng)方案改革與實踐，不斷深化專業(yè)人才培養(yǎng)研究［14-17］。

通過以上分析可知，國內OBE 研究起步較晚，理論研究較為豐富，而實踐領域仍處于探索階段，且主要從大學改革和專業(yè)建設角度進行研究，對于落實到具體一門課程中的教學設計與實踐研究不夠深入，沒有提出具有可操作性的教學設計模式。本文選取數據結構與算法這門課程，從課程目標制定、教學設計與實踐教學、目標達成度計算、持續(xù)改進4 方面闡述OBE 課程設計與教學，以提升教學效果與質量。

2 課程設計整體思路

OBE 課程設計主要分為4 步：①根據培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求，確立課程支撐指標點和課程目標［18］；②圍繞課程目標進行混合學習課程設計，以移動教學平臺為依托，開展教學實踐；③采用定性與定量相結合的評價方法，確定課程目標達成度計算公式，獲取達成度計算結果；④以課程目標達成度的結果為依據，進行教學質量的持續(xù)改進與提升。在OBE 課程設計中，教學評價的目的不是評判成績高低，而是通過教學策略與方法不斷改進教學過程，提高教學質量，形成持續(xù)改進的教學閉環(huán)，如圖1 所示。

Fig.1 OBE curriculum design framework圖1 OBE 課程設計框架

3 OBE 課程目標確立

課程目標是OBE 課程運行的指南和目的，決定了課程內容、教學方法和考核評價的設計。OBE 課程目標具備明確性、層次性、可測量以及可操作性的特點，便于師生理解、掌握和執(zhí)行［19］。一方面，利用布魯姆的認知目標分類理論，對課程目標進行合理定位，盡量使用高層次的“分析、評價、創(chuàng)造”目標；另一方面，利用目標管理SMART 原則（目標必須具備具體性、可衡量性、可實現性、相關性、時限性原則）［20］，對課程目標進行設置與表述，使用可觀察的行為動詞表示。在OBE 課程目標制定過程中，課程組以工程教育專業(yè)認證標準的畢業(yè)要求和專業(yè)的培養(yǎng)目標為依據，綜合考慮社會、企業(yè)、家長、學生等相關利益方的需求，對《數據結構與算法》課程進行全面系統(tǒng)的分析與研究，并參考《高等學校計算機科學與技術專業(yè)的核心課程教學實施方案》后，確定該課程在軟件工程專業(yè)畢業(yè)要求中3 個一級指標及其對應的3 個二級指標，如表1 所示。

Table 1 Course objectives and corresponding graduation requirement index points of“Data Structures and Algorithms”表1 《數據結構與算法》課程目標與對應畢業(yè)要求指標點

4 OBE 課程設計與實施

OBE 課程從課程目標出發(fā)，確定課程內容，規(guī)劃教學設計，實施課堂教學。

（1）明確課程目標，確定課程內容。數據結構與算法課程目標是讓學生理解如何有效地組織、存儲和處理數據，正確地設計算法以及對算法復雜度進行分析和評價，從而培養(yǎng)學生具備初步的算法設計能力、分析能力和良好的編程動手能力。依據課程目標將該課程分為理論課與實驗課，兩者的學時分別為54 學時和36 學時，并劃分每章節(jié)的教學時長及其對應的課程目標，如表2 所示。

Table 2 Course contents，teaching sessions and corresponding course objectives of“Data Structures and Algorithms”表2 數據結構與算法課程內容、教學環(huán)節(jié)與對應課程目標

（2）統(tǒng)籌教學要素，規(guī)劃教學設計。依據Richard 等［21］的OBE教學設計模型，將教學設計要素劃分為學習目標、活動設計、學習評價，三者相互影響，學生成果處于模型中心驅動教學，如圖2 所示。在學習目標方面，主要是將課程目標向下拆解為每節(jié)課的知識和能力目標，拆解過程參照布魯姆認知目標分類理論與SMART 原則。在活動設計方面，主要從學習資源、學習環(huán)境、學習活動出發(fā)設計教學活動。具體設計如下：學習資源主要由基礎性學習資源和拓展性學習資源構成，基礎性學習資源包括任務清單、PPT、案例、實驗操作視頻及相關專題學習網站等資源，拓展性學習資源包括參考書籍、拓展資料、網站鏈接資源，覆蓋了基礎理論、技能操作和應用案例的內容，有效地滿足了學習者對資源的不同需求；學習環(huán)境主要是一個融合了基礎設施、軟件資源的多媒體教室，通過藍墨云班課將在線學習與面授教學有效融合，為師生、生生營造一個資源共享、強交互的混合學習環(huán)境；學習活動主要是提供實現學習目標的措施，具體包括自主學習、頭腦風暴、成果展示、協(xié)作學習、互動答疑和個性化輔導等。在學習評價方面，主要是采用定性評價與定量評價、教師評價和同伴互評以及自評等評價方法，突出過程性與形成性，衡量課程目標的達成度，便于教師及時調整和改進教學。

Fig.2 Instructional design of OBE course圖2 OBE 課程教學設計

（3）協(xié)調師生關系，實施OBE 混合學習教學。OBE 混合學習教學包括課前導學（線上）、課中研學（線上+線下）、課后練學（線上）3 個階段，涉及教師、學生和助教3 個重要關系，三者之間密切配合，共同完成教學任務。課前，助教將資源上傳至學習平臺，發(fā)布學習目標和任務，讓學生帶著目標和任務進行自主學習并完成預習；課中，教師主持教學過程，進行重難點講授，并組織學生進行成果匯報、成果點評、答疑交流等活動；課后，學生提交作業(yè)至平臺，完成互評與自評任務，然后教師依據學生問題反饋進行集中答疑，并反思教學過程，調整教學進度和方法。在教學過程中，教師作為引導者，負責開設班課、課堂講授、實踐指導等教學活動，通過案例和項目實戰(zhàn)提高學生動手能力；學生通過自主學習、在線討論、協(xié)作學習等形式完成測試、小組作業(yè)、成果匯報、實驗報告等學習任務，遇到疑難問題可以通過平臺求助、同伴互助、教師協(xié)助共同解決學習問題；藍墨云班課作為資源管理工具和載體，實現上傳、存放、下載資源、簽到、頭腦風暴、學習測試等任務。

5 OBE 課程目標達成度計算

OBE 課程的教學效果評價是通過評判課程目標達成度（Goal Achievement，簡稱GA）完成。為了解本課程各目標達成度情況，本文選取江蘇師范大學軟件工程本科專業(yè)的一個班級為研究對象，共計39 人（男生19 人，女生20人），對第k個學生課程目標i的達成度計算方法進行定義，如式（1）。

其中，1≤i≤m，m 表示所有課程目標數量，實驗中m=3；1≤k≤K，K 表示所有研究對象數量，實驗中K=39，其取值范圍為記Aij表示課程中第i個課程目標的第j個考查方式，Wij表示Aij的額定分值，表示第k個學 生在Aij上得到的實際分值，λj表示課程中不同考查方式所占比重（1≤j≤n，n 表示所有考查方式數量，實驗中n=3），其取值范圍為0 ≤λj≤1 目標達成度的合格值一般大于等于0.6。

根據學生所有單個課程目標的達成度，可以對學生整體的課程目標達成度進行計算。式（2）對第k個學生整體的課程目標達成度（GAk）進行了定義。

其中，θi表示課程中課程目標i的權重。

課程目標達成度的考查方式主要由平時作業(yè)（λ1）、上機實驗（λ2）、期末考試（λ3）構成。由于各項考查方式對課程目標的支撐貢獻度不同，本文將3 個考查方式λ1～λ3的比重分別設為0.2、0.3、0.5。依據各項考核成績，綜合判定學生最終學習成績。成績構成與課程目標對應關系如表3所示。

平時作業(yè)主要包括考勤、視頻學習、測驗等內容，主要考查基礎知識的掌握與應用情況，滿分為100 分；上機實驗主要考查學生對數據基本結構、常見算法、程序設計基本思想及編程方法的掌握情況，培養(yǎng)學生編寫復雜程序的能力，滿分為100 分；期末考試采用上機考試形式，主要考查基礎知識和基本操作掌握情況以及各種程序編程、設計與驗證，并結合具體應用案例，實現編程設計、調試和分析等要求，滿分為100 分。依據《高等學校課程實施方案》中各考查方式對課程目標的支撐關系，計算得到考查方式對應各課程目標的額定分值表，如表4 所示。

Table 3 Course assessment and corresponding course objectives of“Data Structures and Algorithms”表3 數據結構與算法課程考核與對應課程目標

Table 4 Rated scores of course assessment forms corresponding to course objectives of“Data Structures and Algorithms”表4 數據結構與算法課程考核形式對應課程目標額定分值

依據課程大綱中質量評價標準和評價依據，各考查方式均包含有若干個不同的考查點。平時成績由資源學習、測驗、活動、簽到記錄等組成，每一章節(jié)含有3～6 道測試題、討論答疑以及頭腦風暴活動等。依據課程大綱和課程目標的標準和考查點，將平時作業(yè)按照9∶1 比例劃分，分別對應課程目標1、2，所占分值分別為90 和10。上機實驗共有6 個，分別為線性表實驗、棧與隊列實驗、二叉樹實驗、圖實驗、查找實驗、排序實驗，其中前2 個實驗屬于驗證型實驗，對應課程目標2，總分值為20；后4 個實驗屬于設計型實驗，對應課程目標3，總分值為80。期末考試成績主要是全面考查學生的綜合知識與能力水平，對應課程目標1、2、3，所占分值分別為60、30 和10。

依照目標達成度計算公式，分別計算學生單個課程目標達成度與整體課程目標達成度，計算結果如表5 所示。

由表5 可知，1 號學生的個人整體課程目標達成度為0.71，高于目標達成度的合格值；其單個課程目標1、3 的達成度分別為0.8、0.89，但課程目標2 的達成度為0.44，低于目標達成度合格值。2 號學生整體課程目標達成度為0.76，高于目標達成合格值；其單個課程目標1、2、3 達成度依次為0.73、0.68、0.88，均高于目標達成度合格值。

Table 5 Statistical of individual course goal achievement degree（some students）表5 個人課程目標達成度統(tǒng)計（部分學生）

6 OBE 課程持續(xù)改進

教學質量是教育發(fā)展與進步的核心所在，而要提升教學質量，離不開教學的持續(xù)改進。本文就目標達成度評價表中個人課程目標達成度相關數據進行學生學習情況分析，選取兩個樣本，對應的改進措施如表6 所示。1 號學生的整體課程目標達成度為0.71，表明該生對課程整體掌握良好；其單個課程目標1、3 的達成度分別為0.8、0.89，表明該生基礎知識掌握牢固，后期可以推送拔高練習題，對學生予以提升優(yōu)化；其單個課程目標2 的達成度為0.44，未達到目標達成度合格值。通過分析發(fā)現，是由于該生期末考試成績偏低，直接造成目標達成度偏低，而且這部分考查難度并不高，由此可以推出，該生做題十分粗心。因此，對于該學生采取的總體改進意見是督促其養(yǎng)成集中注意力和檢查作業(yè)的好習慣，強化責任心，并推送拔高題進行練習。2 號學生的整體課程目標達成度為0.76，表明該生對課程整體掌握良好；其單個課程目標1、2、3 達成度為0.73、0.68、0.88，表明該生知識與技能掌握良好，后期可以加大難度，推送相關練習，不斷進行拔高學習。

依次對每位學生課程目標達成度進行分析并給出改進意見，提高班級整體的課程目標達成度，達到鞏固與強化知識的目的。在分析過程中發(fā)現，學生遇到的問題大同小異，可以從學生與教師方面雙管齊下解決這些問題。學生方面，將學生分為基礎知識提升組、算法設計薄弱組、能力提升拔高組，形成幫扶團體，充分發(fā)揮團體輔導優(yōu)勢，相互幫扶、鼓勵，先進帶后進。在學生相互幫扶的過程中，不僅能激發(fā)其積極思考、查缺補漏，而且也有助于掃除知識盲區(qū)、促進交流。在教師方面，從課后補救與未來教學改進角度出發(fā)，通過集中答疑、個性化輔導進行課后補救教學，也可以通過增加實驗專項訓練、綜合類實驗進行未來教學改進。

Table 6 Continuous improvement of individual course achievement degree表6 個人課程目標達成度的持續(xù)改進情況

7 結語

本文研究將OBE 應用于課堂教學實踐中，將OBE 與課堂教學充分結合，形成了一套較為完整的OBE 課程設計流程，為教師提供了一個OBE 課程實踐教學案例。實踐結果表明：①實驗課調動了學生的積極性，實驗效果明顯；②通過分析、設計、編碼、調試等專項訓練，學生的程序設計技能得到了提升；③形成了一套課程目標達成度的評價方法與計算公式，為其他課程目標達成度評價和計算方面提供參考。下一步將探索推廣基于OBE 理論的混合學習課程的有效機制，擴大實踐范圍，包括選擇不同專業(yè)、學科類別的課程，依據實踐效果不斷完善，進而在大學課程教育中推廣OBE 課程教學設計模型。