摘?要：本研究針對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法這門課目前存在的問題，實施以O(shè)BE理念為指導(dǎo)的本課程教學(xué)改革。首先制定了“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”式教學(xué)目標(biāo)，然后依據(jù)教學(xué)目標(biāo)制定相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容，應(yīng)用多種靈活的教學(xué)手段引導(dǎo)學(xué)生開展課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)。其次，本研究中教師可以建設(shè)在線課程資源和習(xí)題庫，通過每周小組討論等多種教學(xué)過程來培養(yǎng)學(xué)生解決本專業(yè)相關(guān)復(fù)雜工程問題的能力。最后，本研究探討了過程性考核的實施，并通過教學(xué)反思進一步調(diào)整教學(xué)目標(biāo)及循環(huán)優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；OBE；教學(xué)改革；實踐

1?概述

工程教育專業(yè)認證是一種在國際上通行的工程教育質(zhì)量保障制度，越來越完善并且越來越成熟，這就對高校的傳統(tǒng)教學(xué)模式下的教育教學(xué)質(zhì)量提出了更進一步的要求，并在各部委的推動下，工程教育專業(yè)認證也成為各個高校提升教育教學(xué)質(zhì)量的重要手段。近十幾年來，我國很多高校都在積極開展工程專業(yè)認證工作［1］。工程教育專業(yè)認證是國際通行的工程教育質(zhì)量保障制度，為工科院校學(xué)生培養(yǎng)提供了依據(jù)［2］。OBE強調(diào)人人都能成功，強調(diào)個性化評定，強調(diào)精熟與績效責(zé)任，強調(diào)能力本位［3］。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法這門課程是我校信息類相關(guān)專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課，同時也是一門必修課，是本專業(yè)學(xué)生進一步深入學(xué)習(xí)和開展高層次研究的基礎(chǔ)。通過本課程的學(xué)習(xí)，可以培養(yǎng)學(xué)生利用計算機處理數(shù)據(jù)的能力，并為后續(xù)操作系統(tǒng)等課程打下良好的基礎(chǔ)［4］。在本課程歷年教學(xué)過程中，教師通常是在課堂上重點講述理論知識，并輔助以PPT課件和板書來進行教學(xué)，但是由于知識比較抽象，部分學(xué)生在上課及課前課后的學(xué)習(xí)熱情不是特別大，總有一部分比例的同學(xué)在當(dāng)堂課后仍然不能獨立思考、做題、解決問題。而OBE教學(xué)理念是以成果為導(dǎo)向的，它要求本專業(yè)的學(xué)生畢業(yè)后，能夠運用所學(xué)的專業(yè)知識來建立抽象模型從而解決復(fù)雜工程問題，并能使教師持續(xù)改進、優(yōu)化本課程的教學(xué)方法［4］。OBE理念的教學(xué)模式可以有效提高數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法這門課程的學(xué)習(xí)效果。

本文結(jié)合了OBE理念對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法這門課程進行教學(xué)探索和研究，通過一系列的步驟提高本課程的教學(xué)效果，這些步驟包括“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”課程目標(biāo)的設(shè)定、教學(xué)知識點和內(nèi)容的梳理、各種教學(xué)資源的建設(shè)、評價考核方式的設(shè)計。本研究希望提高學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的效果，從而提升教育教學(xué)質(zhì)量

2?目前課程教學(xué)存在的問題

結(jié)合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程教學(xué)及實踐情況，總結(jié)目前課程教學(xué)要解決的問題。首先，在高校這門課程傳統(tǒng)教學(xué)方式是教室授課，通常教師比較注重課堂上的理論教學(xué)，主要的教學(xué)授課方式包括課件的講解和板書，教學(xué)內(nèi)容包括四類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的核心操作及實現(xiàn)。有一定比例的同學(xué)由于各種原因在課堂上沒有辦法掌握授課內(nèi)容，課下又缺少自主學(xué)習(xí)的動力。本課程的考核方式一般是期末卷面筆試為主，平時成績占比偏小，大部分學(xué)生只想通過期末考試，忽略了本課程后期的應(yīng)用場景。期末考試結(jié)束后，大部分學(xué)生基本可以掌握期末考試?yán)锟疾榈闹R內(nèi)容，但是并不了解后期在實際工作場景中如何去應(yīng)用這幾類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。此外，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的知識點較多，有些算法是比較抽象的，所以學(xué)生不太好深入理解。有些學(xué)生上課時基本能聽懂授課內(nèi)容，課下由于自己沒有及時復(fù)習(xí)又忘記了。此外，有些學(xué)生考前突擊、死記硬背通過考試，忽略了解決問題的能力。以上這些問題普遍存在于以學(xué)習(xí)內(nèi)容為驅(qū)動的教學(xué)模式，缺乏成果導(dǎo)向，學(xué)生在就業(yè)或深造時體現(xiàn)不出應(yīng)該具有的能力和水平。

3?基于OBE理念的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程教學(xué)改革

本課程改革的思路及實施過程如圖1所示。

流程圖右側(cè)的第一個環(huán)節(jié)是OBE教學(xué)目標(biāo)，即基于各種因素確定本專業(yè)學(xué)生的畢業(yè)要求，并基于此來研究制定基于OBE理念的若干個“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”課程教學(xué)目標(biāo)。右側(cè)的第二個環(huán)節(jié)是確定教學(xué)內(nèi)容，即探討這些教學(xué)目標(biāo)，并確定每個課程目標(biāo)所包含的教學(xué)知識點和教學(xué)內(nèi)容，以此來確定教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容、教材及參考書。右側(cè)的第三個環(huán)節(jié)是教學(xué)過程，也就是在教學(xué)實施的過程中，教師可以選用合適的教學(xué)方法和多種教學(xué)的手段來開展靈活教學(xué)，例如慕課學(xué)習(xí)法、任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法等各種教學(xué)方式，加強學(xué)生利用所授知識點解決本專業(yè)的復(fù)雜工程問題的能力，從而實現(xiàn)本課程在第一個環(huán)節(jié)所設(shè)立的教學(xué)目標(biāo)。接下來，結(jié)合第一個環(huán)節(jié)的課程目標(biāo)，課程組來確定本學(xué)期的學(xué)習(xí)過程評價值指標(biāo)，這樣可以評價學(xué)生在本學(xué)期的學(xué)習(xí)效果，從而及時發(fā)現(xiàn)教學(xué)中所出現(xiàn)的問題并在以后的教學(xué)過程中加以調(diào)整改進，并通過課程目標(biāo)達成評價來評估每個學(xué)生在每個課程目標(biāo)的達成情況，從而可以分析出學(xué)生最終的學(xué)習(xí)效果。最后進行基于OBE理念的教學(xué)反思，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程的優(yōu)化與改進過程。

3.1?制定本課程的“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”模式（OBE）下的目標(biāo)

在OBE理念中，本課程的教學(xué)目標(biāo)制定是其關(guān)鍵之處，需要根據(jù)本校本專業(yè)的畢業(yè)要求及指標(biāo)點，同時也是教學(xué)內(nèi)容的制定、教學(xué)流程的設(shè)計、課程考核方式和最后的教學(xué)反思這幾個步驟的重要基礎(chǔ)。因此，首先要根據(jù)OBE理念的需要來制定若干具有邏輯層次的課程目標(biāo)，使之能適應(yīng)行業(yè)發(fā)展的需求，也能契合本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)。

通過學(xué)習(xí)本課程的教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生可以系統(tǒng)地掌握各種常用的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其實現(xiàn)方法。此外，學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的過程也是進行復(fù)雜程序設(shè)計的訓(xùn)練過程，運用這些知識解決和研究本領(lǐng)域復(fù)雜工程問題，為學(xué)生今后在本領(lǐng)域的學(xué)習(xí)和工作奠定基礎(chǔ)。

課程目標(biāo)1：熟悉數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法這門課程的基本概念、數(shù)據(jù)的四種邏輯結(jié)構(gòu)及各自對應(yīng)的兩種存儲結(jié)構(gòu)；掌握線性表、樹和圖等經(jīng)典數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義、性質(zhì)、特點以及各種操作的實現(xiàn)；掌握各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在排序和查找等典型問題中的應(yīng)用技巧；具備從事本專業(yè)相關(guān)工作所需的專業(yè)基礎(chǔ)知識。

課程目標(biāo)2：具有針對實際問題選擇恰當(dāng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的能力，能夠設(shè)計出結(jié)構(gòu)清晰、正確易讀、復(fù)雜性較優(yōu)的算法；具有對算法進行時間、空間復(fù)雜性分析的基本能力；具有設(shè)計算法、編制和調(diào)試程序的動手能力，能夠運用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相關(guān)知識對本領(lǐng)域復(fù)雜工程問題進行研究分析。

課程目標(biāo)3：具備綜合運用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識解決實際問題的能力，可以將理論知識、編程技能和創(chuàng)新能力協(xié)調(diào)發(fā)展，通過問題建模與實現(xiàn)過程的鍛煉，能夠?qū)Ρ绢I(lǐng)域復(fù)雜工程問題進行問題抽象和模型設(shè)計。

3.2?設(shè)定教學(xué)內(nèi)容、過程及考核方式

首先，依據(jù)“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”這個OBE理念目標(biāo)來設(shè)定本學(xué)期的教學(xué)內(nèi)容。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這門課程的知識體系完整，但是比較抽象。這門課程包括線性表、樹、圖等若干數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及具體的算法實現(xiàn)，包括創(chuàng)建，數(shù)據(jù)元素的增、刪、改、查等算法。此外，由于本門課程是C語言版的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，知識點涉及C語言的掌握程度，學(xué)生基礎(chǔ)比較薄弱，更進一步地增加了掌握算法的難度。因此，教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計上，教師可以使用案例來融入枯燥的授課知識點，首先復(fù)習(xí)使用到的若干C語言的易錯知識點，然后在難懂的那部分融入一些案例和算法演示動畫，這種形式可以使學(xué)生進入一種接受度更高的情境之中，把復(fù)雜算法化解為一個一個的簡單問題，在這樣循序漸進的引導(dǎo)下，學(xué)生的各方面能力得到了進一步鍛煉，學(xué)生的分析問題的能力以及解決復(fù)雜工程問題能力也得到了進一步的鍛煉和提高。

其次，制定靈活的教學(xué)過程。在課堂理論授課時使用線上和線下混合的教學(xué)模式，再利用每周小組答疑的方法，解決學(xué)生在本周重點的掌握漏洞，這種方式可以幫助學(xué)生課下有效率地實現(xiàn)查缺補漏。還有，一節(jié)課里有70%的學(xué)生當(dāng)堂可以掌握本次的重點內(nèi)容，但是30%的學(xué)生不太理解，如果下節(jié)課再重復(fù)講授會耽誤70%同學(xué)的時間，因此教師可以提前錄好一些重要知識點的小視頻，并且將小視頻和本周知識點所需的其他資料，比如PPT、單元練習(xí)與測試等上傳到超星學(xué)習(xí)通，讓學(xué)生能在課后隨時隨地進一步強化重點和難點，彌補自身漏洞。同時，教師還可以通過超星學(xué)習(xí)通進行簽到，作為考勤依據(jù)，還可以利用學(xué)習(xí)通來觀察學(xué)生在每一章的知識點學(xué)習(xí)狀態(tài)，比如有哪些同學(xué)完成了任務(wù)點，有哪些同學(xué)沒有提交作業(yè)等。在教室里進行課堂教學(xué)時，教師講解每種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的邏輯結(jié)構(gòu)、存儲結(jié)構(gòu)及操作的算法實現(xiàn)，并讓學(xué)生積極回答問題并參與討論在兩種存儲結(jié)構(gòu)下算法實現(xiàn)的不同方法及對應(yīng)優(yōu)缺點。此外，本研究還需完成一本實驗指導(dǎo)書，作為每節(jié)課的課后練習(xí)來檢測學(xué)生對知識點掌握了多少，從而根據(jù)學(xué)生課后練習(xí)的正確率改進和調(diào)整教學(xué)的進度和教學(xué)的方式。通過這樣設(shè)計的教學(xué)過程，預(yù)期學(xué)生可以更好地理解并掌握常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)，進一步培養(yǎng)本專業(yè)學(xué)生能夠運用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相關(guān)知識對本領(lǐng)域復(fù)雜工程問題進行研究分析、問題抽象和模型設(shè)計的技能。

再次，設(shè)置基于多課程目標(biāo)的考核方式。教學(xué)評價主要是對于教學(xué)效果的評價，用于查看學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，看學(xué)生是否具備了教學(xué)目標(biāo)期望學(xué)生達到的能力，而基于OBE的理念比較重視課程的平時學(xué)習(xí)過程，因此，本研究重新制定了考核方式，以綜合幾方面的基于過程的評價形式來計算平時成績和實驗成績，從而對學(xué)生進行本學(xué)期的考核。課程的期末最終總成績由平時、實驗和期末三項成績組合而成，每一項成績又分別支撐若干課程目標(biāo)，需要考核每個學(xué)生在每個課程目標(biāo)下的各項學(xué)習(xí)情況并進行打分，最終計算出學(xué)生的課程總成績，舉例如圖2所示。平時成績支撐課程目標(biāo)2、3，實驗成績支撐課程目標(biāo)2，期末考試支撐課程目標(biāo)1、2。

4?教學(xué)改革效果

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》課程目標(biāo)達成的總體情況及持續(xù)改進效果分析如下：

2021年秋季學(xué)期與上一年度的教學(xué)過程相比，課程目標(biāo)1的達成度為0.81，和上一年度相比有提升。通過期末考試的方式考核了學(xué)生對課程目標(biāo)1的達成情況，課程目標(biāo)1基本達成，達成度尚可，在2021年秋季學(xué)期中，部分同學(xué)對學(xué)習(xí)內(nèi)容掌握尚可，但仍有部分同學(xué)對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識掌握得不夠全面，容易出現(xiàn)漏洞。本課程組需要深入探索目前這些考核方式如何優(yōu)化執(zhí)行，進一步強化基礎(chǔ)知識的掌握，思考更好的教學(xué)方法，進一步思考如何提升針對課程目標(biāo)的達成效果。

2021年秋季學(xué)期與上一年度的教學(xué)過程相比，課程目標(biāo)2的達成度為0.86，達成情況有略微提高。繼續(xù)沿用通過作業(yè)、實驗以及期末考試的方式考核學(xué)生對課程目標(biāo)2的達成情況，教學(xué)過程中課程目標(biāo)2順利達成。作業(yè)的主要形式是平時作業(yè)和課后習(xí)題完成情況。平時作業(yè)以課后布置的思考題完成情況進行考核，課后習(xí)題以每單元課程后布置的習(xí)題作業(yè)完成情況進行考核。實驗報告主要考查學(xué)生對上機實驗的掌握情況。實驗報告主要是以每一單元的實驗完成情況進行考核。期末考試主要考核對課程知識點的掌握程度，包括學(xué)生對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的線性表、樹和圖等經(jīng)典數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義、性質(zhì)、特點以及各種操作實現(xiàn)的掌握程度，以及各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在排序和查找等典型問題中的應(yīng)用技巧、算法時空復(fù)雜性分析方法。主要形式是筆試，主要題型為：選擇、填空、能力測試和算法設(shè)計題。需要繼續(xù)深入探索如何優(yōu)化教學(xué)環(huán)節(jié)，并考慮今后的教學(xué)要適量增加復(fù)雜問題的分析和設(shè)計能力，提高學(xué)生獨立分析和設(shè)計能力，探討改進措施提升針對課程目標(biāo)的達成效果。

2021年秋季學(xué)期與上一年度的教學(xué)過程相比，課程目標(biāo)3的達成度為0.77，達成度與上一年度相比略有下降。因此，將兩個學(xué)期的教學(xué)過程進行對比分析。本學(xué)期繼續(xù)沿用通過作業(yè)的方式考核學(xué)生對課程目標(biāo)3的達成情況，教學(xué)過程中課程目標(biāo)3均達成。通過作業(yè)鞏固重要知識點并考查學(xué)生對知識的掌握和運用比較合理，需要繼續(xù)堅持下去，使學(xué)生能更好地理解并應(yīng)用一些復(fù)雜的相關(guān)知識，提升針對課程目標(biāo)的達成效果。在2021年秋季學(xué)期中，部分同學(xué)對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的理解不夠深入，較復(fù)雜作業(yè)的完成度不高。需要深入探索如何優(yōu)化教學(xué)環(huán)節(jié)，并考慮今后的教學(xué)要適量增加對于復(fù)雜問題的分析能力，提高學(xué)生綜合運用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識解決實際問題的能力，提高問題抽象和模型設(shè)計能力。

結(jié)語

本文以O(shè)BE教育理念為導(dǎo)向，結(jié)合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程目前存在的不足之處，探索了教學(xué)改革方向。首先，本研究經(jīng)過討論制定了本課程的“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”的教學(xué)目標(biāo)。其次，根據(jù)該目標(biāo)設(shè)定教學(xué)內(nèi)容。在教學(xué)內(nèi)容上，借助案例教學(xué)法強化重難點部分。再次，制定靈活的教學(xué)過程，靈活的教學(xué)過程可以促進學(xué)生更好地鞏固重點難點并彌補薄弱環(huán)節(jié)。接下來，根據(jù)第一步的本課程目標(biāo)，設(shè)計適合本課程的基于過程多因素的考核方式，由若干評價指標(biāo)構(gòu)成，通過對學(xué)生的各方面評價來評測學(xué)生的本學(xué)期學(xué)習(xí)效果，從而發(fā)現(xiàn)目前的教學(xué)過程中可能隱藏的問題，通過課程目標(biāo)達成評價來評估每個學(xué)生在每個課程目標(biāo)的達成情況，從而可以分析出學(xué)生最終的學(xué)習(xí)效果。最后進行基于OBE理念的教學(xué)反思，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程優(yōu)化。通過本教學(xué)改革，加強了學(xué)生實踐應(yīng)用能力，改善了教學(xué)效果，提高了學(xué)生運用所學(xué)專業(yè)知識建立抽象模型以解決復(fù)雜工程問題的能力。

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基金項目：北京物資學(xué)院2022校級教育教學(xué)改革項目（項目編號：2022jgxm23025）資助

作者簡介：于真（1983—?），女，漢族，山東陽谷人，博士，副教授，研究方向：信任管理。