基于OBE的Java程序設計課程教學改革

余燁　徐京濤　路強　薛峰

摘 要：分析Java課程的特點及目前教學中存在的問題，提出將OBE教育理念引入Java程序設計課程，變以教學內容驅動為學習結果驅動，即引入“學習結果—教學內容設計—評價體系”的新教學模式，并從課堂教學、實踐環節教學和教學評價3方面具體闡述改革過程，以進一步提高Java程序設計課程的教學質量和人才培養質量。

關鍵詞： OBE；Java程序設計；學習結果；教學改革

1 背 景

OBE（outcome-based education），中文翻譯有多種，如以結果為基礎的教育[1]和基于學習結果的教育模式。OBE模式起源于西方國家的教育改革，20世紀90年代在北美興起，相關學者認為：在以學習結果為基礎的教育模式下，老師能夠很好地按照學生要實現的目標制訂教學計劃，并根據學生自身的特點予以區別對待，以實現特定的教學目標；整個教學過程都是以實現學習結果為目的規劃學生的學習方案，驅動整個學習過程。學生產出作為驅動教育系統運作的動力，而非教科書或教師經驗，這與傳統的內容驅動和重視投入的教育模式形成鮮明對比。通過結果的引領，學生和老師能夠快速達到要完成的教學目標，實現真正意義上的學以致用[2]。

Java程序設計是大學本科計算機專業的核心課程，具有很強的實踐性和應用性，要求學生具備一定的程序編寫能力和創造能力，對計算機專業應用型人才的培養至關重要。然而，當前的Java教學課程大多停留在傳統的授課模式，主要講解Java的基本概念和簡單應用，忽視學生的學習基礎以及學習目標，對所有學生設計的教學內容和評價內容都是一樣的，從而限制學生更大程度的發展。為進一步提高教學質量，我們將OBE理念引入Java程序設計課程的教學中，基于學生學習目標和所要達成結果的不同制訂不同的教學內容，實施不同的教學過程并進行有效的評價。

2 Java程序設計課程的特點及現狀分析

2.1 Java程序設計課程的特點

（1）Java語言流行程度高，實用性強，其培養目標要與市場需求接軌。從2016年9月TIOBE編程語言排行榜前10位的排名情況以及TIOBE對排名前10的編程語言流行趨勢分析[3]可以看出，Java語言除了在2004—2006年和2010—2015年出現過被C語言趕超的歷史外，其余時間一直名列TIOBE編程語言排行榜第一位，由此也可以看出Java語言的受歡迎程度和流行程度。計算機科學與技術專業的本科生掌握Java程序設計語言必不可少，這也是學校培養人才與社會人才需求相接軌的必要條件之一。

（2）Java語言涉及內容廣泛，參考資料豐富，因此課程目標設定和課程內容提煉非常重要。Java程序設計涉及的知識點多，包括GUI設計與事件處理、輸入輸出流、多線程機制、數據庫操作、網絡通訊等；囊括的參考資料豐富，包括教材、在線課程、培訓視頻、技術論壇等。在如此多參考資料的影響下，初學者如何選擇合適的參考教材，從何處入手開展學習，做好這一點也非常重要。教師要在有限的課時限制下完成Java教學，這對教學目標的設定要求嚴格；而在確定教學目標的情況下，合理設置課程內容也非常重要。

（3）Java語言的擴展繁多，如何培養可擴展性學習人才是關鍵。JSP、Android和J2EE的三大框架Struts、Hibernate、Spring均建立在Java程序設計課程基礎上，且Java及其擴展技術的更新日新月異。對計算機專業的學生來說，僅僅掌握一門技術已經遠遠不夠，如何在飛速革新的互聯網時代中穩步前行，擁有可擴展性的學習能力才是學習的核心。講授Java語言時，如何讓學生打牢技術基礎并為后續基于Java知識的擴展學習奠定基礎，如何培養可擴展性學習人才，這些才是Java教學的關鍵和教師應該重點考慮的問題。

2.2 傳統Java程序設計課程教學中存在的問題

（1）強調教學進程和課堂教學效果，要求學生按既定的教學計劃、時間、進度等開展學習，要求教師的課堂教學深入淺出，既生動又能抓住學生的注意力，使課堂教學內容易于掌握和消化吸收，但傳統的教學方式沒有強調學生“學習結果”這一重要因素。

（2）強調以知識導向為主的教學模式，教師更多關注教學內容，而學生則更多關注對知識的總結、整理和應用，缺乏對學生自主學習、擴展性學習等多方面能力的培養以及對學生學習結果的有效評價。傳統的基于考試的教學評估方法把學生的注意力集中在課本理論知識的學習，導致學生對Java課程無法形成一個完整的認識，不能解決實際問題，缺乏系統的分析能力和開發環境的操作能力，當遇到大型項目和工程時往往不能快速有效地進行構思、設計、實現與運行[4]。

（3）強調以教師為中心，學生按照教師的要求完成學習任務，達到教師規定的學習目標。這種教學方式沒有考慮學生個體的差異，把大家視為具有同等能力和同等水平的對象進行教學，從某種程度上限制了對學生潛力的挖掘和能力的培養。

3 基于OBE的Java程序設計課程建設

3.1 基于OBE的課程教學改革

學習Java程序設計課程的學生一般來自計算機科學與技術、電子信息工程、通信工程、物聯網和信息安全共5個不同的專業。不同專業學生的學習背景不同，對Java語言掌握程度的要求也不相同，即使在一個專業中，不同學生對程序設計語言的興趣和需求以及所期望達到的目標也不相同，有的學生僅僅希望對該課程有所了解，有的學生希望掌握一些基礎知識，有的學生則希望能夠進行深層次的學習。針對學生不同的學習目標，教師需要因地制宜地設計學習內容，對Java程序設計的內容進行模塊化設計，即在學生選擇學習目標后，可以給學生推薦相應的學習模塊；在這些學習模塊中，學生在一定的指導下進行選擇，以達到各自的學習目標。對Java教學內容的模塊化設計及各模塊所對應的培養目標，如圖1所示。

從圖1可以看出，如果學生只是想簡單了解Java語言，則學習模塊1的內容就足夠了，也就是說模塊1的內容對應培養目標1。如果學生想要理解Java基礎知識并能編寫簡單的Java代碼，則可以選擇學習模塊2、3、4和5，同時教師須給學生的選擇提供一些指導，如建議至少選擇其中2個模塊的內容進行學習。培養目標3“編寫應用程序”，即理解Java基礎知識，能編寫簡單的Java代碼，該培養目標的實現對應學習模塊6—11，教師須提供如下的學習指導：此處每個學習模塊分別介紹不同的功能，學生可以根據自身的能力情況進行選擇，建議學習全部模塊。培養目標4“沖刺Java高手”，也是該課程所能達到的最高目標，要求學生對Java應用有更深入的理解，能夠對所學知識進行擴展應用并為后續Java項目實踐奠定基礎，該培養目標的實現對應學習模塊12、13和14，教師須提供的學習指導如下：每章內容各有側重，請根據自身情況進行選擇，建議學習全部模塊。

每個班級中學生學習能力參差不齊，水平有高有低。教師如果要求每個學生都達到很高的Java學習水準，這是不現實的。根據每個學生的個性發展和學習能力的差異，確定不同的學習目標，劃分不同的學習結果，讓每個學生都能夠學有所成，這才是基于OBE的Java課程教學核心理念。

3.2 基于OBE的實踐教學環節改革

Java教學長期以來都偏重理論知識的教學，實踐方面的鍛煉非常有限，學生在學習Java語言的過程中，實踐能力的培養嚴重匱乏。大部分高校的Java教學實踐環節主要是以簡單的實驗為主，學生通過實驗指導書即可大致完成實驗操作和相關代碼的編寫，順利通過考核。然而，這種實踐環節與軟件企業對Java程序員的基本技能要求嚴重脫軌，學生一旦離開指導書或參考書籍，很難獨立完成復雜程序或者項目的編寫，更談不上對實踐技能的培養[5]。教師應以產出導向作為教學成果評估的依據并以此促進專業領域內培養目標的實現，確保學生達到畢業要求。這種評價模式就是指高校在學生“輸出”中，把他們對專業領域內技術創新的職業勝任作為高校教育的培養目標[6]。

若對學生的學習成果作統一要求，則實驗計劃的制訂存在一定難度。因為在實驗過程中，簡單的實驗對于能力強的學生沒有挑戰性，很難吸引他們的注意，挑起他們的斗志；而能力較差的學生在面對復雜實驗時，往往會產生畏難心理，逐漸喪失學習Java的興趣。因此，根據學生學習目標和預定學習成果的不同，因人而異開展實踐教學環節的教學，可以提升學生的學習激情，提高學習結果的完成度。

教師可根據圖1中的培養目標，設計相應的實驗并確定實驗目標、實驗任務和需要解決的重難點問題。Java程序設計課程的學習重點之一是培養學生實際動手解決問題的能力，如果學生在學習過程中能帶著具體問題和具體任務，那么學生的學習目的就很明確，知識點的應用場景就能得到實際操練[7]。以“GUI和事件處理”這一模塊的實踐環節為例，選擇培養目標為“簡單了解”和“理解基礎知識”的學生，可以不進行此實踐環節的訓練。選擇培養目標為“編寫應用程序”或“沖刺Java高手”的學生，在進行此模塊實踐環節訓練時，首先須根據各自能力的不同選擇不同的難度：A表示難度最高、B表示較高、C表示一般、D表示容易；選擇難度之后，將選擇同一難度的學生分為一個大組，在大組里，大家自由搭檔并分為若干個小組，小組中每個學生的實際能力是不相同的，學習能力強的學生在擴展學習的同時也能夠帶動其他學生的學習，學習能力較弱的學生在滿足自身學習目標時又能夠向深層次的學習模塊拓展。

每個實驗都是一個小的項目，需要各小組的學生齊心協力，協作完成，這樣一方面可以鍛煉學生的實踐能力，另一方面也能鍛煉他們的協作意識和協作能力。每組須定期向教師匯報項目進展，如對項目的功能、需求、已完成內容和待完成內容進行詳細匯報。通過定期匯報，教師能夠很好地監督學生的學習進度，同時充分模擬項目實戰中階段性驗收的情形。基于OBE的Java實踐教學不僅要培養學生的實踐動手能力，還要鍛煉學生的表達能力。在實踐教學的最后一個環節中，老師須安排每組學生對各組完成的項目進行綜合性的匯報展示，各組的匯報人須對本組的項目分工、項目內容和解決的問題作出充分的陳述，教師根據項目的匯報情況和實現效果，對每個學生的能力進行評價，同時其他組也會對其進行評分，各組的評分最終以權值的方式計入每位學生的課程綜合成績。

這種類似于比賽形式的實踐考核，可以充分調動學生的積極性。首先，學生想要偷懶或者借鑒別人的代碼是行不通的，因為每個人都需要在大組內進行匯報；其次，需要按照規定的進度進行，不能刻意延緩進度；最后，個人的不努力或者退出將導致整個小組的失敗，這也迫使所有學生都要有所擔當，也可促進小組各成員之間的互助。同時，這也能激發學生自身的責任感，令學生充分認識自己的優點和缺點，為以后進行Java實際項目的開發打下堅實的基礎。

3.3 基于OBE的考核和評價方式改革

Java程序課程注重多元化的考核機制，從多個方面考核學生，著重考核學生的實際工作能力、團隊合作能力和創新意識，考核方式與培養目標相結合，主要評價在相應的培養目標下學生的學習達成度情況。基于OBE的Java程序設計課程的考核和評價由以下幾個部分組成，見表1。

（1）平時表現情況，占10%。根據學生的課堂出勤情況、課堂表現、課堂任務完成情況等進行評分。

（2）平時作業，占20%。針對平時布置的作業，對學生的完成情況進行評價。

（3）項目實踐，占20%。實驗前把《實驗指導書》分發給學生，要求學生提前閱讀，做好充分準備；實驗驗收時，逐人過招；實驗報告須按照要求認真撰寫，重點描述自己遇到的問題和采用的解決方法。根據項目驗收情況、代碼的完善情況、個人項目總結及小組內其他成員的評價進行評分，分為優秀、良好、中等、及格和不及格5個不同的等級。

（4）擴展能力考核，占10%。主要考核在相應的培養目標下，除了課堂教學內容外學生所掌握的可擴展性知識，以對其擴展性學習能力進行評價，主要根據擴展學習知識量的多少、掌握程度等進行評分。

（5）期末考試，占40%。根據培養目標的不同，設計不同的考卷，并根據最終考試成績進行評分。

可以看出，基于OBE的Java程序設計課程的考核主要分為兩個部分，一部分是統一評價，平時表現情況為統一評價部分的內容；另一部分則根據培養目標的不同分別進行評價，如平時作業、項目實踐、擴展能力考核和期末考試。該課程考核和評價方式在2016年合肥工業大學10個班級的Java程序設計課程的教學中實施，達到了預期效果，不僅對學生的學習情況進行了客觀評價，還提高了學生的學習積極性，從整體上提高了教學效果。

4 結 語

OBE作為一種新型教育模式，是對傳統教育模式的革新，對教學內容優化、教學方法更新以及評價體系的合理設置有重要而又現實的指導意義。我們在Java程序設計課程中引入OBE理念，基于OBE教育模式改革Java程序設計課程的課堂教學內容、實踐教學環節、考核和評價方式，以學生學習結果為導向建設該課程，使得學生真正成為了課程的最大受益者。當然，基于OBE的Java課程教學大大增加了教師的工作量，不僅每個模塊的課程教學工作都要進行，而且在實踐、考核和評價環節中還需要針對不同培養目標的學生，制訂不同的方案，采取不同的措施。高校教學應以學生的能力培養為主要追求目標，在OBE教育理念的引導下，不斷優化課程教學和實踐教學環節的設計，優化考核和評價指標，這也是課題組長期追求的目標。

參考文獻：

[1] 姜波. OBE： 以結果為基礎的教育[J]. 外國教育研究， 2003， 30（3）： 35-37.

[2] 顧佩華. 基于“學習產出”（OBE）的工程教育模式[J]. 高等工程教育研究， 2014（1）： 27-28.

[3] TIOBE Index for April 2017[EB/OL]. [2016-11-30]. http：//www.tiobe.com/tiobe-index/.

[4] 姜大志. 基于CDIO的主動式項目驅動學習方法研究[J]. 高等工程教育研究， 2012（4）： 159-160.

[5] 姚明， 彭志平， 李啟銳， 等. Java課內實踐教學改革[J]. 計算機教育， 2016（6）： 151-154.

[6] 楊毅剛. 基于OBE模式的技術創新能力培養[J]. 高等工程教育研究， 2015（6）： 25-26.

[7] 孫麗， 張利鋒， 岳峻. 項目驅動的Java課程研究性教學實踐[J]. 計算機教育， 2014（8）： 105-118.

（編輯： 宋文婷 ）