基于能力導向的程序設計基礎課程教學改革實踐

尚俊平 劉合兵 張麗

摘 要：針對程序設計基礎課程的特點及目前教學中存在的問題，可以將能力導向教育理念引入程序設計基礎課程教學中，采用基于能力導向教育的“教學內容設計—課堂教學實施—教學考核評價”的新教學模式，以最終的課程學習目標為出發點進行反向課程設計，從而提高程序設計基礎課程的教學質量和人才培養質量。

關鍵詞：成果導向教育;程序設計課程;教學改革

能力導向教育（OBE），又稱成果導向教育、目標導向教育或需求導向教育，其最早出現于美國和澳大利亞的基礎教育改革中。美國學者William Spady將OBE定義為：在教學體系中，圍繞學生經過課程教學過程應該取得什么樣的關鍵成效而開展的相關教學工作。能力導向教育強調以學生為中心，以掌握實際能力為目標。課程設置以最終能力為導向，突出課程的實用性，注重學生的自我探索和自我學習能力的培養，注重學生在課程學習完成后具備什么樣的能力。能力導向教育強調教學目標（學生要掌握的知識、具備的能力等）、教學設計（學生怎樣學習才能掌握知識、獲得預期能力，以及教師如何有效地利用課堂幫助學生）和教學評價（學生是否已經掌握了知識、具備了相應能力）的有機結合。在實際的課程教學實踐中，授課教師將OBE理念落實到具體課程中，圍繞學生最終的“學習成果”組織和開展教學，以明確掌握綜合能力為目標，反向設計教學過程，最終促成學習成果的達成。

一、程序設計基礎課程教學現狀

程序設計基礎課程是一門非常重要的基礎性課程，具有很強的實踐性和應用性。在實際的課程教學中，學生具備一定的程序編寫能力和創造能力，對學生分析問題、解決實際問題能力的培養和綜合素質的提高有堅實的支撐作用。以河南農業大學為例，程序設計基礎課程學習C語言程序設計，共48學時，理論學習與實驗學習各24學時。一般工科專業的上課班級為4個小班（每個小班約30人），計算機專業為2個小班，紹骙實驗班單獨成班授課（約25人）。理論課學生在多媒體教室上課，實驗課學生在機房一人一機完成實驗任務。

目前，高校程序設計基礎課程的授課模式大多為“單聲道”的傳統授課模式，主要存在如下問題。

一是以教師為中心的教學設計。授課教師根據教學大綱要求，結合教學內容及知識點制定教學進度表，學生按照授課教師的要求完成課程內容的學習。這種授課方式沒有考慮到學生個體的差異，把所有學生看成具有同等能力與水平的授課對象，導致能力差的學生跟不上教師的進度，能力強的學生有意猶未盡的感覺，不利于學生潛力的挖掘和能力的培養。

二是以知識為導向的教學模式。授課教師按照教學大綱要求，重點講授教學內容，包括C語言的基本概念、結構化程序設計和簡單應用，不注重學習結果，缺乏對學生自主學習、拓展學習等能力的培養。學生僅僅為掌握教學知識點而學習，不能對C語言課程有一個宏觀的認識，無法解決實際問題，不能進行簡單應用系統的設計與實現。

三是教學考核評價方式。傳統的教學考核方式以期末考試為主，使學生的注意力集中在課程理論知識的學習上，導致學生重理論輕實踐，不利于培養學生的實際編程能力。

為進一步提升教學效果，提高學生的綜合能力，筆者所在的程序設計類課程教學團隊將OBE理念引入程序設計基礎課程的教學中，團隊成員結合學生專業制定課程教學目標，以學生為中心制訂教學計劃，為實現學習結果而進行教學過程設計并加以實施，在實施過程中開展有效的教學評價考核。

二、基于能力導向教育的程序設計基礎課程改革實踐

能力導向教學注重培養學生的綜合能力，將課程教學目標明確地聚焦于學生最終有意義的學習成果上，強調包括知識、能力、素質的三維教學目標，突出能力本位教育，培養學生的計算思維及解決復雜工程問題的能力;改變傳統的以課程知識為主的教學模式，不再是“單聲道”的知識灌輸，而是圍繞學生的學習成果組織和開展教學，以明確綜合能力的掌握為目標反向設計教學過程，最終促成學習成果的達成。

（一）教學內容設計

相對于傳統的教學形式，成果導向教學模式在教學內容的選擇上具有更大的靈活性。筆者所在學校課程團隊教師根據課程教學大綱要求，結合企業實踐案例資源，制定程序設計基礎課程知識體系架構，主要包括三個模塊。

一是基本要求模塊。主要知識點包括基礎語法及程序控制結構、數組、函數、模塊化程序設計、指針、文件等課程內容，學生須完成“Hello World程序”“一元二次方程”“日期計算器”“自動排序軟件”“日期計算器（函數實現版）”“字符串處理程序”“文本文件讀寫程序”等內容。基本要求模塊重點在于基礎知識的掌握，培養學生的計算思維、訓練學生的學習能力和基本編程能力。

二是提高階段模塊。主要知識點為指針和自定義類型，學生須完成“學生排名系統”案例。該模塊重點突出結構體和鏈表的應用，使學生具備簡單程序開發能力。

三是編程高手模塊。以“貪吃蛇游戲”項目案例的實現作為學習成果。項目案例實踐要求學生進行調研、閱讀理解項目文檔，完成系統需求分析與設計，實現系統編碼并進行測試，撰寫項目驗收總結，進行項目匯報展示等內容。該模塊重點在于讓學生了解軟件開發流程，培養學生解決復雜工程問題的能力。

需要明確的是，不同專業學生的學習背景不同，學習基礎不同，學習興趣和學習期望目標也不盡相同。授課教師與學生結合，根據學生的專業情況、個性發展與學習能力情況，確定不同的學習目標，劃分不同的學習成果，確保每個學生都能夠學有所成。

（二）課堂教學實施

OBE理念下的課堂教學過程更注重以學生為主體，關注“學生怎么學”，教師通過學習活動指導和影響學生，使學生明確“應該學習什么”，從自身需求出發，提高學習主動性，而不是被動地接受。

1.積極運用混合式教學模式

運用混合式教學模式之前對學生進行分組，堅持適當原則，既要激發學生的學習興趣，又要保證團隊協作能力的培養。

在第一堂課時，教師要給學生講解相關信息資源，讓學生學會利用圖書館文獻資源和MOOC資源。MOOC的發展為學生提供了更多的優質學習資源，僅在中國大學MOOC平臺上就有浙江大學翁愷老師的“C語言程序設計”、哈爾濱工業大學蘇小紅教授的“C語言程序設計精髓”、北京理工大學李鳳霞教授的“C語言程序設計”等課程資源，還有課程團隊建設的“程序設計基礎”在線課程資源。

教師在上課前布置學生自學相應內容。學生可以看參考書，或登錄中國大學MOOC平臺進行課程學習，還可以登錄校企（軟酷網）合作建設的核心課程資源平臺，通過課程知識補強環節預習內容，觀看網絡視頻課程。

在課堂上，授課教師結合具體問題引導學生積極思考，組織學生交流討論，及時發現學生存在的問題并進行解答。課后，教師通過各種信息技術手段（中國大學MOOC平臺課程學習討論區、QQ群、微信群等）答疑，確保學生的疑問能及時得到解答。

2.案例教學

混合式教學模式的主體是學生，授課教師起輔助及引導作用。課前的預習與課堂討論都是圍繞學習成果展開的，但是學生基礎不同、學習能力不同，不能保證所有學生都能掌握所學知識。這時候授課教師就需要設計一些案例，通過案例培養學生初步的編程能力和邏輯思維能力，引導學生積極參與，相互協作，促使學生理解問題的復雜性與變化性。

在項目實踐模塊，教師可以提供一個完整的游戲開發案例。通過案例，學生可提前熟悉軟件工程思想，體會軟件開發的完整流程，了解企業對員工的紀律要求及技能要求等。從撰寫需求規格說明書，定制合適的數據結構，到具體編寫程序代碼，并對各個功能模塊進行測試，最終完成軟件開發，學生完成并體驗著自己開發的游戲，非常有成就感。項目實踐可以讓學生的主觀能動性得到充分發揮，其計算機應用能力也得到有效提高。

程序設計基礎課程是理論和實踐并重的課程。在課堂有限的時間內，教師不可能全面講授完所有的知識體系，這就需要授課教師有針對性地補充一些有代表性和提高性的實踐項目案例資源，供學生學習和訓練。教師可以在校企（軟酷網）合作搭建的核心課程平臺上，引導學有余力的學生將其中的“計費管理系統”“銀行管理系統”等案例資源進行實踐，使學生能將各階段的知識融會貫通并學以致用。

3.以賽促學機制

團隊教師堅持“以賽促教、以賽促學、以賽促改、以賽促建”，讓技能競賽和教學改革相互促進。一方面，積極組織學生參加編程訓練。由于課堂學時有限，教師就引導學生在課余時間利用在線評測系統進行編程訓練，這不僅能激發學生的學習興趣，也能形成好的學習氛圍。另一方面，通過各種形式給學生介紹ICPC國際大學生程序設計競賽亞洲區域賽、CCPC中國大學生程序設計競賽、天梯賽、藍橋杯軟件大賽等相關比賽，并積極組織學生參加。通過比賽，進一步將以賽促學落到實處，切實有效地提高學生學習的主動性，并幫助學生養成良好的編程習慣，提升編程實踐能力。

（三）教學考核評價

對教學成果進行準確、及時的考核評價是能力導向教育模式中的重要環節之一。授課教師根據設定的教學目標建立全面有效的多維度評價機制，包括平時表現、單元測試、期中考試、項目實踐及演示匯報、期末考試等，引導學生開展案例式、團隊協作式等模式學習，及時快速評估教學效果和學生學習成果。課程考核評價主要包括以下幾個部分。

一是平時表現，占總成績的20%。根據學生課堂表現、文檔及視頻的學習情況、完成實驗作業情況、單元測試的結果及期中考試的情況進行綜合評分。二是OJ做題，占總成績的10%。根據學生完成OJ上題目的情況和參加比賽等情況進行綜合評分。三是項目實踐，占總成績的10%。根據學習項目文檔提交、項目功能完成、項目匯報展示、個人總結等情況進行綜合評分。項目實踐可以檢驗學生運用所學知識解決實際問題的能力，需要學生熟練運用語言編制和調試程序，并以成果的方式進行展示匯報。四是期末考試，占總成績的60%。按照學校要求進行上機考試，題型包括選擇題、判斷題、程序閱讀題、程序填空題、編程題等。

可以看出，基于能力導向教育的多維度評價機制，既包含過程性評價（平時學習情況、項目實踐等），又包含結果性評價（項目實踐展示匯報、單元測試、期末考試等），要求學生既能動手做，又能進行團隊協作溝通，還能展示匯報，從而使其能力得到全面提升。

三、結論

能力導向教育作為一種新的教育模式，是對傳統教育模式的革新，對于教學內容設計、教學方法與手段改革、教學考核評價模式設計有重要的指導意義，有利于促進學生的個性化發展以及師生教與學觀念的轉變。教學團隊成員在程序設計基礎課程中，將工程實踐案例融入整個教學過程，通過對案例進行反向設計和知識分解，制定程序設計基礎課程的知識體系架構和預期的學習產出。結合企業（軟酷網）案例資源開展教學實施，彌補教學模式不足的現狀，有效地提升了程序設計基礎課程的教學效果。筆者所在教學團隊經過近3年在多個專業的教學實踐，有效提升了學生的學習主動性。教學團隊指導學生申請了河南農業大學本科實驗室開放創新項目“基于創新能力培養的程序設計類課程在線評測平臺搭建與應用”，搭建在線評測系統，為程序設計類課程提供了編程訓練平臺。學生參加各類學科競賽的積極性和競賽成績有了顯著提高，2019年獲ICPC國際大學生程序設計競賽亞洲區域賽銀獎、CCPC中國大學生程序設計競賽銅獎、河南省ACM競賽金獎等。教學改革效果受到了學生和學校的充分肯定。

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責編：嘉 悅