OBE理念下C語言程序設計實驗教學改革探析

岑琴

關鍵詞： OBE理念；C語言程序設計；實驗教學

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）08-0119-03

1 引言

“以成果為導向的教育”即Outcomes-based Edu?cation（簡稱OBE） ，該教育模式于20世紀80年代在美國興起。在理念上，OBE是一種“以學生為本”的教育哲學[1]；在實踐上，是一種聚焦于學生受教育后獲得什么能力和能夠做什么的培養模式。強調教學的結果導向，一切教育活動、教育行為都是圍繞實現預期的學習結果[2]，從結果反向設計教學，并由此確定教學內容、方法和策略，確保在學習完該課程后，每個學習者都能達到預先設定的目標。與傳統的教育方式相比，成果不再是作為教學的最終評價指標，而是整個教學過程的核心與驅動力[3]。因此，以OBE為指導的教學中，教師必須對學生完成某課程后應達到的能力、水平有著清晰的構想，從而設計適宜的教學模式來保證學生能達到這些預期目標。各個教學環節必須緊緊圍繞學生的特點進行設計并實施，這對培養有工程思維、創新能力的應用型人才具有十分重要的意義。

2 基于OBE 理念的實驗教學體系架構

程序設計課程的目的歸根結底是為了實現應用，也就是為了解決具體的問題，通過分析解決問題的需求，用規范的方法和技術，進行合理的設計，使用編程語言將整套解決方案呈現出來，通過計算機執行，最終解決問題。由此可見，實現應用本質上就是計算思維能力的培養。根據OBE理念，該課程教學實施中強調以學生為主體，以社會需求為導向，以培養學生把理論知識轉化為解決實際問題的能力為目標，讓學生從實踐中理解和掌握計算機求解問題的基本方法和思維模式[4]，培養計算機思維，建立如圖1所示的實驗教學體系。

根據該專業的人才培養方案，明確C語言程序設計實驗課程的能力目標，以3P模型和OBE教學理念為指導思想，確定前提、過程及結果3個階段的相互關系，形成環環相扣的反饋環。以學生為中心，分析學生的不同特點，因材施教，所有的教學活動都是為了培養學生未來的職業素養，且根據學生的表現持續改進教學內容及方式，形成良性循環，確保能達到預期的能力目標。

2.1 確定教學目標

C語言程序設計是高校計算機相關專業的基礎核心課程，對學生后續專業課程的學習乃至實現人才培養的目標都起著至關重要的作用。學完該課程后，要求學生能具備一定的程序設計、開發和測試的能力，能應用計算思維方法去分析問題和解決問題，培養能力目標可歸納為設計實踐能力、計算思維能力、自主學習能力、團隊協作能力[4]及創新能力等5個方面。課程培養目標既是OBE的終點，也是其起點。根據能力目標反向設計對應的教學目標，如表1所示。

2.2 設計遞進式、多元化的實驗教學項目

為了培養出更符合社會需求的人才，設置“基礎型、綜合設計型、研究創新型”三種類型的實驗內容，逐步提高學生的綜合應用能力和研究創新能力，突顯以學生為主體、個性化教學的教育理念。

1） 基礎實驗以課內實驗的驗證型題目為主，以深化學生對所學理論知識的理解和應用為主，提高邏輯分析、抽象思維和程序設計能力，在培養實踐能力方面起著重要作用。

2） 綜合設計型實驗以提高學生綜合設計和應用所學知識解決問題的能力[5]。緊密聯系生活，以“簡易計算器”“學生成績管理系統”等學生熟悉的課題作為實踐項目。其中，“簡易計算器”項目是要求學生熟練掌握程序的基本結構和函數的應用，然后循序漸進地過渡到較為復雜的“學生成績管理系統”，進一步要求學生掌握對數組、指針、結構等的應用。學生以小組形式自由組合，從開始的需求分析、模塊設計、代碼實現到最后的整體測試，都是通過小組成員之間的溝通、協作合力完成。教學也不再拘泥于傳統的課堂和固定的上課時間，沖破空間和時間的限制，課堂內外的教師與學生、學生與學生之間形成良好的互動，創建立體式課堂教學模式。

3） 研究創新型實驗以PTA平臺（即程序設計類實驗輔助教學平臺）實訓題為主，輔以天梯賽練習題和PAT （Basic Level） Practice，以培養學生能應用所學知識進行綜合應用，強化實踐和創新能力為主。該平臺可以在線自動評測，教師可隨時掌控學生的答題情況、整體完成情況及正確率，做到實時指導，而學生也能及時了解自己的水平。該平臺能糾正編程過程中的不良習慣，使學生總結出更多的編程經驗，增強學生編程的自信心和主動性，也培養了學生不斷進行鉆研的科學精神，對學生進行了全方位考核。但由于學生的水平有所差異，輔助部分只做引導，學有余力的學生可做進階練習，學習過程中鼓勵學生多接觸并積極參加校內外競賽，尤其PAT考試。計算機程序設計能力考試（Programming Ability Test，簡稱PAT） 旨在通過統一組織的在線考試及自動評測方法客觀地評判考生的算法設計與程序設計實現能力，科學的評價計算機程序設計人才，為企業選拔人才提供參考標準。這項考試被很多企業認可，鼓勵學生參加該考試，為自己的未來就業贏得加分項。

層次化的實驗教學體系符合個體的學習認知規律，從易到難，從簡單到復雜，從模仿到創新，形成了層次分明、互相促進的循序漸進式的實驗教學體系，能滿足不同水平學生的需求，做到個性化學習。同時將課內實驗、課外實訓、學科競賽以及未來就業規劃各環節關聯起來。

2.3 構建多維度、全過程的課程評價體系

為有效地對課程的學習效果進行評價，對實驗教學過程進行控制，針對每個同學制定考核檔案。按照理實一體化的思路，個人考核檔案由三部分構成，即30%的過程考核評估、40%的綜合實驗效果、30%的研究創新型實驗，共同構成“三四三”的綜合評價體系。通過將過程性考核和最終考核相結合，更全面、更客觀地對學習的過程和效果進行考核，同時激發學生的學習積極性。

1） 過程考核評估：以組內互評為主，從考勤、討論、團隊協作、項目管理能力四個維度進行評估。組內互評以學生自評和組長評價來評估學生的學習態度、團隊協作能力和項目管理能力。

2） 綜合實驗效果：以組間互評為主，依據小組項目的算法設計、代碼質量、文檔書寫、現場答辯四個維度檢測學生的程序設計能力。其中代碼評分細則如表2所示。引入小組間答辯互評的方式，旨在加強對學生自主學習與理解、口頭表達、知識遷移與反思、團隊協作與溝通等能力的培養[6]。

3） 研究創新型實驗：這部分評分屬于標準化評分，以平臺自動評分值和題目完成度為主，開展分層次教學，根據學生的水平差異及不同需求，設置難度各異的分級訓練題，既注重基礎能力的培養又強調個性的發展。

3 教學實踐效果分析

為避免不同的教師、專業等因素的影響，對兩個教學班的學生設置了一個對照組，其任課教師、教學計劃、學生的專業都是相同的，唯一不同的就是實驗教學方法。普通班仍然采取傳統的教學方法，教改班采用OBE理念的教學方法。通過問卷方式分析可知，普通班學生認為對稍復雜點的算法、文件尤其指針的理解應用不到位，有部分學生無法獨立完成綜合型項目，學習積極性不高；而教改班的學生普遍認為通過遞進式、多層次的實驗設置，使得知識不再是零散、割裂的，對課程中的難點理解更加透徹，能較好地將所學的知識應用起來，對綜合型項目的開發有更為全面的認識和把控，大部分學生愿意參與綜合型項目的設計、實現，更有興趣研究較有難度的問題。經過一個學期的學習，兩個班最后成績統計圖如圖2所示。

從上圖可知，教改班在平均分、優秀率及及格率方面全面超過普通班，成績優秀的學生比例大幅增加，平均分也提升了不少，在學習過程中，由于注重過程考核，不再是一次考核定最終成績，給部分基礎差的學生帶來信心，能激發他們的學習興趣。

4 小結

綜上分析，將OBE教育理念引入到“C語言程序設計”的實踐教學中，對教學效果有一定的促進作用。優秀的學生容易脫穎而出，他們對程序設計思維有了更深、更全面的認識，同時，小組內的互幫互助，對那些基礎較差的學生，給了他們二次學習的機會，降低挫敗感，也愿意參與課程項目，共同合作完成任務，形成良好的學習氛圍。實驗教學中，在注重培養分析問題和解決問題的能力的同時，也讓他們提前具備一定的職業素養。雖然本實驗課程教學方法針對的是C語言程序設計課程，但對其他課程的實驗教學，尤其是以計算機操作為主的實驗教學，有一定的借鑒作用。