基于OBE的程序設計類課程教學方法研究

姜志廷　閆利華

摘 要：本文基于OBE教育理念和CDIO工程教育模式，研究程序設計類課程教學方式方法及教學形式改革，通過設計多元化考核方式合理測評學習效果，以教學產(chǎn)出為導向，培養(yǎng)創(chuàng)新型、應用型、復合型的新工科人才。

關鍵詞：程序設計；教學方式方法；課程思政；考核方式

中圖分類號：G642.4? 文獻標識碼：A? 文章編號：1673-260X（2023）03-0098-04

1 引言

在互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)智能為核心的新工科背景下，傳統(tǒng)的教學方式很難適應新工科的需求，因此各大高校都在逐步推進新工科專業(yè)，即大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、區(qū)塊鏈、虛擬現(xiàn)實、智能科學與技術等相關工科領域課程的教學改革。程序設計類課程是多數(shù)新工科專業(yè)的核心課程，學習效果對后續(xù)課程的學習影響較大，也會對學生的就業(yè)產(chǎn)生直接影響，為了促進學生能力培養(yǎng)及滿足學生畢業(yè)需求，以教學產(chǎn)出為導向的OBE教育理念被引入到教學改革當中，為程序設計類課程改革提供了更多的改革思路。

2 課程改革整體思路

傳統(tǒng)教學方式關心學生學到了什么，而新工科背景下基于OBE教育理念的教學方式關注的是學生能做什么，因此課程改革的整體思路基于教學過程輸出進行設計，提出問題，明確教學輸出，從而推動教學內(nèi)容、教學方式、考核方式的改革。

3 教學大綱設計

3.1 程序設計類課程教學大綱中存在的問題

以Java程序設計課程為例，該課程是計算機相關專業(yè)的一門核心基礎課程，一些院校把Java程序設計定為計算機專業(yè)的入門級語言課程，熟練掌握這門課程對學生后續(xù)知識的理解和掌握具有重要意義。一直以來，Java程序設計課程的教學側重于理論知識的掌握，同時由于課程特點，教學過程中實踐也受到同樣的重視，多年來，為了提高學生的編程能力，教學改革方法層出不窮，比較一致的做法是采用案例驅(qū)動、項目驅(qū)動等教學方法，力圖提高學生分析問題解決問題的能力，這些方法在早期對學生實踐能力的提升起到了積極作用，但由于培養(yǎng)目標不夠明確，學生的實踐能力往往與工作以后的要求有很大差距，究其原因在于培養(yǎng)目標及定位針對的是相關專業(yè)而不是相關課程，每門課程的教學產(chǎn)出是什么需要進一步明確，以達到培養(yǎng)目標與用人單位需求一致的目的。

3.2 教學大綱修訂

教學改革的第一步是修訂教學大綱，以教學產(chǎn)出為導向，確定教學目標，教學目標在教學大綱中被細分為知識目標、能力目標和情感目標。知識目標以熟練掌握程序設計類課程語言理論知識為主，包括數(shù)據(jù)類型、基本程序設計、數(shù)組、函數(shù)等。能力目標要求達到具備計算思維及獨立分析問題解決問題的能力。情感目標體現(xiàn)課程思政，培養(yǎng)學生科學嚴謹?shù)膽B(tài)度及良好的團隊協(xié)作能力。

3.3 基于CDIO的教學大綱框架

教學大綱改革過程中，融入CDIO工程教育理念，對融合了知識、能力、態(tài)度的學習效果進行準確描述，清晰地指明某門課程整體及每一節(jié)課對學生所需學習的內(nèi)容和所需掌握的能力要求。依據(jù)CDIO大綱中關于個人能力、職業(yè)素養(yǎng)等方面的培養(yǎng)要求，以Java編程基礎課程為例，教學大綱框架設計如表1所示。

4 教學模式

傳統(tǒng)的教學模式以教師講授為主，輔助實踐操作練習，達到熟悉程序設計原理和獨立編寫程序的目的，這種模式下把更多的注意力集中在了學生學到了什么上面，學習內(nèi)容往往較陳舊，學習能力也沒有更多的提升，并且學習目的性不強。基于OBE教育理念的學習更注重學生的學習產(chǎn)出，對程序設計類課程的學習指導意義更強。基于此，Java程序設計課程的教學模式改革分為兩個部分，首先線上線下混合教學模式改革，其次是基于成果導向教育OBE的教學設計。

4.1 線上線下混合式教學模式

線下課堂教學由以教師為主體改為以學生為主體，采用翻轉(zhuǎn)課堂形式，設定教學任務，通過任務發(fā)布讓學生提前了解相關內(nèi)容，課堂上學生分組進行任務展示，通過分析討論等形式學習相關知識點。合理的案例是翻轉(zhuǎn)課堂的關鍵，實施過程決定了最終的效果，以數(shù)組的學習為例，首先是布置任務，（1）提出任務需求：了解對象數(shù)組創(chuàng)建及賦值時在內(nèi)存中的變化情況，提交學習文檔，文檔內(nèi)容要求敘述清晰，可輔助必要的程序、圖示等進行說明，展示環(huán)節(jié)可制作PPT，通過PPT輔助說明。（2）設計合理的評價方式，同時公開評價方式，評價主體包含教師和學生，教師評價標準為在實驗中探尋知識的能力，即通過什么方式學習知識；知識的整合能力；團隊協(xié)作能力；語言表達能力。學生評價分為組間評價、組內(nèi)評價及自評，評價標準為團隊協(xié)作能力、個人技能。評價內(nèi)容設計詳細，以評價指標促進學生任務的完成。其次是翻轉(zhuǎn)課堂，即在課堂中分組進行學習展示，同時鼓勵全體同學積極參與，通過評分，提問等方式進行參與交流，課堂效果良好。

線上準備充足的資源，包括課件、教學視頻、題庫等，依賴學習平臺設置學習的任務點，可以實時監(jiān)測學生的學習情況。同時，線上資源還可以為學生課前預習和課后復習提供便利，為知識的鞏固學習提供保障。

4.2 基于成果導向教育OBE的教學設計

以編程實現(xiàn)輸出指定年月的天數(shù)為例進行OBE教學設計，首先確定教學輸出：可以利用選擇結構解決實際問題，為萬年歷程序的設計與實現(xiàn)做基礎準備。教學設計過程如下：（1）引入OBE問題，即輸出指定年月的天數(shù)時需要考慮哪些問題，存在的分支因素都有哪些。（2）涉及到的知識點講解，選擇結構的基本語法，多分支結構的特點，輔助案例進行講解。（3）分組討論，要求學生根據(jù)題目要求進行討論，尋找解決問題的方法。（4）算法分析，多分支結構的選擇，分支由哪個輸入變量決定，二月的天數(shù)如何考慮。（5）算法實現(xiàn)，通過算法分析設計程序流程，編寫程序完成測試。（6）分享交流，每組進行程序的交流展示。（7）總結分析，由各組對不同的算法進行分析，教師進行最后的總結。基于成果導向教育的課程設計，目標更加明確，教學輸出效果明顯。

5 考評體系改革

課程改革的另一個重點是考核方式的改革，對于程序設計類課程，不僅要考核學生對專業(yè)知識的掌握，還要考核學生的實踐能力，同時將課程思政融入進課堂，使思政考核成為綜合考核的指標之一，基于以上要求，需要設計合理的考評方式，從而使課程考核更具公平公正性。

5.1 理論知識考核

理論知識的考核不再局限于某次考試，而是以多種考核方式進行體現(xiàn)，首先是在課堂上，通過問答的方式對學生理論知識的掌握情況進行測試，記錄學生回答問題的情況，并將此項記入到泛雅平臺平時成績中，期末統(tǒng)一自平臺導出。其次是進行線上階段性測試，本門課程進行三次階段性測試，其中兩次測試為理論知識測試，所占總分比例分別為20%和30%。

5.2 思政考核

全面發(fā)展素質(zhì)教育，逐漸樹立起學生的價值塑造、能力培養(yǎng)、知識傳授三位一體的教學目標。深入挖掘蘊含在課程中的思政教育資源，結合課程本身的知識點，將專業(yè)教學目標和課程德育目標相結合，在知識傳授中融入價值引領，通過適當?shù)慕虒W設計與教學方法，將思政教育融入教學過程中，做好全方位的課程思政工作。思政考核量化指標融入到實踐能力考核當中，主要考查學生查閱文獻的能力，是否具備嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，以及團隊協(xié)作能力和語言表達能力。考核學生的科學嚴謹?shù)膶W習態(tài)度，良好的合作溝通能力。

5.3 實踐能力考核

實驗項目內(nèi)容建設貫穿課程中常用的知識點，與教材中的項目相輔相成，通過重復操作復習鞏固學生對知識點的應用，充分利用U+智慧云平臺，將實驗報告云端上傳存儲，提交情況可實現(xiàn)自動統(tǒng)計，實驗報告通過智能算法一一比對查重，給出重合度較高且有抄襲風險的學生名單。采用項目驅(qū)動方式，鞏固強化學生的動手能力，方便教師隨時查看下載，有效防止學生抄襲。同時可以將測評結果反饋給學生，讓學生了解程序設計中代碼應該如何優(yōu)化。項目完成情況考核采用CDIO標準考評，表3為基于CDIO的分組項目設計過程的考評體系設計。

6 結語

科技進步和社會的發(fā)展是推動教學改革的主要因素，而教學改革是教育理念重塑的過程，在這一過程中需要明確教學目標，改革教學內(nèi)容、方式方法，進行合理的教學設計，建設有效的考評體系，從而達到提高教學質(zhì)量的目的。

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收稿日期：2023-01-08