基于OBE模式的Java程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革與實(shí)踐研究

伊華偉，王亞君，佟玉軍，陳鑫

（遼寧工業(yè)大學(xué)，遼寧錦州 121001）

在信息化時(shí)代，人工智能已成為高科技領(lǐng)域的核心競(jìng)爭(zhēng)力，而編程能力則是實(shí)現(xiàn)人工智能的基礎(chǔ)。世界各國(guó)都對(duì)編程教育高度重視，以便培養(yǎng)更多編程人才。為促進(jìn)人工智能發(fā)展，我國(guó)也制定了相應(yīng)政策，2018年4月，教育部印發(fā)《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》，提出要建構(gòu)多層次人工智能教育體系，培養(yǎng)學(xué)生信息素養(yǎng)。Java 由于具有跨平臺(tái)性、安全性、可靠性等優(yōu)勢(shì)，已被諸多高校作為計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的程序設(shè)計(jì)必修課。為了培養(yǎng)優(yōu)秀的編程人才，高?？苫贠BE理念，對(duì)Java 程序設(shè)計(jì)課程開展教學(xué)改革，以提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生編程能力。

1 OBE理念概述

OBE（Outcome-Based Education）理念，即成果導(dǎo)向教育，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，以學(xué)習(xí)結(jié)果為導(dǎo)向，持續(xù)改進(jìn)教學(xué)，對(duì)促進(jìn)學(xué)生達(dá)成預(yù)期目標(biāo)、提高教學(xué)效果具有積極作用[1]。OBE理念強(qiáng)調(diào)學(xué)生能力發(fā)展，需圍繞預(yù)期目標(biāo)成果設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)，對(duì)教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容無(wú)過(guò)多要求，僅要求學(xué)生、教師將注意力放在怎樣達(dá)成預(yù)期教學(xué)成果上，關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)后可以做什么[2]?；贠BE理念的教學(xué)模式和傳統(tǒng)教學(xué)模式差異見(jiàn)表1。

表1 基于OBE理念的教學(xué)模式和傳統(tǒng)教學(xué)模式差異

當(dāng)今用人單位對(duì)人才崗位基本都有明確定位，如程序設(shè)計(jì)專業(yè)必須有相關(guān)技能儲(chǔ)備。面對(duì)這一現(xiàn)狀，基于OBE理念的教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)根據(jù)教學(xué)目標(biāo)成果對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行反向設(shè)計(jì)，使高校明確崗位目標(biāo)，便于培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)能力。并且，隨著大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的迅速發(fā)展，許多教育類軟件相繼出現(xiàn)，促使教師角色發(fā)生相應(yīng)變化，改變了傳統(tǒng)教學(xué)組織形式，促進(jìn)了基于OBE理念的教學(xué)模式的實(shí)施。

2 基于OBE理念的Java程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)模式構(gòu)建

2.1 確定學(xué)習(xí)成果

Java 程序設(shè)計(jì)課程以成果導(dǎo)向?yàn)槔砟?，根?jù)課程要求進(jìn)行反向教學(xué)設(shè)計(jì)，為課程開展提供更好指導(dǎo)。在確定學(xué)生能力指標(biāo)時(shí)，應(yīng)遵循明確性、相關(guān)性原則。其中，明確性指的是每個(gè)能力指標(biāo)均要反映學(xué)生應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)的能力目標(biāo)[3]；相關(guān)性是指將成果細(xì)分為若干相關(guān)的能力指標(biāo)，因?yàn)橐粋€(gè)能力指標(biāo)難以涵蓋若干成果，需將各能力指標(biāo)結(jié)合，明確學(xué)習(xí)成果要求。為保證能力指標(biāo)準(zhǔn)確，可根據(jù)布魯姆教育分類法確定能力指標(biāo)，Java 程序設(shè)計(jì)能力指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 Java 程序設(shè)計(jì)能力指標(biāo)

2.2 達(dá)成學(xué)習(xí)成果

確定Java 程序設(shè)計(jì)預(yù)期學(xué)習(xí)成果后，即可開展教學(xué)活動(dòng)，以達(dá)成成果目標(biāo)。在此過(guò)程中，需拆解任務(wù)及創(chuàng)作作品活動(dòng)，具體如下。

第一階段，任務(wù)確定。確定任務(wù)是Java 程序設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)的第一個(gè)步驟，只有明確任務(wù)目標(biāo)，學(xué)生才能開展后續(xù)學(xué)習(xí)。教師提供單一任務(wù)時(shí)，已經(jīng)確定學(xué)習(xí)成果，配合創(chuàng)設(shè)情境，有助于學(xué)生參與課堂教學(xué)活動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)任務(wù)目標(biāo)。在任務(wù)確定前，要求教師基于OBE模式確定目標(biāo)成果。教學(xué)活動(dòng)開始時(shí)，則呈現(xiàn)問(wèn)題情境，引出探究的任務(wù)，激發(fā)學(xué)生興趣，便于學(xué)生借助情境感知任務(wù)，確定任務(wù)要求[4]。任務(wù)問(wèn)題設(shè)計(jì)有四個(gè)要點(diǎn)：一是設(shè)計(jì)問(wèn)題始終以預(yù)期成果為主；二是任務(wù)要具備趣味性，可激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情；三是任務(wù)要具備挑戰(zhàn)性，滿足“最近發(fā)展區(qū)”要求；四是任務(wù)要貼近學(xué)生生活，使學(xué)生能基于現(xiàn)實(shí)世界完成任務(wù)，體驗(yàn)解決實(shí)際問(wèn)題的成就感，培養(yǎng)解決問(wèn)題的能力。

第二階段，計(jì)劃制定。在該環(huán)節(jié)，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生性格、興趣、能力表現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行分組，分組時(shí)遵循“異質(zhì)互補(bǔ)”原則，由教師為學(xué)生提供資源、輔助工具，包括任務(wù)計(jì)劃書、思維導(dǎo)圖等。學(xué)生能夠在教師的支持下制定項(xiàng)目探究計(jì)劃，確定小組負(fù)責(zé)人后，提交任務(wù)計(jì)劃書，計(jì)劃書由教師負(fù)責(zé)審查[5]。教師可根據(jù)任務(wù)計(jì)劃書存在的問(wèn)題，提出改進(jìn)意見(jiàn)，保證各小組計(jì)劃的合理性。在此過(guò)程中，教師應(yīng)注意每組人數(shù)，每組人數(shù)應(yīng)為4～6 人，避免人數(shù)過(guò)少或過(guò)多，并選擇有領(lǐng)導(dǎo)能力、責(zé)任心強(qiáng)的學(xué)生為小組長(zhǎng)，保證其能夠引領(lǐng)成員按時(shí)保質(zhì)完成任務(wù)[6]。

第三階段，探究活動(dòng)。學(xué)生在該環(huán)節(jié)要完成學(xué)習(xí)任務(wù)，掌握J(rèn)ava 程序設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)。在探究活動(dòng)中，教師可提前為學(xué)生準(zhǔn)備微課視頻、PPT 等學(xué)習(xí)資源，讓學(xué)生對(duì)活動(dòng)內(nèi)容初步了解。教師還要承擔(dān)監(jiān)督責(zé)任，巡視各小組活動(dòng)探究情況，整體把控任務(wù)探究進(jìn)度，確保每個(gè)小組均能完成活動(dòng)要求[7]。學(xué)生可以自主瀏覽資源，根據(jù)需求學(xué)習(xí)知識(shí)，或是利用網(wǎng)絡(luò)查詢資料，與成員交流協(xié)作完成任務(wù)活動(dòng)。

第四階段，制作作品。制作作品能夠體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)價(jià)值，是基于OBE理念的教學(xué)模式落實(shí)的重要步驟，也是學(xué)生知識(shí)技能掌握的外化形式。在計(jì)算機(jī)支持下，學(xué)生作品可以研究報(bào)告、微電影、幻燈片、圖片等形式呈現(xiàn)[8]。教師在該環(huán)節(jié)的任務(wù)是督促學(xué)生利用程序設(shè)計(jì)工具及協(xié)作交流工具，加工搜集到的資源，加快任務(wù)完成進(jìn)度[9]。作品不是由一位學(xué)生單獨(dú)完成，也不是成員所收集資料的聚合體，而是集體智慧的結(jié)晶，需要成員共同商討、制作完成。

第五階段，交流成果?；贠BE理念的教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)學(xué)生成就感，為其賦予學(xué)習(xí)內(nèi)生動(dòng)力。在該環(huán)節(jié)，教師應(yīng)組織學(xué)生匯報(bào)展示任務(wù)作品，保證學(xué)生明確評(píng)價(jià)作品的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)綜合點(diǎn)評(píng)[10]。展示成果時(shí)，由成員共同匯報(bào)組內(nèi)作品、活動(dòng)計(jì)劃、學(xué)習(xí)體驗(yàn)等，可利用口頭或多媒體方式進(jìn)行匯報(bào)，其余小組評(píng)價(jià)并提出改進(jìn)意見(jiàn)，各小組通過(guò)互相學(xué)習(xí)完善作品。學(xué)生在該環(huán)節(jié)還能鍛煉表達(dá)能力，學(xué)會(huì)反思，互相取長(zhǎng)補(bǔ)短。

2.3 評(píng)估學(xué)習(xí)成果

評(píng)估學(xué)習(xí)成果階段主要是總結(jié)、評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)成效，這是OBE 模式實(shí)施的重要環(huán)節(jié)，采取有效的評(píng)價(jià)可以客觀反映學(xué)生的學(xué)習(xí)產(chǎn)出，教師也能根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行優(yōu)化[11]。為此，教師可利用問(wèn)卷、試卷、作品評(píng)價(jià)等多種方式，評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)成果，并注重評(píng)價(jià)主體的多樣化，根據(jù)目標(biāo)確定成果是否符合預(yù)期。在此過(guò)程中，教師需組織學(xué)生進(jìn)行組內(nèi)互評(píng)、自評(píng)、組間互評(píng)，并為其提供評(píng)價(jià)工具。

3 基于OBE理念的教學(xué)模式在Java程序設(shè)計(jì)課程的實(shí)踐

3.1 學(xué)情分析

在教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)中，教師應(yīng)該嚴(yán)格遵守《軟件技術(shù)專業(yè)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)》《Java 程序設(shè)計(jì)課程標(biāo)準(zhǔn)》和OBE 模式章程，以此來(lái)規(guī)范教學(xué)設(shè)計(jì)，分析授課群體學(xué)情。在技能與知識(shí)基礎(chǔ)方面，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了C 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，大部分學(xué)生可基本完成編程任務(wù)。前一單元學(xué)生主要學(xué)習(xí)基礎(chǔ)Java 語(yǔ)法與搭建Eclipse 環(huán)境，可編寫小程序“Hello World”，深入理解Java 編程原理。在實(shí)踐與認(rèn)知方面，學(xué)生雖擁有良好的記憶總結(jié)能力，但對(duì)于編程任務(wù)還是難以完成。并且，學(xué)生習(xí)慣面向過(guò)程的編程模式，使其轉(zhuǎn)換思維成為教學(xué)重點(diǎn)。在學(xué)習(xí)特點(diǎn)方面，學(xué)生喜歡討論、動(dòng)手實(shí)踐，偏向于通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)室、抖音等進(jìn)行學(xué)習(xí)，其自主思考能力、創(chuàng)新思維與辯證思維有待加強(qiáng)。

3.2 教學(xué)目標(biāo)

根據(jù)學(xué)生情況、人才培養(yǎng)方案及教學(xué)環(huán)境、條件，確定三維教學(xué)目標(biāo)，具體如下。

知識(shí)與技能目標(biāo)：掌握類、對(duì)象定義，掌握this關(guān)鍵字與構(gòu)造方法，掌握方法重寫與類的繼承，使用super 關(guān)鍵字，掌握接口、抽象類、初始化及數(shù)組。

認(rèn)知與實(shí)踐目標(biāo)：掌握面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法，利用Java 程序設(shè)計(jì)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，通過(guò)JDBC創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序，將業(yè)務(wù)邏輯與用戶界面邏輯相分離。

情感與態(tài)度目標(biāo)：擁有獨(dú)立思考能力與舉一反三能力，做事精益求精、不畏艱難，具有愛(ài)國(guó)情懷。

3.3 教學(xué)過(guò)程

為實(shí)現(xiàn)實(shí)踐與理論的結(jié)合，根據(jù)學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)、技能的演練及項(xiàng)目實(shí)踐，教師可選擇真實(shí)企業(yè)案例布置任務(wù)。

（1）課堂展示。

根據(jù)課程內(nèi)容及OBE理念的原則，使用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，助力學(xué)生了解課堂教學(xué)內(nèi)容，提取重要知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解。例如，以?shī)W運(yùn)會(huì)為主題，講解類與對(duì)象這部分內(nèi)容。所以，引入新知識(shí)時(shí)，利用《以西游記視角看冬奧會(huì)》趣味視頻創(chuàng)設(shè)情境，以提問(wèn)方式引導(dǎo)學(xué)生：“怎樣對(duì)視頻中的事物分類？”引出Java 類概念。該環(huán)節(jié)采用雨課堂平臺(tái)隨機(jī)點(diǎn)名方式，營(yíng)造愉悅而緊張的課堂氛圍。之后，可通過(guò)虛擬人物對(duì)類、對(duì)象概念進(jìn)行講解，讓學(xué)生了解客觀事物均為對(duì)象。Java 視閾下，萬(wàn)物皆是“對(duì)象”，類則是擁有共同行為與屬性的對(duì)象集合。以上兩者關(guān)系類似于不同事物的實(shí)體和設(shè)計(jì)圖紙關(guān)系。教師采用線上線下講解、虛實(shí)結(jié)合的方式，轉(zhuǎn)變以往單講授理論知識(shí)的模式，營(yíng)造活潑生動(dòng)的課堂氛圍，讓學(xué)生把握知識(shí)要點(diǎn)[12]。

（2）任務(wù)布置。

在布置任務(wù)時(shí)，教師將學(xué)生劃分為策劃組、實(shí)施組與建模組，要求學(xué)生用Java 類、對(duì)象定義對(duì)冬奧會(huì)運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目及運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行編程。建模組使用Viso 軟件實(shí)現(xiàn)UML 建模繪制，策劃組使用Scratch 軟件進(jìn)行實(shí)踐操練，實(shí)施組以代碼方式實(shí)現(xiàn)前兩組的思路。分組標(biāo)準(zhǔn)為每小組4 人，每3 個(gè)小組組成1 個(gè)大組，確定學(xué)生任務(wù)要求，學(xué)生交流合作完成任務(wù)。

（3）檢查評(píng)估。

學(xué)生完成任務(wù)后，即可開展自我評(píng)估，對(duì)任務(wù)完成經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)分享；教師評(píng)價(jià)學(xué)生任務(wù)完成情況，確定不同等級(jí)，任務(wù)評(píng)價(jià)見(jiàn)表3。

表3 任務(wù)評(píng)價(jià)

（4）課堂小結(jié)。

課堂最后10 min，教師負(fù)責(zé)發(fā)起課堂彈幕活動(dòng)，以大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方式掌握學(xué)生對(duì)Java 語(yǔ)法的認(rèn)知與理解情況，明確面向?qū)ο缶幊痰膬?yōu)點(diǎn)：一是程序?qū)F(xiàn)實(shí)世界事物看作不同對(duì)象進(jìn)行問(wèn)題解決；二是根據(jù)面向?qū)ο缶幊踢M(jìn)行程序設(shè)計(jì)，代碼與人類思維相符，更簡(jiǎn)單，更易理解。

3.4 優(yōu)化建議

（1）強(qiáng)調(diào)主體作用。

在OBE 模式下，教師要圍繞學(xué)生開展教學(xué)，做到以學(xué)生為中心，為學(xué)生服務(wù)，為其制定學(xué)習(xí)任務(wù)，使其能夠根據(jù)任務(wù)進(jìn)展解決問(wèn)題，在完成個(gè)人目標(biāo)的過(guò)程中取得進(jìn)步，獲得滿足感[13]。在任務(wù)進(jìn)程中，教師要以鼓勵(lì)為主，為學(xué)生提供信息，助力學(xué)生把控任務(wù)進(jìn)度，做好輔助與指導(dǎo)工作，引導(dǎo)學(xué)生集中注意力，取得突破性成果。

（2）提供優(yōu)質(zhì)資源。

在OBE 模式下，Java 程序設(shè)計(jì)應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生自主探究，為培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力，教師可為其提供精準(zhǔn)、豐富的課程資源、參考資料，不僅要講授課程知識(shí)，還要拓寬學(xué)生視野，確保學(xué)生精準(zhǔn)掌握知識(shí)。這在一定程度上可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)腦與動(dòng)手能力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。從學(xué)習(xí)環(huán)境來(lái)看，學(xué)校是開展Java 程序設(shè)計(jì)實(shí)踐的關(guān)鍵場(chǎng)所，學(xué)校需利用實(shí)訓(xùn)室、虛擬實(shí)驗(yàn)室等為學(xué)生創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，滿足學(xué)生的發(fā)展需求[14]。

4 結(jié)語(yǔ)

在傳統(tǒng)Java 程序設(shè)計(jì)中，教師采取單一教學(xué)模式，導(dǎo)致學(xué)生獲得的知識(shí)技能與社會(huì)實(shí)際人才崗位需求存在差異，不利于實(shí)現(xiàn)學(xué)生“畢業(yè)即就業(yè)”，其綜合素養(yǎng)有待提升。為此，Java 程序設(shè)計(jì)課程應(yīng)加強(qiáng)課程改革，從確定學(xué)習(xí)成果、實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)成果、評(píng)估學(xué)習(xí)成果幾個(gè)方面出發(fā)，以預(yù)期成果為教學(xué)導(dǎo)向開展教學(xué)活動(dòng)，從而提高實(shí)踐教學(xué)水平，助力學(xué)生能力、知識(shí)、素質(zhì)的多方面發(fā)展。