工程教育認證背景下面向對象程序設計課程建設探索

摘"要：為在面向對象程序設計課程中貫徹落實工程教育認證的核心理念，圍繞課程目標在課程內容、學生實踐和教學方式三個方面展開課程建設，提出以項目案例為主線的課程內容重組，采用課內實驗、線上課外作業促進學生的動手實踐，以課堂翻轉、小組討論、課程思政等教學方式引導學生積極參與課堂教學。最后，結合期末考試和過程性考核綜合評價學生的課程目標達成情況，教學實施結果驗證課程建設的有效性，提升學生解決復雜工程問題的能力。

關鍵詞：工程教育認證；面向對象程序設計；案例教學；線上課外作業；課堂翻轉

中圖分類號：G642"""文獻標志碼：A"""""文章編號：2096-000X（2025）02-0083-04

Abstract：ForthesakeoftheimplementationofthecoreconceptofengineeringeducationcertificationonthecourseofObject-orientedProgramDesign，thecourseconstructioniscarriedoutonthecoursecontent，thepracticeofstudentsandtheapproachtoteachingrevolvingaroundthecoursetarget.Therecombinationofcontentbasedontheprojectcaseasthemainlineisproposed.Thein-classexperimentsandtheonlineextracurricularhomeworkareemployedtoforcestudentstodopractice.Thestudentsareguidedtotaketheinitiativeinjoininginthelessonsinthemannerofflippedteaching，discussionswithinthegroupandcurriculumideologyandpolitics.Eventually，theachievementofthecoursetargetisevaluatedforthestudentsthroughthecombinationoffinalexaminationandtheassessmentoftheprocedure.Theeffectivenessofthecourseconstructionisdemonstratedbytheresultsoftheteaching.Theabilityofstudentstosolvethecomplexengineeringproblemisenhanced.

Keywords：engineeringeducationcertification;object-orientedprogramdesign;caseteaching;onlineextracurricularhomework;flippedteaching

2016年我國成為《華盛頓協議》的正式成員，工程教育專業認證“以學生為中心、產出導向、持續改進”的核心理念逐漸被國內高校所接受，其也深刻地改變了人才培養中課程目標的定位。而人才培養目標的達成依賴于課程目標的落實，這要求圍繞學生解決復雜工程問題能力的培養來建設課程，在課程內容、學生實踐和教學方式等諸多教學環節進行改革。

面向對象程序設計課程是計算機科學與技術專業的專業基礎課，為學生后續學習Web開發技術、移動應用開發等課程提供程序設計能力基礎，同時在面向過程的結構化程序設計語言類前置課程與后續軟件設計類課程之間起著橋梁的作用。因此，如何將工程教育認證所倡導的理念落實到面向對象程序設計課程建設中，這影響著工程教育認證背景下整個計算機課程體系的構建[1-4]。為此，文立玉等[5]重點討論了課程內容對課程目標的支撐方法，以面向對象程序設計課程實施情況分析工程教育認證對課程教學的影響。孫寧等[6]闡述了產出導向（OBE）教育理念在面向對象程序設計課程中的實施情況，提高了學生在課程教學中的參與度。本文結合常州工學院計算機科學與技術專業的教學情況探索工程教育認證背景下面向對象程序設計課程建設，使得課程教學能夠注重學生在教學過程中的中心地位，滿足學生軟件開發及軟件工程應用能力培養的需求[7]。

一"課程實施現狀

傳統的面向對象程序設計課程目標偏向于專業知識的傳授，課程的內容組織往往圍繞知識點展開，對于學生工程能力的培養意識較為薄弱，在工程專業教育認證背景下其對畢業要求的支撐作用并不顯著，學生能力的培養呈現出碎片化特征。

教學過程以教師課堂知識講授為主，學生被動接收課程知識內容，學生的學習目標不明確，課堂參與性不夠，學習興趣和熱情下降。在知識層面，學生對于程序設計的認識停留在前置課程C語言程序設計上，面向對象程序設計思維方式的轉變較為困難，所獲得的知識無法有效地向工程能力進行轉化。

考核方式較為單一，課程成績主要通過考試結果的評價來完成，過程性考核不足，部分學生出現“重知識記憶，輕動手實踐”的學習傾向。常規的紙面作業考核形式無法讓學生經受完整的編程訓練過程，投入課外作業的時間也有限，缺乏足夠的動手實踐機會。

二"課程建設

（一）"課程目標

結合OBE理念，在課程目標的設置上，主要根據課程對畢業要求的支撐作用展開。為此針對畢業要求將課程目標具體化，從而形成對相關畢業要求指標點的支撐，課程目標與畢業要求指標點的對應關系見表1。

根據表1，設置的課程目標更多強調學生使用面向對象概念對問題進行抽象、建模，在此基礎上給出軟件方案來解決問題，進一步利用面向對象程序設計語言完成編碼，以此期望該課程能夠系統性地培養學生針對復雜工程問題建立模型、編制軟件的能力。

立足工程教育認證背景下所制定的課程目標，秉承“以學生為中心、產出導向”的理念，充分利用已有教學資源組織課程內容，改進教學方式，培養學生自主學習能力，提高學生工程實踐能力。如圖1所示，本課程建設主要在課程學習內容、學生實踐和教學方式三個方面展開。

（二）"課程教學內容

在編程語言選擇上，Java語言具備完善的面向對象特性，另外考慮到Java在軟件開發技術領域的主流地位以及其對后續軟件類課程學習的作用，本課程最終選用Java作為編程語言載體來介紹面向對象程序設計內容。一方面，學生通過Java語言的編程實踐可以直觀地理解面向對象概念，另一方面，Java語言為常規計算機程序應用提供了文件處理、多線程編程和數據庫訪問等各方面基礎庫的支持。

在課程內容的教學上，引入“學生成績管理系統的設計與實現”作為課程項目案例來講解知識點。為此，教學內容所涉及的知識點不再僅僅按難易程度依次介紹，同時也將圍繞課程項目案例對知識點進行重組。在課程項目案例的選擇上，考慮到了案例要貼近學生的學習生活，項目軟件的實現覆蓋了面向對象程序設計的大部分知識點，能夠作為主線將各知識點串接起來。對于案例的教學不只是停留在程序分析、講解層面，需要學生一起參與到項目的設計和實現中。最后課程項目案例以完成一個簡易的學生成績管理軟件系統作為課程教學內容的輸出成果。

考慮到學生尚不具備軟件工程基礎知識，前期由任課教師負責將學生成績管理系統分解成用戶注冊登錄模塊、學生信息記錄操作模塊、圖形界面模塊和學生信息記錄存儲模塊。每一個軟件模塊都會涉及若干個面向對象程序設計的知識點，軟件模塊與知識點相關性如圖2所示。

根據圖2中各軟件模塊與知識點的關系，模塊的實現是多個面向對象知識點綜合運用的結果。用戶注冊登錄模塊需要通過用戶名、密碼等字符串的比較進行驗證，其使用字符串類、字符串異常處理、數據庫操作類訪問用戶信息。學生信息記錄操作模塊需要建立學生類、課程類以及這些類派生出的子類等，并使用數據集合中列表、字典等數據結構存儲學生信息。圖形界面模塊部分通過圖形控件搭建界面用于用戶登錄、學生成績記錄的瀏覽、添加、刪除和修改等操作，遇到界面非法操作時需要進行異常處理。學生信息記錄存儲模塊借助于序列化與反序列化接口完成學生信息在文件中的讀寫，并進一步運用數據庫來存儲數據。

（三）"教學方式

在課程講授的方式上主要采用了案例教學法，前期對知識點進行總覽性的概述，為此講解時省略了部分Java語法細節，讓學生快速建立起面向對象知識框架。知識點教學的中后期，在已有框架性認識的基礎上將學生成績管理系統的設計與實現課程項目案例作為主線貫穿于教學過程，軟件系統以迭代的方式讓學生參與設計和開發，學生需要不斷利用已有的面向對象概念和Java語法知識重構、改進軟件系統，在此過程中進一步掌握Java語法知識的細節以及使用方法。

案例項目的設計以課堂小組討論的方式開展，軟件方案由學生小組經過討論后給出，任課教師在課堂即時對所給出方案的可行性和優缺點進行點評，并及時引入面向對象概念引導學生盡可能以面向對象的思維方式設計軟件。這種小組討論的方式一方面使得學生能夠在設計過程中切實比較面向過程的程序設計方法和面向對象的程序設計方法差別，促使學生轉向面向對象程序設計思維方式，另一方面加強了學生之間的團隊協作、溝通能力。

為了進一步激發學生學習程序設計的熱情，在課時上分配了2個學時用于課堂翻轉。在該環節的課堂任務設置上，要求學生分組，各組在前期利用課外時間制作一個Java程序小作品，并在課堂上進行演示和講解。學生在課前需要通過文獻資料的查閱、項目視頻學習、開源網站瀏覽等方式收集或自行制作一款Java程序作品，課堂上隨機選擇若干小組面向全班學生演示程序功能、講解程序結構。在每組學生的作品展示結束后，及時點評程序案例，總結程序設計方法，觸發學生對程序設計方法的思考。

課程思政與專業課程教學是相輔相成的，課程思政可以堅定學生的擁黨愛國政治立場、塑造學生的工匠精神以及培養學生的團隊協作意識。通過課程思政元素在專業知識教學中的融入，讓學生能夠明確學習目標、擺正學習態度、激發學習熱情。

（四）"實踐教學

面向對象程序設計是一門動手實踐能力要求較高的專業課程，為此設置了課內實驗和課外實訓作業教學環節，要求每名學生獨立展開程序設計和編程實操，以此培養學生動手實踐能力。

表2為本課程的課內實驗安排，除了實驗一“開發環境的配置”的目的在于幫助學生搭建Java開發環境、熟悉開發工具，其余4個實驗都以一個小項目的形式布置給學生，讓每一位學生使用Java親自完成編程、調試操作。

在課外實訓作業教學環節，本課程使用了頭歌教學實踐平臺，該平臺提供了實訓題目集用于學生的日常練習，這些題目涵蓋了課程要求學生所掌握的Java語法知識點，并且側重于學生運用Java編程的訓練。學生隨時可以通過頭歌平臺嵌入瀏覽器的Java代碼編輯器編寫、提交程序，平臺的測試數據對學生的答題情況給與即時反饋。頭歌平臺的實訓作業讓學生能夠在課外擁有用戶友好的線上編程學習平臺，其滿足了學生課堂知識鞏固、課外知識延拓的需求。

三"課程考核及課程實施效果

課程考核是度量課程目標實現程度的主要手段，能夠較為真實地反映學生程序設計和編程能力的培養效果，其也是課程教學持續改進的重要依據。本課程將期末考試考核與過程性考核相結合，具體考核比例的設置為：期末考試成績在總成績中占比為50%；平時成績占比30%，其包括了出勤、實訓作業和課堂翻轉，這些環節分別占比10%；課內實驗占比20%。在課程目標支撐方面，期末考試對3個課程目標都形成支撐，課內實驗對課程目標3形成支撐，平時成績對目標1、2形成支撐。該課程的教學在常州工學院計算機科學與技術專業21計一班（總計學生數40人）實施，課程達成情況見表3。

根據表3的21計一班課程達成情況，學生在課程目標1、3上達成情況較好，顯示出學生對于面向對象概念的運用以及開發工具的使用較為熟練，這得益于大量的程序設計和編程練習。而在課程目標2上，學生的達成度較低，這主要由于21計一班處于大二第一學期，操作系統、計算機網絡和數據庫原理等專業必修課對該班尚未開設，學生對于多線程、網絡編程和數據庫操作只停留在工具的使用上，缺乏原理認識，無法把握相關編程內容。

四"結束語

在工程認證背景下，圍繞培養學生解決復雜工程問題的能力來探索面向對象程序設計課程的建設。為此，本課程將知識點按項目案例重組，教學方式上則通過案例教學、小組討論和課堂翻轉等方式落實學生為中心的理念，實踐內容包括課內實驗、課外作業側重于編程練習，讓學生有更多的動手實踐機會。課程考核融合了期末考試、課內實驗、線上作業和課堂翻轉等成績，因此能夠以一種更為多元的評價方式來考查課程目標的達成情況。在后期的課程建設上將進一步總結課程目標對學生能力的反映程度，并以此作為課程各教學環節持續改進的依據，提升學生能力的產出，為地方產業培養出高質量的計算機專業人才。

參考文獻：

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[5]文立玉，鐵菊紅，郭本俊.工程教育認證背景下的“面向對象程序設計（Java）”課程建設及實施路徑研究[J].無線互聯科技，2021，18（14）：129-130.

[6]孫寧，曲海成.工程教育專業認證背景下面向對象程序設計課程改革與實踐[J].大學教育，2022（6）：56-59.

[7]趙小芳，吳甜甜.基于專業認證的Java課程建設[J].計算機教育，2020（2）：80-82.

基金項目：國家自然科學基金“基于長短時樣本記憶的視覺跟蹤方法研究”（61602063）；常州工學院“課程思政”教學改革專項研究項目“思政元素在面向對象程序設計課程中的構建與融入”（30120300100-22-jgkt06）

第一作者簡介：錢誠（1981-），男，漢族，江蘇常州人，博士，副教授，碩士研究生導師。研究方向為智能信息處理。