基于OBE的程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)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(shè)計(jì)類課程教學(xué)方式方法及教學(xué)形式改革，通過設(shè)計(jì)多元化考核方式合理測評學(xué)習(xí)效果，以教學(xué)產(chǎn)出為導(dǎo)向，培養(yǎng)創(chuàng)新型、應(yīng)用型、復(fù)合型的新工科人才。

關(guān)鍵詞：程序設(shè)計(jì)；教學(xué)方式方法；課程思政；考核方式

中圖分類號：G642.4? 文獻(xiàn)標(biāo)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(xué)方式很難適應(yīng)新工科的需求，因此各大高校都在逐步推進(jìn)新工科專業(yè)，即大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、區(qū)塊鏈、虛擬現(xiàn)實(shí)、智能科學(xué)與技術(shù)等相關(guān)工科領(lǐng)域課程的教學(xué)改革。程序設(shè)計(jì)類課程是多數(shù)新工科專業(yè)的核心課程，學(xué)習(xí)效果對后續(xù)課程的學(xué)習(xí)影響較大，也會對學(xué)生的就業(yè)產(chǎn)生直接影響，為了促進(jìn)學(xué)生能力培養(yǎng)及滿足學(xué)生畢業(yè)需求，以教學(xué)產(chǎn)出為導(dǎo)向的OBE教育理念被引入到教學(xué)改革當(dāng)中，為程序設(shè)計(jì)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(xué)方式關(guān)心學(xué)生學(xué)到了什么，而新工科背景下基于OBE教育理念的教學(xué)方式關(guān)注的是學(xué)生能做什么，因此課程改革的整體思路基于教學(xué)過程輸出進(jìn)行設(shè)計(jì)，提出問題，明確教學(xué)輸出，從而推動(dòng)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、考核方式的改革。

3 教學(xué)大綱設(shè)計(jì)

3.1 程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)大綱中存在的問題

以Java程序設(shè)計(jì)課程為例，該課程是計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的一門核心基礎(chǔ)課程，一些院校把Java程序設(shè)計(jì)定為計(jì)算機(jī)專業(yè)的入門級語言課程，熟練掌握這門課程對學(xué)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(shè)計(jì)課程的教學(xué)側(cè)重于理論知識的掌握，同時(shí)由于課程特點(diǎn)，教學(xué)過程中實(shí)踐也受到同樣的重視，多年來，為了提高學(xué)生的編程能力，教學(xué)改革方法層出不窮，比較一致的做法是采用案例驅(qū)動(dòng)、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)等教學(xué)方法，力圖提高學(xué)生分析問題解決問題的能力，這些方法在早期對學(xué)生實(shí)踐能力的提升起到了積極作用，但由于培養(yǎng)目標(biāo)不夠明確，學(xué)生的實(shí)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(biāo)及定位針對的是相關(guān)專業(yè)而不是相關(guān)課程，每門課程的教學(xué)產(chǎn)出是什么需要進(jìn)一步明確，以達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)與用人單位需求一致的目的。

3.2 教學(xué)大綱修訂

教學(xué)改革的第一步是修訂教學(xué)大綱，以教學(xué)產(chǎn)出為導(dǎo)向，確定教學(xué)目標(biāo)，教學(xué)目標(biāo)在教學(xué)大綱中被細(xì)分為知識目標(biāo)、能力目標(biāo)和情感目標(biāo)。知識目標(biāo)以熟練掌握程序設(shè)計(jì)類課程語言理論知識為主，包括數(shù)據(jù)類型、基本程序設(shè)計(jì)、數(shù)組、函數(shù)等。能力目標(biāo)要求達(dá)到具備計(jì)算思維及獨(dú)立分析問題解決問題的能力。情感目標(biāo)體現(xiàn)課程思政，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度及良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

3.3 基于CDIO的教學(xué)大綱框架

教學(xué)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(xué)習(xí)效果進(jìn)行準(zhǔn)確描述，清晰地指明某門課程整體及每一節(jié)課對學(xué)生所需學(xué)習(xí)的內(nèi)容和所需掌握的能力要求。依據(jù)CDIO大綱中關(guān)于個(gè)人能力、職業(yè)素養(yǎng)等方面的培養(yǎng)要求，以Java編程基礎(chǔ)課程為例，教學(xué)大綱框架設(shè)計(jì)如表1所示。

4 教學(xué)模式

傳統(tǒng)的教學(xué)模式以教師講授為主，輔助實(shí)踐操作練習(xí)，達(dá)到熟悉程序設(shè)計(jì)原理和獨(dú)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(xué)生學(xué)到了什么上面，學(xué)習(xí)內(nèi)容往往較陳舊，學(xué)習(xí)能力也沒有更多的提升，并且學(xué)習(xí)目的性不強(qiáng)?；贠BE教育理念的學(xué)習(xí)更注重學(xué)生的學(xué)習(xí)產(chǎn)出，對程序設(shè)計(jì)類課程的學(xué)習(xí)指導(dǎo)意義更強(qiáng)。基于此，Java程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)模式改革分為兩個(gè)部分，首先線上線下混合教學(xué)模式改革，其次是基于成果導(dǎo)向教育OBE的教學(xué)設(shè)計(jì)。

4.1 線上線下混合式教學(xué)模式

線下課堂教學(xué)由以教師為主體改為以學(xué)生為主體，采用翻轉(zhuǎn)課堂形式，設(shè)定教學(xué)任務(wù)，通過任務(wù)發(fā)布讓學(xué)生提前了解相關(guān)內(nèi)容，課堂上學(xué)生分組進(jìn)行任務(wù)展示，通過分析討論等形式學(xué)習(xí)相關(guān)知識點(diǎn)。合理的案例是翻轉(zhuǎn)課堂的關(guān)鍵，實(shí)施過程決定了最終的效果，以數(shù)組的學(xué)習(xí)為例，首先是布置任務(wù)，（1）提出任務(wù)需求：了解對象數(shù)組創(chuàng)建及賦值時(shí)在內(nèi)存中的變化情況，提交學(xué)習(xí)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(jìn)行說明，展示環(huán)節(jié)可制作PPT，通過PPT輔助說明。（2）設(shè)計(jì)合理的評價(jià)方式，同時(shí)公開評價(jià)方式，評價(jià)主體包含教師和學(xué)生，教師評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為在實(shí)驗(yàn)中探尋知識的能力，即通過什么方式學(xué)習(xí)知識；知識的整合能力；團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力；語言表達(dá)能力。學(xué)生評價(jià)分為組間評價(jià)、組內(nèi)評價(jià)及自評，評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、個(gè)人技能。評價(jià)內(nèi)容設(shè)計(jì)詳細(xì)，以評價(jià)指標(biāo)促進(jìn)學(xué)生任務(wù)的完成。其次是翻轉(zhuǎn)課堂，即在課堂中分組進(jìn)行學(xué)習(xí)展示，同時(shí)鼓勵(lì)全體同學(xué)積極參與，通過評分，提問等方式進(jìn)行參與交流，課堂效果良好。

線上準(zhǔn)備充足的資源，包括課件、教學(xué)視頻、題庫等，依賴學(xué)習(xí)平臺設(shè)置學(xué)習(xí)的任務(wù)點(diǎn)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。同時(shí)，線上資源還可以為學(xué)生課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)提供便利，為知識的鞏固學(xué)習(xí)提供保障。

4.2 基于成果導(dǎo)向教育OBE的教學(xué)設(shè)計(jì)

以編程實(shí)現(xiàn)輸出指定年月的天數(shù)為例進(jìn)行OBE教學(xué)設(shè)計(jì)，首先確定教學(xué)輸出：可以利用選擇結(jié)構(gòu)解決實(shí)際問題，為萬年歷程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)做基礎(chǔ)準(zhǔn)備。教學(xué)設(shè)計(jì)過程如下：（1）引入OBE問題，即輸出指定年月的天數(shù)時(shí)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(diǎn)講解，選擇結(jié)構(gòu)的基本語法，多分支結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，輔助案例進(jìn)行講解。（3）分組討論，要求學(xué)生根據(jù)題目要求進(jìn)行討論，尋找解決問題的方法。（4）算法分析，多分支結(jié)構(gòu)的選擇，分支由哪個(gè)輸入變量決定，二月的天數(shù)如何考慮。（5）算法實(shí)現(xiàn)，通過算法分析設(shè)計(jì)程序流程，編寫程序完成測試。（6）分享交流，每組進(jìn)行程序的交流展示。（7）總結(jié)分析，由各組對不同的算法進(jìn)行分析，教師進(jìn)行最后的總結(jié)?；诔晒麑?dǎo)向教育的課程設(shè)計(jì)，目標(biāo)更加明確，教學(xué)輸出效果明顯。

5 考評體系改革

課程改革的另一個(gè)重點(diǎn)是考核方式的改革，對于程序設(shè)計(jì)類課程，不僅要考核學(xué)生對專業(yè)知識的掌握，還要考核學(xué)生的實(shí)踐能力，同時(shí)將課程思政融入進(jìn)課堂，使思政考核成為綜合考核的指標(biāo)之一，基于以上要求，需要設(shè)計(jì)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(jìn)行體現(xiàn)，首先是在課堂上，通過問答的方式對學(xué)生理論知識的掌握情況進(jìn)行測試，記錄學(xué)生回答問題的情況，并將此項(xiàng)記入到泛雅平臺平時(shí)成績中，期末統(tǒng)一自平臺導(dǎo)出。其次是進(jìn)行線上階段性測試，本門課程進(jìn)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(xué)生的價(jià)值塑造、能力培養(yǎng)、知識傳授三位一體的教學(xué)目標(biāo)。深入挖掘蘊(yùn)含在課程中的思政教育資源，結(jié)合課程本身的知識點(diǎn)，將專業(yè)教學(xué)目標(biāo)和課程德育目標(biāo)相結(jié)合，在知識傳授中融入價(jià)值引領(lǐng)，通過適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)設(shè)計(jì)與教學(xué)方法，將思政教育融入教學(xué)過程中，做好全方位的課程思政工作。思政考核量化指標(biāo)融入到實(shí)踐能力考核當(dāng)中，主要考查學(xué)生查閱文獻(xiàn)的能力，是否具備嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和語言表達(dá)能力?？己藢W(xué)生的科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度，良好的合作溝通能力。

5.3 實(shí)踐能力考核

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容建設(shè)貫穿課程中常用的知識點(diǎn)，與教材中的項(xiàng)目相輔相成，通過重復(fù)操作復(fù)習(xí)鞏固學(xué)生對知識點(diǎn)的應(yīng)用，充分利用U+智慧云平臺，將實(shí)驗(yàn)報(bào)告云端上傳存儲，提交情況可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，實(shí)驗(yàn)報(bào)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(fēng)險(xiǎn)的學(xué)生名單。采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)方式，鞏固強(qiáng)化學(xué)生的動(dòng)手能力，方便教師隨時(shí)查看下載，有效防止學(xué)生抄襲。同時(shí)可以將測評結(jié)果反饋給學(xué)生，讓學(xué)生了解程序設(shè)計(jì)中代碼應(yīng)該如何優(yōu)化。項(xiàng)目完成情況考核采用CDIO標(biāo)準(zhǔn)考評，表3為基于CDIO的分組項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程的考評體系設(shè)計(jì)。

6 結(jié)語

科技進(jìn)步和社會的發(fā)展是推動(dòng)教學(xué)改革的主要因素，而教學(xué)改革是教育理念重塑的過程，在這一過程中需要明確教學(xué)目標(biāo)，改革教學(xué)內(nèi)容、方式方法，進(jìn)行合理的教學(xué)設(shè)計(jì)，建設(shè)有效的考評體系，從而達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量的目的。

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收稿日期：2023-01-08