基于OBE 理念的Java 程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革探索

王 慧，李雷孝，邢紅梅

（內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 數(shù)據(jù)科學(xué)與應(yīng)用學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010080）

1 研究背景

Java 作為一種面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言，以其簡(jiǎn)單性、可移植性、安全性、健壯性等特性，廣泛地應(yīng)用于個(gè)人PC、互聯(lián)網(wǎng)、游戲控制平臺(tái)、云計(jì)算、金融系統(tǒng)等領(lǐng)域。據(jù)TIOBE 編程語(yǔ)言排行的數(shù)據(jù)顯示，近二十年來(lái)，Java 一直處于前三名。由于Java 具有廣泛的應(yīng)用及強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭，目前國(guó)內(nèi)高校的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、信息與技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)等專業(yè)都開(kāi)設(shè)了Java程序設(shè)計(jì)相關(guān)課程，以適應(yīng)社會(huì)對(duì)相關(guān)專業(yè)人才的需求，為畢業(yè)生的就業(yè)增加有力砝碼。然而實(shí)際教學(xué)中存在一些問(wèn)題，如過(guò)于偏重語(yǔ)法語(yǔ)義，對(duì)實(shí)踐動(dòng)手和分析解決問(wèn)題能力培養(yǎng)較少，畢業(yè)生在就業(yè)時(shí)無(wú)法完全滿足社會(huì)對(duì)人才的需求?；谝陨蠈?shí)際情況，筆者結(jié)合自身實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，在Java 程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)中引入了OBE 教學(xué)理念，結(jié)合多種教學(xué)模式，對(duì)該課程實(shí)施了教學(xué)改革，以提高學(xué)生在程序設(shè)計(jì)過(guò)程中分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，使學(xué)生的理論知識(shí)和實(shí)踐技能得到共同發(fā)展，從而達(dá)到應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，滿足社會(huì)市場(chǎng)對(duì)人才不斷變化的需求。

2 Java 程序設(shè)計(jì)課程在教學(xué)中存在的問(wèn)題

（1）各章節(jié)內(nèi)容講解大多以單一的知識(shí)點(diǎn)、語(yǔ)法要點(diǎn)的理解和記憶為出發(fā)點(diǎn)，沒(méi)有考慮對(duì)知識(shí)的有機(jī)結(jié)合，從而忽視了對(duì)綜合問(wèn)題分析能力的培養(yǎng)。

（2）課程授課模式多采用多媒體教室進(jìn)行課堂教學(xué)，每堂課大多數(shù)時(shí)間是教師進(jìn)行單純的理論知識(shí)講解，忽略了學(xué)生的實(shí)操，當(dāng)學(xué)生面對(duì)實(shí)際項(xiàng)目時(shí)就會(huì)出現(xiàn)無(wú)從下手的情況。

（3）課時(shí)數(shù)不多的實(shí)驗(yàn)教學(xué)以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，授課教師會(huì)在實(shí)驗(yàn)課前事先設(shè)置實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)步驟，在實(shí)驗(yàn)課中詳細(xì)介紹實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生只需機(jī)械地按照教師所講內(nèi)容驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否正確。實(shí)踐環(huán)節(jié)的設(shè)置缺少綜合性、設(shè)計(jì)性的內(nèi)容，不利于學(xué)生將更多的知識(shí)如軟件工程、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)等課程內(nèi)容綜合起來(lái)解決問(wèn)題。同時(shí)，忽略了學(xué)生的主體地位，無(wú)從發(fā)揮積極性和創(chuàng)造性。

（4）課程考核對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)是一個(gè)方向標(biāo)，Java 程序設(shè)計(jì)課程考核方式設(shè)置為單一的紙質(zhì)閉卷形式，考核的知識(shí)點(diǎn)是單一的，一定程度上學(xué)生只以“死記硬背”的方式學(xué)習(xí)這門課程。這樣做不符合程序設(shè)計(jì)靈活應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的本質(zhì)，也會(huì)導(dǎo)致學(xué)生缺乏分析設(shè)計(jì)能力，不能綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能解決實(shí)際問(wèn)題。

3 基于OBE教學(xué)理念的Java程序設(shè)計(jì)課程改革方案

Outcome-Based Education（OBE）也稱為成果導(dǎo)向的教育或基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出的教育，它是一種以預(yù)期學(xué)習(xí)產(chǎn)出為中心來(lái)組織、實(shí)施和評(píng)價(jià)教育的模式。自1981 年由美國(guó)學(xué)者斯派帝（Spady K.D）等人提出后很快引起學(xué)界的重視和認(rèn)可，美國(guó)、英國(guó)、加拿大等國(guó)家將之作為工程教育改革主要方向，逐步打造出各具特色的卓越工程教育體系[1]。OBE 理念在目前高校教學(xué)改革中有助于應(yīng)用型人才綜合素質(zhì)和能力的培養(yǎng)?；贠BE 理念的Java 程序設(shè)計(jì)課程改革，圍繞課程教學(xué)目標(biāo)，重視學(xué)生學(xué)習(xí)成果，從成果入手，反向設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程。

3.1 課程目標(biāo)與知識(shí)點(diǎn)

基于OBE 理念的Java 程序設(shè)計(jì)課程改革，首先明確IT 產(chǎn)業(yè)對(duì)Java 人才的需求，根據(jù)需求決定教學(xué)內(nèi)容，制訂培養(yǎng)目標(biāo)，培養(yǎng)可以更好地適應(yīng)社會(huì)需要的人才。Java 程序設(shè)計(jì)課程內(nèi)容安排以Java 語(yǔ)言中的面向?qū)ο髾C(jī)制為主線，以Java 的基本語(yǔ)法、數(shù)組、面向?qū)ο蟮母拍詈透呒?jí)應(yīng)用、JavaGUI 可視化編程、Java 異常處理、集合框架泛型、JDBC 技術(shù)、多線程和網(wǎng)絡(luò)編程等內(nèi)容為知識(shí)目標(biāo)，以培養(yǎng)學(xué)生面向?qū)ο缶幊痰乃季S能力，學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題及解決問(wèn)題的能力為能力目標(biāo)，確保學(xué)生的理論知識(shí)和實(shí)踐技能共同發(fā)展的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和溝通能力。課程的教學(xué)設(shè)計(jì)圍繞上述課程目標(biāo)進(jìn)行，有效完成對(duì)畢業(yè)要求的支撐。

3.2 項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式是以項(xiàng)目為導(dǎo)向，以學(xué)生為主體，以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目為目標(biāo)的一種教學(xué)設(shè)計(jì)方法。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)在實(shí)施前必須根據(jù)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)難易度適中的項(xiàng)目。項(xiàng)目的設(shè)計(jì)以能夠覆蓋課程知識(shí)點(diǎn)且貫穿整個(gè)教學(xué)活動(dòng)為指導(dǎo)思想，學(xué)生通過(guò)每一章節(jié)的學(xué)習(xí)將項(xiàng)目代碼層層迭代，不斷完善，直至形成一個(gè)完整的項(xiàng)目。通過(guò)項(xiàng)目的完成，學(xué)生隨之完成了課程相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，這樣學(xué)生具有強(qiáng)烈的成就感，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性。在Java 程序設(shè)計(jì)課程改革實(shí)施中將“學(xué)生信息管理系統(tǒng)”項(xiàng)目作為驅(qū)動(dòng)案例，圖1 列出了學(xué)生信息管理系統(tǒng)中的Java 知識(shí)點(diǎn)分解情況。

圖1 學(xué)生信息管理系統(tǒng)中的Java 知識(shí)點(diǎn)分解情況

3.3 “三階段”式教學(xué)設(shè)計(jì)

Java 程序設(shè)計(jì)課程對(duì)實(shí)踐要求較高，課堂教學(xué)采用機(jī)房授課的方式，可以讓學(xué)生做到即學(xué)即練，不是單純機(jī)械地聽(tīng)教師分析項(xiàng)目和演練項(xiàng)目，而可以隨時(shí)進(jìn)入實(shí)操。機(jī)房授課過(guò)程中實(shí)施“三階段”式教學(xué)法。

第一階段，引入項(xiàng)目模塊，教師引入每節(jié)課涉及的項(xiàng)目功能，簡(jiǎn)單說(shuō)明需要用到的主要知識(shí)點(diǎn)；然后向?qū)W生陳述設(shè)計(jì)思路，學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于找到解決問(wèn)題的思路，也就是算法，因此設(shè)計(jì)思路的介紹對(duì)于程序設(shè)計(jì)類課程而言是不可或缺的一部分；最后帶領(lǐng)學(xué)生一起完成項(xiàng)目功能，邊寫代碼邊講解當(dāng)堂課程涉及的重點(diǎn)知識(shí)。

第二階段，學(xué)生實(shí)操，該階段由學(xué)生上機(jī)實(shí)際操作完成第一階段引入的項(xiàng)目功能，也就是由學(xué)生自己驗(yàn)證第一階段提出的案例。由于在第一階段已經(jīng)對(duì)案例程序進(jìn)行分析演示，該階段要完成的工作對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)難度較低，比較容易實(shí)現(xiàn)，這樣學(xué)生就會(huì)得到一定的成就感，會(huì)對(duì)課程的學(xué)習(xí)更有信心。在這一階段教師要進(jìn)行實(shí)時(shí)輔導(dǎo)，對(duì)于學(xué)生們存在的普遍問(wèn)題，要進(jìn)行及時(shí)講解。

第三階段，課后項(xiàng)目實(shí)踐階段，在這個(gè)階段學(xué)生已完成課堂教學(xué)項(xiàng)目，教師可以給學(xué)生選擇一些擴(kuò)展項(xiàng)目。但由于學(xué)生的學(xué)習(xí)能力有高有低，加之不同的學(xué)生對(duì)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的興趣和要達(dá)到的目標(biāo)需求不同，在設(shè)計(jì)課后的實(shí)踐項(xiàng)目時(shí)遵循OBE 理念，以學(xué)生為中心，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)制訂相應(yīng)的項(xiàng)目?jī)?nèi)容。課后實(shí)踐項(xiàng)目設(shè)置環(huán)節(jié)按照學(xué)生的學(xué)習(xí)需求不同將培養(yǎng)目標(biāo)分為三類，針對(duì)每一類培養(yǎng)目標(biāo)設(shè)置相應(yīng)難度的課后實(shí)踐項(xiàng)目。具體參考表1 進(jìn)行擴(kuò)展項(xiàng)目的布置。

根據(jù)表1 中學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)，在課程教學(xué)過(guò)程中設(shè)計(jì)相應(yīng)的擴(kuò)展項(xiàng)目。學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的學(xué)生要完成擴(kuò)展項(xiàng)目，擴(kuò)展項(xiàng)目與課堂完成的項(xiàng)目在功能設(shè)計(jì)上差異較大，學(xué)生需要依賴自己的力量將新的項(xiàng)目和已有知識(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng)，將擴(kuò)展項(xiàng)目需要做的功能分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)等問(wèn)題逐一解決。這一方法能有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，全面提高學(xué)生的學(xué)習(xí)素養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的激情，具有其他教學(xué)環(huán)節(jié)不可替代的作用。能力相對(duì)差一些的學(xué)生如果設(shè)置過(guò)高的要求，反而會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生畏懼心理，喪失信心，無(wú)法達(dá)到預(yù)期的學(xué)習(xí)效果。因此，第三階段的教學(xué)設(shè)計(jì)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果不做統(tǒng)一要求，讓每個(gè)學(xué)生都能有所收獲，這正是OBE 理念中強(qiáng)調(diào)的以學(xué)生為中心。

表1 學(xué)習(xí)目標(biāo)與擴(kuò)展項(xiàng)目布置對(duì)應(yīng)表

3.4 考核方式改革

課程考核方式合理化可以有效促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，合理的考核方式就是一種獎(jiǎng)賞?；贠BE 理念的課程考核不再只關(guān)注卷面考試成績(jī)，而要關(guān)注不同培養(yǎng)目標(biāo)的學(xué)生在課程結(jié)束后是否真正具備了相應(yīng)的能力?？己藘?nèi)容圍繞課程目標(biāo)設(shè)計(jì)，體現(xiàn)學(xué)生相關(guān)知識(shí)能力的達(dá)成情況。

課程的考核方式通過(guò)評(píng)價(jià)整個(gè)教學(xué)活動(dòng)中的各個(gè)環(huán)節(jié)，學(xué)生可以步步緊跟每一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，更有效地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。具體來(lái)說(shuō)考核包括以下幾個(gè)方面，見(jiàn)表2。

表2 Java 程序設(shè)計(jì)課程考核方式

平時(shí)表現(xiàn)，占課程總成績(jī)的10%。主要考核學(xué)生的考勤和課堂表現(xiàn)，課堂表現(xiàn)主要考查學(xué)生的隨堂案例驗(yàn)證及模仿完成情況，考查學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用掌握情況。

實(shí)驗(yàn)情況，占課程總成績(jī)的20%。實(shí)驗(yàn)安排為綜合實(shí)驗(yàn)，是對(duì)一個(gè)階段學(xué)習(xí)的總結(jié)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的考核，考查學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和綜合知識(shí)應(yīng)用能力。在實(shí)驗(yàn)前為學(xué)生介紹實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)內(nèi)容并要求學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)；實(shí)驗(yàn)驗(yàn)收時(shí)要逐一檢驗(yàn)學(xué)生完成情況，并提出問(wèn)題，通過(guò)學(xué)生的回答了解學(xué)生設(shè)計(jì)思路、解決問(wèn)題的方法和相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度。實(shí)驗(yàn)成績(jī)根據(jù)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)情況、設(shè)計(jì)方法和實(shí)驗(yàn)完成情況幾個(gè)部分的綜合測(cè)評(píng)。

擴(kuò)展項(xiàng)目完成情況，占課程總成績(jī)20%。通過(guò)項(xiàng)目答辯的方式考查對(duì)學(xué)生擴(kuò)展項(xiàng)目的完成情況、擴(kuò)展學(xué)習(xí)知識(shí)量的多少、完成工作量的多少，綜合個(gè)人項(xiàng)目文檔進(jìn)行最后的成績(jī)判定。

期末考試，占課程總成績(jī)50%。雖然Java程序設(shè)計(jì)課程需要培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力，學(xué)生也確實(shí)在實(shí)踐的過(guò)程中通過(guò)完成項(xiàng)目獲得了很大的成就感。但是如果沒(méi)有理論考試，學(xué)生對(duì)面向?qū)ο笙嚓P(guān)知識(shí)以及編程相關(guān)規(guī)范關(guān)注度不夠，將來(lái)就業(yè)面試時(shí)則無(wú)法闡述關(guān)鍵的、重要的理論。因此，在課程的考核方式中仍然設(shè)有理論考試，考試采用筆試閉卷的形式，考查基礎(chǔ)知識(shí)和基本概念的掌握。

這樣的考核方式既考查了學(xué)生的理論知識(shí)的掌握情況，也在平時(shí)教學(xué)過(guò)程中培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力，很好地為學(xué)生今后走向工作崗位打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4 結(jié)語(yǔ)

將OBE 教學(xué)理念應(yīng)用到Java 程序設(shè)計(jì)課程改革中，從成果產(chǎn)出入手進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)方法的優(yōu)化，考核評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)針對(duì)不同培養(yǎng)目標(biāo)的學(xué)生設(shè)計(jì)不同的方案，充分體現(xiàn)“學(xué)生為主，成果為驅(qū)”的教育思想，本課程組相關(guān)教師在軟件工程專業(yè)2016 級(jí)、2017 級(jí)學(xué)生中進(jìn)行了兩輪課程改革實(shí)踐，在改革中學(xué)生積極參與整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程，取得了較好的預(yù)期成果，部分2016 級(jí)學(xué)生現(xiàn)已步入實(shí)習(xí)單位，實(shí)踐動(dòng)手能力也得到用人單位的認(rèn)可。在今后的教學(xué)中還須不斷地豐富案例項(xiàng)目，繼續(xù)改進(jìn)考核方式，增強(qiáng)學(xué)生分析和解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力，這是日后研究的長(zhǎng)期目標(biāo)。