基于OBE的自主學(xué)習(xí)型C語言程序設(shè)計(jì)公共課在線開放課程的建設(shè)與研究

方煒煒 周淑一 李桂芝 黃宏博

摘? 要：針對C語言程序設(shè)計(jì)公共課傳統(tǒng)教學(xué)模式中存在非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)動力不足、上機(jī)學(xué)時(shí)不足、學(xué)生瀏覽開放教育資源量低的問題，文章提出基于OBE構(gòu)建實(shí)現(xiàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)型C語言程序設(shè)計(jì)公共課在線開放課程的改革模式。構(gòu)建“以學(xué)為中心”的課程教學(xué)模式，探討能激發(fā)學(xué)生興趣、促進(jìn)自主學(xué)習(xí)的在線開放課程平臺的建設(shè)模式。

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革;在線開放課程;成果導(dǎo)向教育

中圖分類號：G640? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2096-000X（2021）03-0092-04

Abstract： There're many problems in the traditional teaching model of C language programming， such as students whose major isn't computer science are lack of learning motivation， the experimental lessons are not enough， students are not used to visit open online classes resources platform and so on. This paper proposed a new model based on OBE teaching idea to realize auto-learning C language programming open online classes resources， which is regarding student as the core of teaching model， stimulating students' interest and promoting students to autonomous learning.

Keywords： teaching revolution; open online classes; outcome based education

一、概述

自從教育部2015年頒布有關(guān)高等學(xué)校在線開放課程建設(shè)的管理文件以來，全國高校課程建設(shè)由精品課程建設(shè)轉(zhuǎn)為在線開放課程建設(shè)，國內(nèi)教育行業(yè)也從此掀起一股在線開放課程建設(shè)的熱潮。2017年教育部啟動首批國家精品在線開放課程認(rèn)定工作，截至2019年底共有801門課程被教育部認(rèn)定為國家精品在線開放課程[1]。

在線開放課程建設(shè)對于教育成本的節(jié)約、教育資源的共享、教學(xué)效率的提高是有一定的促進(jìn)作用，但其應(yīng)用實(shí)效有待于進(jìn)一步提高。首先，目前許多在線開放課程的教學(xué)素材內(nèi)容單一，大部分都停留于傳統(tǒng)課程的視頻再現(xiàn)階段，課堂是通過視頻軟件錄制和在線上傳，制作環(huán)節(jié)缺乏吸引學(xué)生注意力的教學(xué)素材，不具備生動性、趣味性，導(dǎo)致學(xué)生們產(chǎn)生審美疲勞，沒有較高的學(xué)習(xí)興趣，在線開放課程微視頻的瀏覽率偏低;其次，在線課程視頻的教學(xué)方式傾向于單向的知識傳播式，沒有考慮不同專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)差異性、不同認(rèn)知能力學(xué)生的學(xué)習(xí)效果差距，缺乏必要的課堂在線互動性、課后雙向溝通性，缺乏根據(jù)學(xué)生掌握程度適時(shí)調(diào)整授課進(jìn)度及授課內(nèi)容的分層教學(xué)方式，導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)效率及學(xué)習(xí)效果不佳;再次，課程教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)上多停留于知識傳遞層面，缺少達(dá)成培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作、動手實(shí)踐、創(chuàng)新設(shè)計(jì)等綜合能力培養(yǎng)的教學(xué)環(huán)節(jié)。如何建立既適合學(xué)習(xí)者個(gè)性化發(fā)展又促進(jìn)學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)的在線開放課程，是我們當(dāng)前要亟待解決的問題。

二、面向非計(jì)算機(jī)專業(yè)的C語言程序設(shè)計(jì)公共課教學(xué)現(xiàn)狀

高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)是為非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生提供計(jì)算機(jī)知識、能力與素質(zhì)方面的教育;其中C語言程序設(shè)計(jì)課程是計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)課程類中最重要的一門編程語言課，旨在培養(yǎng)學(xué)生具備將現(xiàn)實(shí)生活中問題構(gòu)建成數(shù)學(xué)模型、通過計(jì)算思維理念設(shè)計(jì)算法、通過計(jì)算機(jī)工具解決問題的能力，為將來利用計(jì)算機(jī)技術(shù)解決自己專業(yè)實(shí)際問題奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。許多高校采用理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)上機(jī)相結(jié)合、機(jī)房授課、建立課程資源網(wǎng)站等教學(xué)模式，希望學(xué)生通過上機(jī)實(shí)驗(yàn)、課后自學(xué)課程網(wǎng)站資源來加深理論知識的理解和提高編程實(shí)踐的能力，但普遍情況是學(xué)生對這門課程的掌握程度不盡人意。本文從該門課程教學(xué)現(xiàn)狀出發(fā)，分析基于OBE構(gòu)建自主學(xué)習(xí)型在線開放課程的可行性，提出C語言程序設(shè)計(jì)在線開放課程的建設(shè)框架，并結(jié)合本校教師學(xué)生的使用效果進(jìn)行評估總結(jié)。

目前許多高校的非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生在C語言程序設(shè)計(jì)課程的學(xué)習(xí)過程中都普遍表現(xiàn)如下現(xiàn)象：1. 缺乏學(xué)習(xí)動力。許多學(xué)生認(rèn)為該門課程非自己專業(yè)的基礎(chǔ)課，以后也不從事編程工作，因此降低對該課程的學(xué)習(xí)期望目標(biāo)。2. 對于非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生而言，他們的計(jì)算機(jī)編程基礎(chǔ)比較薄弱，C語言課程本身比較抽象、較難理解，隨著課程內(nèi)容的推進(jìn)和學(xué)習(xí)難度的加深，在學(xué)習(xí)到循環(huán)章節(jié)時(shí)，明顯會有部分學(xué)生跟不上教學(xué)進(jìn)度，對于后續(xù)的數(shù)組和函數(shù)知識已經(jīng)產(chǎn)生理解困難的現(xiàn)象，慢慢脫節(jié)并失去學(xué)習(xí)該門課程的信心和興趣。3. 因上機(jī)學(xué)時(shí)所限，學(xué)生上機(jī)實(shí)驗(yàn)時(shí)間不夠，在調(diào)試程序、編程動手能力不足。4. 因授課學(xué)時(shí)所限，教師們將有限的課堂學(xué)時(shí)用于知識傳授，對于學(xué)生的計(jì)算思維、編程調(diào)試、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、創(chuàng)新設(shè)計(jì)等能力的培養(yǎng)，有待于通過課堂之外的平臺如在線開放課程資源平臺促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。

雖然許多高校C語言課程組籌建在線課程資源網(wǎng)站，通過在線課程視頻解決課堂學(xué)時(shí)不足、通過在線題庫擴(kuò)充學(xué)生上機(jī)課后的動手編程題目，但是學(xué)生瀏覽率低。因而如何構(gòu)建能激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)并培養(yǎng)其綜合素質(zhì)能力的在線開放課程是解決目前C語言教學(xué)困境刻不容緩的工作。

三、基于OBE構(gòu)建自主學(xué)習(xí)型在線開放課程可行性

（一）OBE理念

美國教育家William G. Spady撰寫的《基于產(chǎn)出的教育模式：爭議與答案》對成果導(dǎo)向教育OBE（outcome based education）給出定義：“為實(shí)現(xiàn)學(xué)生可在日后工作中獲取成功而采取的有效教育模式”[2]。近年來教育部對國內(nèi)高校展開不同專業(yè)的工程認(rèn)證工作。國內(nèi)教育學(xué)者基于工程認(rèn)證提出的OBE的定義：“以預(yù)期學(xué)習(xí)產(chǎn)出為中心來組織、實(shí)施和評價(jià)教育的結(jié)構(gòu)模式，是以學(xué)生為中心、以培養(yǎng)目標(biāo)與畢業(yè)要求為導(dǎo)向，通過課程體系等支撐畢業(yè)要求，進(jìn)而支撐培養(yǎng)目標(biāo)，實(shí)施內(nèi)外部評價(jià)反饋的持續(xù)改進(jìn)體系”[3]。

OBE理念是從學(xué)生出發(fā)，為最終能實(shí)現(xiàn)學(xué)生的預(yù)期培養(yǎng)目標(biāo)，而倒推設(shè)置出促進(jìn)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的一系列教學(xué)舉措。對于具體的課程而言，就是包含應(yīng)講授哪些知識點(diǎn)、學(xué)生應(yīng)掌握哪些能力、課程內(nèi)容如何銜接、教學(xué)活動如何籌建、考試如何設(shè)計(jì)等等。

（二）在線開放課程

2012年，聯(lián)合國教科文組織對“開放教育資源”給出明確的定義：“發(fā)布于公共平臺可供學(xué)習(xí)者共享的學(xué)習(xí)資源”[4]。

迄今為止，國外在線課程的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段的歷程：

1. 開放教育資源階段。1989年，美國University of Phoenix實(shí)行在線MBA學(xué)位教育。2002年，開放教育資源運(yùn)動興起，許多高校通過互聯(lián)網(wǎng)向?qū)W習(xí)者發(fā)布免費(fèi)的課程資源。

2. 大規(guī)模在線開放課程MOOC階段。2011年，美國Stanford University開設(shè)在線課程《人工智能》吸引約十六萬名學(xué)生參與。2012年，在線教育平臺Udacity、edX和Coursera在美國掀起教育熱潮，為促進(jìn)教育資源共享推波助瀾，深受學(xué)習(xí)者歡迎。

3. 后MOOC時(shí)代。隨著MOOC平臺上線課程激增、學(xué)習(xí)者人數(shù)增長，所引發(fā)的MOOC質(zhì)量危機(jī)也不斷顯現(xiàn)。在線學(xué)習(xí)者規(guī)模急速擴(kuò)大，學(xué)習(xí)者認(rèn)知及接收知識能力參差不齊，在線視頻課程不能滿足學(xué)習(xí)者分層化和個(gè)性化的需求。2013年美國MIT、Harvard University等高校開始探索精細(xì)化小規(guī)模MOOC課程[5]。

（三）構(gòu)建“OBE+在線開放課程”模式

因OBE教育模式是以學(xué)生為出發(fā)點(diǎn)，通過預(yù)期培養(yǎng)目標(biāo)來倒推學(xué)習(xí)知識點(diǎn)和合適的教學(xué)活動，每一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)都是與學(xué)生學(xué)習(xí)成效息息相關(guān)。所以學(xué)生在每一個(gè)學(xué)習(xí)和實(shí)踐環(huán)節(jié)中都能感知自身成長，因而對于有明確學(xué)習(xí)目標(biāo)的學(xué)生而言，他知道如果想要達(dá)到個(gè)人預(yù)期學(xué)習(xí)目標(biāo)，他就需要積極參與到在線開放課程的學(xué)習(xí)活動中。

本教改項(xiàng)目將OBE教育理念應(yīng)用于《C語言程序設(shè)計(jì)》在線開放課程的教學(xué)改革中：1. 由學(xué)生預(yù)期的學(xué)習(xí)產(chǎn)出實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，進(jìn)行反向教學(xué)設(shè)計(jì)，針對不同專業(yè)的學(xué)生設(shè)計(jì)應(yīng)用于該專業(yè)的學(xué)習(xí)知識點(diǎn)、學(xué)習(xí)案例、編程題庫。2. 傳統(tǒng)的在線開發(fā)課程的資源提供者和生成者僅僅是教師，本教改項(xiàng)目構(gòu)建的《C語言程序設(shè)計(jì)》在線開放課程，學(xué)生不僅僅是資源的使用者，同時(shí)也是資源的迭代者，學(xué)生可以在題庫中上傳編程挑戰(zhàn)題目以更新擴(kuò)充題庫，學(xué)生可以在論壇中上傳個(gè)人總結(jié)的知識點(diǎn)思維導(dǎo)圖以交流學(xué)習(xí)心得。3. 為將教學(xué)的重點(diǎn)聚焦在學(xué)生的學(xué)習(xí)成果上，本在線開放課程構(gòu)建雙向溝通形成閉環(huán)，課程基礎(chǔ)主體部分不僅僅包括基本課程基本信息（教學(xué)大綱、教學(xué)日歷）、學(xué)習(xí)素材（在線可閱讀教材電子版、課件、微課）、活動信息（校內(nèi)競賽活動、編程社團(tuán)項(xiàng)目活動、日常題庫聯(lián)系活動、實(shí)驗(yàn)作業(yè)提交活動），還包含系統(tǒng)平臺評價(jià)反饋。課程組通過平臺實(shí)時(shí)收集學(xué)生參與視頻學(xué)習(xí)、活動學(xué)習(xí)、論壇反饋問題、題庫完成質(zhì)量等數(shù)據(jù)信息，通過學(xué)生的學(xué)習(xí)成效對現(xiàn)有學(xué)習(xí)資源及活動資源進(jìn)行調(diào)整，為不同認(rèn)知能力的學(xué)習(xí)者提供分層及個(gè)性化的學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)進(jìn)度規(guī)劃。4. 在每一章節(jié)的學(xué)習(xí)結(jié)束時(shí)，明確顯示出學(xué)習(xí)者在線學(xué)習(xí)完成后所實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)出及待查缺補(bǔ)漏的問題，讓學(xué)生在每一個(gè)學(xué)習(xí)和實(shí)踐環(huán)節(jié)中都能感知自身成長。

四、基于OBE在線開放課程在C語言程序課程教

學(xué)模式中的應(yīng)用

本項(xiàng)目課程組自2006年開始進(jìn)行《C語言程序設(shè)計(jì)》精品課程的建設(shè)工作，前期所做的研究實(shí)踐基礎(chǔ)包括：出版教材及配套習(xí)題集、根據(jù)本校不同專業(yè)制定相應(yīng)教學(xué)大綱及課件、建立日常練習(xí)題庫、實(shí)驗(yàn)作業(yè)平臺提交及測評、期末考試機(jī)考機(jī)判、舉辦校編程競賽。課程組籌建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，將所有教學(xué)資源于平臺發(fā)布共享。

為了進(jìn)一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成效，課程組引入OBE理念，重新梳理在線開放課程的建設(shè)思路，從以下幾個(gè)方面對在線開放課程和教學(xué)模式進(jìn)行改進(jìn)：

（一）基于OBE理念設(shè)置課程目標(biāo)

我們課題組團(tuán)隊(duì)圍繞專業(yè)認(rèn)證、行業(yè)能力需求和學(xué)校畢業(yè)要求三個(gè)方面確定本課程預(yù)期達(dá)到的學(xué)習(xí)目標(biāo)：

1. 培養(yǎng)計(jì)算思維，學(xué)生具備使用計(jì)算機(jī)學(xué)科領(lǐng)域的思維模式來針對現(xiàn)實(shí)生活問題建立數(shù)學(xué)模型和設(shè)計(jì)算法。

2. 應(yīng)用C語言編程工具，將算法代碼化，并具備動手配置編程環(huán)境、編寫簡潔易懂及高執(zhí)行率的編程代碼、動手排除bug及調(diào)試程序的能力。

3. 與團(tuán)隊(duì)協(xié)作溝通、共同合作開發(fā)項(xiàng)目，具備將項(xiàng)目模塊分解化、團(tuán)隊(duì)合作分工化的能力。

（二）圍繞課程目標(biāo)設(shè)計(jì)微課

基于課程目標(biāo)設(shè)定的基礎(chǔ)上，課程組對《C語言程序設(shè)計(jì)》課程的知識點(diǎn)與例題進(jìn)行重構(gòu)，將每章節(jié)的知識點(diǎn)、重難點(diǎn)進(jìn)行梳理及細(xì)化，明確不同專業(yè)的學(xué)生所應(yīng)掌握的難易程度，并根據(jù)不同專業(yè)設(shè)計(jì)出與專業(yè)知識相關(guān)的例題。通過知識點(diǎn)制定導(dǎo)學(xué)單，導(dǎo)學(xué)單包括已學(xué)知識、學(xué)習(xí)目的、詳細(xì)內(nèi)容、習(xí)題使用說明等。根據(jù)導(dǎo)學(xué)單設(shè)計(jì)教學(xué)對應(yīng)內(nèi)容，包括講解微視頻、探究、測驗(yàn)等。圖1為一維數(shù)組知識點(diǎn)反向教學(xué)設(shè)計(jì)的示例。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，學(xué)生課堂注意力時(shí)間約8分至15分。因此在線開放課程各知識點(diǎn)講解視頻約8分至10分。考慮到不同專業(yè)的學(xué)生理解層次有差異，我們將結(jié)合文理科分類，針對課程知識點(diǎn)的難易度設(shè)計(jì)微課教學(xué)案例，微課錄制做到時(shí)間短、內(nèi)容精、高質(zhì)量，便于學(xué)生利用碎片時(shí)間通過微課學(xué)習(xí)鞏固課程的重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容。微課內(nèi)容由課題組全體老師合力研究斟酌，授課老師由課題組獲得教學(xué)名師稱號的年青教師授課講解。

（三）探究自主學(xué)習(xí)的教學(xué)模式

課程組籌建在線開放課程平臺，平臺上通過案例式微視頻進(jìn)行講解知識點(diǎn)，通過答疑板塊實(shí)現(xiàn)學(xué)生與教師雙向溝通，通過作業(yè)版塊要求學(xué)生提交課后作業(yè)并供教師批改，通過在線實(shí)驗(yàn)版塊實(shí)現(xiàn)學(xué)生在線上機(jī)并且平臺自動判題，教師及時(shí)對學(xué)生的作品進(jìn)行點(diǎn)評，并對好的作品置頂展示，增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。課題組設(shè)置刷題榜，鼓勵學(xué)生積極課后練習(xí)編程題目并號召學(xué)生上傳自制趣味編程題供大家挑戰(zhàn)。課程組自建題庫，老師或?qū)W生都可以上傳題目。每道題目會顯示出所有學(xué)習(xí)者參與編程的正確率（編程正確人次/參與編程人次）和最佳編程者。老師通過后臺還可以查看每一位學(xué)生所有編程記錄及對應(yīng)正確率。此舉措方便教師了解整屆學(xué)生平均編程水平和每一位學(xué)生的編程水平，并適度調(diào)整題庫難度。學(xué)生通過刷題榜單，可以選擇合適自己難度的題目予以練習(xí)并互相激勵督促增加編程練習(xí)次數(shù)。

課程組將在線開放課程平臺與翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方式相結(jié)合。授課老師通過在線開放課程平臺發(fā)布預(yù)習(xí)內(nèi)容，讓學(xué)生在課前提前了解課堂內(nèi)容并發(fā)布一些需要課前思考的題目;在課堂上老師著重講解重難點(diǎn)知識并考察學(xué)生對于課前思考問題的回答情況，從而培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣;課后課程組利用在線開放課程平臺進(jìn)行線上答疑，以保證課后實(shí)時(shí)與學(xué)生溝通。通過線上微課與翻轉(zhuǎn)課堂有機(jī)結(jié)合的方式，將過去只是一味灌輸知識的教學(xué)方式，轉(zhuǎn)化為通過預(yù)習(xí)布置題目、課堂重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注預(yù)習(xí)中不懂的知識點(diǎn)、課后鼓勵學(xué)生在線練習(xí)題庫、積極通過論壇與學(xué)生交流切磋、通過答疑與授課教師溝通、通過題庫刷題榜互相督促練習(xí)編程。通過一系列連貫措施引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的模式。

（四）大數(shù)據(jù)評價(jià)教學(xué)效果

基于平臺上的大數(shù)據(jù)信息，課程組實(shí)時(shí)記錄和掌握每一位教師的教學(xué)情況和每一位學(xué)生的學(xué)習(xí)過程、階段性教學(xué)效果及對任課老師的教學(xué)反饋，全面跟蹤和了解每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為和教師的教導(dǎo)方式，結(jié)合學(xué)習(xí)過程及學(xué)習(xí)成績來評估教學(xué)效果、改進(jìn)教學(xué)質(zhì)量。圖2是一周學(xué)生登陸平臺練習(xí)編程的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)情況。老師們根據(jù)學(xué)生瀏覽量、編程量掌握平臺是否受學(xué)生歡迎，哪些板塊需要改進(jìn)。

五、結(jié)束語

課程組在OBE教學(xué)理念的指導(dǎo)下，在分析學(xué)校培養(yǎng)學(xué)生目標(biāo)、學(xué)生專業(yè)畢業(yè)需求的基礎(chǔ)上對課程進(jìn)行教學(xué)反向設(shè)計(jì)，通過微課問題探究式、線上線下翻轉(zhuǎn)課堂、在線高頻互動、大數(shù)據(jù)跟蹤學(xué)習(xí)效果等教學(xué)方法開展該門課程的在線開放課程建設(shè)，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)性，關(guān)注學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)，注重程序設(shè)計(jì)算法的核心理念引導(dǎo)與編程技能的鍛煉，使學(xué)生具備利用現(xiàn)有編程工具完成設(shè)計(jì)系統(tǒng)解決問題的能力。

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