基于OBE理念的C語言程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革研究

蘭聰花　龔成瑩

摘要：針對傳統(tǒng)的C語言程序設(shè)計(jì)課程中存在的一些問題，文章提出基于OBE教學(xué)理念，以學(xué)生為中心，成果為導(dǎo)向，重新設(shè)計(jì)C語言程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)活動(dòng)，采用“多資源整合，雙項(xiàng)目并行”重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)新教學(xué)方法，改進(jìn)課程考核評價(jià)方式，突出“過程+能力”評價(jià)，結(jié)合雨課堂、開物·云課堂等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，充分利用線上、線下教學(xué)優(yōu)勢，依托優(yōu)質(zhì)慕課視頻和自制視頻，構(gòu)建C語言程序設(shè)計(jì)課程混合式教學(xué)模式，旨在培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行邏輯思維的能力和程序設(shè)計(jì)能力，使其成為能在電子信息行業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域從事開發(fā)與設(shè)計(jì)的應(yīng)用型人才。

關(guān)鍵詞：OBE理念;雨課堂;開物云課堂;教學(xué)改革

中圖分類號：G642? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）26-0116-02

1 引言

C語言程序設(shè)計(jì)作為電子信息工程專業(yè)的基礎(chǔ)入門課程，為后續(xù)單片機(jī)、嵌入式等課程提供必要的語法和思想支持。通過本課程的學(xué)習(xí)，不僅要求學(xué)生學(xué)會C語言的語法規(guī)則、程序結(jié)構(gòu)、常用算法的設(shè)計(jì)方法，同時(shí)培養(yǎng)能夠在電子信息行業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域從事開發(fā)與設(shè)計(jì)的應(yīng)用型人才。傳統(tǒng)的C語言程序設(shè)計(jì)課程存在的問題有[1]：知識點(diǎn)瑣碎，聯(lián)系不緊密，缺乏系統(tǒng)引導(dǎo);算法抽象，理解困難;評價(jià)方式單一片面，評價(jià)反饋單調(diào)滯后。因此，學(xué)生對本門課的學(xué)習(xí)缺乏興趣和動(dòng)力，邏輯思維能力和程序設(shè)計(jì)能力較差，教學(xué)效果不夠理想。

成果導(dǎo)向教育（Outcome-Based Education，OBE） [2]是為了克服美國教育實(shí)踐中面臨的問題，美國人Spady率先提出了OBE理念，并以驚人的速度獲得了廣泛重視和應(yīng)用。經(jīng)過此后多年的發(fā)展，形成了比較完整的理論體系，美國工程教育認(rèn)證協(xié)會接受了OBE的理念，并將該理念貫穿于工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的全過程，被認(rèn)為是追求卓越教育的正確方向。OBE理念的實(shí)質(zhì)是教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)施的目標(biāo)是學(xué)生通過教育過程最后所取得的學(xué)習(xí)成果。將OBE的理念融入C語言程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)當(dāng)中，就是以學(xué)生為中心，成果為導(dǎo)向，有關(guān)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果方面：通過C語言程序設(shè)計(jì)課程想讓學(xué)生取得什么學(xué)習(xí)成果？讓學(xué)生取得這樣的學(xué)習(xí)成果對其有什么作用？采用什么有效措施幫助學(xué)生取得這些學(xué)習(xí)成果？如何判斷學(xué)生是否取得了這些學(xué)習(xí)成果？

本文基于OBE教學(xué)理念，對C語言程序設(shè)計(jì)課程進(jìn)行教學(xué)改革[3]，并對教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，結(jié)合雨課堂、開物·云課堂等在線教學(xué)手段和方法，充分利用線上、線下教學(xué)優(yōu)勢，依托優(yōu)質(zhì)慕課視頻和自制視頻，構(gòu)建C語言程序設(shè)計(jì)課程混合式教學(xué)模式[4]。因此課程組成員嘗試線上線下混合式教學(xué)，重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，改革教學(xué)方法，改進(jìn)評價(jià)方式，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，取得了較好的成效。

2 “多資源整合，雙項(xiàng)目并行”重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容

在我校電子信息工程專業(yè)人才培養(yǎng)體系中，以C語言程序設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的課程群，支撐計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力的培養(yǎng)，以此為依據(jù)提出了“懂、編、建、用”的課程教學(xué)目標(biāo)：懂基本語法、編程規(guī)范和編程思想;針對具體對象，能夠編寫應(yīng)用程序;構(gòu)建最小化應(yīng)用系統(tǒng);能夠用C語言開發(fā)電子信息軟件產(chǎn)品。按照線上線下混合式教學(xué)模式，安排線上學(xué)習(xí)課堂翻轉(zhuǎn)10學(xué)時(shí)，占總課時(shí)百分之二十。

采用“多資源整合，雙項(xiàng)目并行”的方式重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)活動(dòng)。線上資源建設(shè)情況包括：引進(jìn)國家級優(yōu)質(zhì)在線課程資源（大連理工大學(xué)朱鳴華主講的C語言程序設(shè)計(jì)優(yōu)質(zhì)慕課58個(gè)，10學(xué)時(shí)）;課程組教師針對重難點(diǎn)內(nèi)容自制微視頻10個(gè);建設(shè)在線題庫338道;結(jié)合C語言在不同領(lǐng)域的應(yīng)用，開發(fā)案例庫16個(gè);以復(fù)現(xiàn)算法為目標(biāo)，學(xué)生針對知識點(diǎn)錄制“算法游戲”視頻30個(gè)。

OBE教學(xué)模式下，教師圍繞實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目開展課程教學(xué)，課上以“學(xué)生成績管理系統(tǒng)”項(xiàng)目為主線，根據(jù)項(xiàng)目內(nèi)部的相互聯(lián)系與知識的遞進(jìn)關(guān)系，逐層講解數(shù)據(jù)表示、程序結(jié)構(gòu)、存儲結(jié)構(gòu)等教學(xué)內(nèi)容。同時(shí)，課下學(xué)生圍繞“通訊錄管理”項(xiàng)目，逐一消化課程知識。以“花樣閃爍燈”等案例為導(dǎo)向，建立與嵌入式設(shè)計(jì)等后續(xù)課程內(nèi)容的銜接。線上教學(xué)按照基本語法內(nèi)容、探究式學(xué)習(xí)內(nèi)容和拓展性內(nèi)容，利用知識碎片化的方式組織，以優(yōu)質(zhì)MOOC資源和自制視頻為載體，依托雨課堂和開物云課堂平臺發(fā)布，學(xué)生完成在線自主學(xué)習(xí)后，了解基本知識點(diǎn)，形成印象，提出疑惑點(diǎn)，在討論區(qū)互動(dòng)交流。課堂教學(xué)內(nèi)容結(jié)合“學(xué)生成績管理系統(tǒng)”項(xiàng)目，學(xué)習(xí)算法的綜合應(yīng)用，采取隨堂測驗(yàn)、生講生評、小組討論、合作探究等手段開展教學(xué)活動(dòng)，靈活應(yīng)用“算法游戲”教學(xué)法、案例教學(xué)法等。

課程教學(xué)中，有機(jī)融入課程思政[5]。通過學(xué)習(xí)C語言源程序的結(jié)構(gòu)、語法規(guī)則，培養(yǎng)學(xué)生要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和一絲不茍的精神;通過學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力、主動(dòng)探究和勇于創(chuàng)新的精神;通過課程的編程實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生精益求精的工匠精神。

3 課程教學(xué)組織實(shí)施

課程教學(xué)按照課前、課中和課后的各種活動(dòng)，依托相應(yīng)的在線平臺組織實(shí)施，如圖1所示。

課前，教師依托雨課堂和開物云課堂發(fā)布學(xué)習(xí)資源，布置學(xué)習(xí)任務(wù)單，學(xué)生在線完成自主學(xué)習(xí)并討論，提出1～2個(gè)疑惑點(diǎn);教師對學(xué)生反饋的疑惑點(diǎn)進(jìn)行收集、整理，供課堂討論交流;教師可以查看學(xué)生開物云課堂和雨課堂的在線學(xué)習(xí)情況，及時(shí)了解學(xué)生個(gè)體學(xué)習(xí)存在的問題。

課中借助智慧教室和雨課堂，主要包括四個(gè)階段的教學(xué)活動(dòng)。第一階段的教學(xué)活動(dòng)是在線學(xué)習(xí)效果評價(jià)，采用的方式有雨課堂隨機(jī)點(diǎn)名提問、實(shí)時(shí)教學(xué)課件同步、課堂練習(xí)使用雨課堂投稿（如圖2所示）、限時(shí)隨堂測試檢驗(yàn)學(xué)生在線學(xué)習(xí)效果等，使用雨課堂實(shí)現(xiàn)智慧教學(xué)，教師能夠?qū)崟r(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)教學(xué)，如圖3所示是使用雨課堂進(jìn)行隨堂測試的結(jié)果，教師可根據(jù)雨課堂統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，及時(shí)了解學(xué)生知識的掌握情況，以便及時(shí)調(diào)整教學(xué)設(shè)計(jì);第二階段的教學(xué)活動(dòng)是通過編程演示、算法游戲、小組討論，為學(xué)生答疑解惑，解決重難點(diǎn)問題;第三階段的教學(xué)活動(dòng)是采用課堂翻轉(zhuǎn)、師生合作、上機(jī)實(shí)踐等環(huán)節(jié)，結(jié)合“學(xué)生成績管理系統(tǒng)”項(xiàng)目，學(xué)習(xí)算法的綜合應(yīng)用;第四階段的教學(xué)活動(dòng)是利用智慧教室開展小組合作探究活動(dòng)，通過案例分析、作品交流等活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和協(xié)作問題解決能力。

課后，利用校本平臺開物云課堂，完成單元測驗(yàn)、在線批改作業(yè)、實(shí)時(shí)反饋評價(jià)、發(fā)布國內(nèi)優(yōu)質(zhì)慕課和自制微視頻等教學(xué)資源，為本校教師實(shí)現(xiàn)資源共享和資源的可持續(xù)性建設(shè)提供了便利。學(xué)生可以在線完成課外作業(yè)，教師可以在線批改作業(yè)，通過填寫“評語反饋”，將作業(yè)中的問題通過開物云課堂及時(shí)反饋給學(xué)生;通過在線單元測試，了解學(xué)生本單元知識學(xué)習(xí)情況;學(xué)生通過“算法游戲”作品鞏固和檢測對算法的理解;開發(fā)“通訊錄管理”項(xiàng)目與線下課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容同步，更好地做到學(xué)以致用;通過反思環(huán)節(jié)，教師反思教，學(xué)生反思學(xué)，有利于提高教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)生發(fā)展。

課程的實(shí)踐內(nèi)容，采用“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)+三性實(shí)驗(yàn)+綜合實(shí)習(xí)+技能競賽”四階梯的實(shí)踐教學(xué)模式。開課前由教師布置“信息管理系統(tǒng)”的題目，學(xué)生完成選題;第一階梯要求學(xué)生完成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，按每次實(shí)驗(yàn)任務(wù)要求，完成選題中對應(yīng)的模塊內(nèi)容，達(dá)到對基礎(chǔ)知識點(diǎn)的驗(yàn)證，為后續(xù)任務(wù)打下扎實(shí)基礎(chǔ);第二階梯要求學(xué)生完成三性實(shí)驗(yàn)，能夠按照任務(wù)需求達(dá)到對函數(shù)的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)體和文件的綜合訓(xùn)練;第三階梯是通過一周的實(shí)習(xí)，完成“信息管理系統(tǒng)”項(xiàng)目的開發(fā);第四階梯是通過技能競賽，提升學(xué)生C語言綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，滿足學(xué)生個(gè)性化發(fā)展需求。通過四階梯的實(shí)踐教學(xué)模式，使學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力培養(yǎng)不斷線。

4 改革教學(xué)方法

4.1 “算法游戲”，創(chuàng)新教學(xué)方法

采用真人編排游戲的方式展示算法，將抽象問題形象化，枯燥問題生動(dòng)化，讓學(xué)生尋找日常生活中的算法，幫助自己理解課程中的算法問題，改變學(xué)生的學(xué)習(xí)模式，增加算法的理解力和趣味性。比如，在講解1～n的累加求和的例子中，教師使用一個(gè)棋盒和若干顆棋子作為道具，依次往棋盒中投入1顆棋子、2顆棋子、3顆棋子……，通過這種形象直觀的游戲能夠幫助學(xué)生快速理解累加求和的過程，同時(shí)讓學(xué)生參與游戲，計(jì)算棋盒內(nèi)棋子的數(shù)量，通過在投子之前盒子不為空的情況下無法計(jì)算出棋子數(shù)量，引出累加求和之前變量值的重要性，提醒學(xué)生在累加求和之前涉及的變量的值一定要明確，否則就無法求得正確的結(jié)果，這也是初學(xué)者最容易犯錯(cuò)的地方。通過一個(gè)簡單的游戲，不但讓學(xué)生了解了求和過程，也讓學(xué)生明白其中容易出錯(cuò)的知識點(diǎn)，游戲過程與代碼結(jié)合，使得枯燥的算法變得生動(dòng)起來，同時(shí)也激發(fā)學(xué)生將程序中的算法與日常生活中的算法相結(jié)合，尋找新的學(xué)習(xí)方法。圖4是學(xué)生錄制的三個(gè)“算法游戲”視頻作品?！八惴ㄓ螒颉眲?chuàng)新教學(xué)方法，幫助學(xué)生理解課程中的算法問題，改變學(xué)生的學(xué)習(xí)模式，受到了學(xué)生的廣泛認(rèn)可。

4.2 以案例為導(dǎo)向，銜接后續(xù)課程

OBE教育理念是一種以成果為目標(biāo)導(dǎo)向，對于電子信息工程專業(yè)的學(xué)生，學(xué)習(xí)C語言，最終能達(dá)到什么樣的預(yù)期成果呢？課程組成員針對電子信息工程專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)建設(shè)了16個(gè)案例庫。一方面，通過案例教學(xué)使學(xué)生快速了解C語言的應(yīng)用背景。比如：“花樣閃爍燈”案例，體現(xiàn)在微處理器領(lǐng)域中的應(yīng)用;“網(wǎng)絡(luò)通信編程”案例，體現(xiàn)在嵌入式領(lǐng)域的應(yīng)用;“數(shù)據(jù)加密”案例，體現(xiàn)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。另一方面，通過對案例的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠快速掌握典型模塊的開發(fā)過程，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，激發(fā)學(xué)習(xí)潛能。

4.3 重難點(diǎn)問題，自制視頻輔助解決

利用中國大學(xué)慕課網(wǎng)上的國家級優(yōu)質(zhì)在線課程資源，為學(xué)生提供了課前和課后學(xué)習(xí)內(nèi)容，通過課中的四個(gè)階段教學(xué)活動(dòng)，能夠幫助學(xué)生解決部分問題。而針對雨課堂投稿收集的典型問題，以及課外作業(yè)、實(shí)驗(yàn)等環(huán)節(jié)暴露出的共性問題，課程組成員專門錄制了短視頻輔助學(xué)生解決問題。

5 改進(jìn)課程考核評價(jià)方式，突出“過程+能力”評價(jià)

課程考核打破了以往以期末考試為主的模式，將學(xué)生的學(xué)習(xí)過程以及實(shí)踐能力也作為考評的主要內(nèi)容，以滿足 OBE 理念對教學(xué)效果的檢驗(yàn)要求，課程成績=過程性考核（25%） +實(shí)踐能力考核（25%） +終結(jié)性考核（50%） 。過程性考核利用雨課堂和開物云課堂平臺形成的在線學(xué)習(xí)、課堂互動(dòng)、在線測試等數(shù)據(jù)，結(jié)合生講生評、程序聽寫、課堂練習(xí)、作業(yè)、“算法游戲”作品等環(huán)節(jié)，進(jìn)行多維度評價(jià)，采用“教師評定+小組評價(jià)+學(xué)生互評”相結(jié)合，關(guān)注學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握情況。實(shí)踐能力考核采用“項(xiàng)目考核法”，考慮到學(xué)生的個(gè)體差異，教師提供了難易程度不一的若干個(gè)“信息管理系統(tǒng)”項(xiàng)目，由學(xué)生根據(jù)自身能力自主選擇能達(dá)成的目標(biāo)內(nèi)容，兩人為一小組協(xié)作完成，考核成績以“信息管理系統(tǒng)”項(xiàng)目的推進(jìn)情況為依據(jù)，采取的主要形式為“小組討論+捆綁式評價(jià)”，通過討論環(huán)節(jié)引導(dǎo)學(xué)生思考，使用捆綁式評價(jià)來提高學(xué)生參與的積極性。過程性考核和實(shí)踐能力考核貫穿課程教學(xué)的全過程，為課程的教學(xué)質(zhì)量提供了有力保障。

參考文獻(xiàn)：

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【通聯(lián)編輯：謝媛媛】

收稿日期：2022-04-18

基金項(xiàng)目：2020年甘肅省高等教育教學(xué)成果培育項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：196） ;2020年本科教學(xué)質(zhì)量提高項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：194） ;2021年校級課程思政建設(shè)研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：14） ;2020年校級一流本科課程建設(shè)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：2） ;蘭州工業(yè)學(xué)院2021年“課程思政”示范課程（項(xiàng)目編號：16）

作者簡介：蘭聰花（1979—） ，女（畬族），浙江遂昌人，副教授，碩士，研究方向?yàn)閿?shù)據(jù)挖掘;龔成瑩（1979—） ，女，甘肅景泰人，教授，碩士，研究方向?yàn)樾畔⑴c信號處理。