金慧峰

摘要：文章針對《程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程教學(xué)效果欠佳的問題，提出基于OBE理念明確課程目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容，以學(xué)生為中心，以PTA實(shí)踐教學(xué)輔助平臺為依托，采用PBL教學(xué)方法，實(shí)施“教—學(xué)—做—評—管”一體化教學(xué)過程，提升學(xué)生解決實(shí)際問題能力。實(shí)踐表明，基于OBE理念實(shí)施課程改革后，有效地提升了課堂教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)了該課程學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成。

關(guān)鍵詞：程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ);OBE;反向設(shè)計(jì);PBL;PTA;教學(xué)模式

中圖分類號：G434? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B? ? ? ? ? 文章編號：1673-8454（2020）08-0038-04

一、引言

《程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》是我校軟件技術(shù)專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是新生入校學(xué)習(xí)的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，具有實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)，也是后續(xù)崗位核心課程《Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)》《Java Web應(yīng)用開發(fā)》等的先修課程，因而該課程學(xué)習(xí)的成效直接影響著學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。

《程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程在以往的教學(xué)中主要存在以下問題[1-3]：①教師是教學(xué)的中心，由教師主導(dǎo)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)進(jìn)度，學(xué)生參與度低，因此造成學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高和積極性不足的問題;②學(xué)生在學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)興趣上存在個體化差異，造成“跟不上、吃不飽”的學(xué)生學(xué)習(xí)兩極分化問題嚴(yán)重;③教學(xué)內(nèi)容以教材為中心，教材怎么講，教師課堂就怎么教，造成學(xué)生死讀書、讀死書和思想僵化的問題。④學(xué)習(xí)評價以理論考核為主，造成學(xué)生重理論、輕實(shí)踐的局面，從而導(dǎo)致程序設(shè)計(jì)編程實(shí)踐能力培養(yǎng)不到位;⑤對學(xué)生缺失過程性評價，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的學(xué)習(xí)成效不能及時得到反饋，導(dǎo)致教師不能及時發(fā)現(xiàn)教學(xué)中存在的問題并解決問題，而學(xué)生的終結(jié)性評價對教師的教學(xué)改進(jìn)意義不大。

為解決以上問題，更好地提升課堂教學(xué)質(zhì)量，達(dá)成課程教學(xué)目標(biāo)，本文提出了基于OBE理念的《程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》教學(xué)改革。

二、OBE教育理念

OBE（Outcome-Based Education，成果導(dǎo)向教育）的教育核心理念是“成果導(dǎo)向、以學(xué)生為中心、持續(xù)改進(jìn)”。美國學(xué)者斯派帝（Spady W·D）在1981年率先提出OBE教育模式[4]。20世紀(jì)80—90年代早期，OBE教育模式在美國、澳大利亞等國得到了廣泛認(rèn)可。2016年6月，我國正式加入《華盛頓協(xié)議》，成為其第18個正式成員。

當(dāng)前，OBE教育理念已在我國工程教育專業(yè)認(rèn)證等多領(lǐng)域得以應(yīng)用，為新工科推動工程教育改革起到了重要作用[3]。2020年1月，由黑龍江職業(yè)學(xué)院率先發(fā)起的全國成果導(dǎo)向（OBE）課程發(fā)展聯(lián)盟在哈爾濱舉行成立大會，未來將有更多的高職院校開展OBE理念的教學(xué)改革。

OBE教育模式本質(zhì)上是沿著“定義預(yù)期學(xué)習(xí)成果—實(shí)現(xiàn)預(yù)期學(xué)習(xí)成果—評估預(yù)期學(xué)習(xí)成果”的主線展開的教學(xué)活動，對學(xué)生學(xué)習(xí)成果持續(xù)評估構(gòu)成教學(xué)質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)的閉環(huán)[3]，是以學(xué)生學(xué)習(xí)成果驅(qū)動教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)施。

1.OBE教學(xué)設(shè)計(jì)

OBE教學(xué)設(shè)計(jì)遵循反向設(shè)計(jì)的基本原則，以學(xué)生為主體，在學(xué)習(xí)成果驅(qū)動下開展教學(xué)設(shè)計(jì)。反向設(shè)計(jì)是指以最終學(xué)習(xí)成果為出發(fā)點(diǎn)，逐步設(shè)計(jì)確定達(dá)成培養(yǎng)目標(biāo)的所有教學(xué)過程。反向設(shè)計(jì)思路是從培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)來確定學(xué)生畢業(yè)要求，由畢業(yè)要求建立課程體系和標(biāo)準(zhǔn);再針對不同課程，由課程目標(biāo)依次確定教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法;在有效保障的基礎(chǔ)上，根據(jù)學(xué)習(xí)成果建立多元評價體系進(jìn)行教學(xué)評估，并以此為基礎(chǔ)形成教學(xué)反饋，進(jìn)而指導(dǎo)培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求、課程體系與課程標(biāo)準(zhǔn)以及教學(xué)方法的調(diào)適，建成持續(xù)改進(jìn)機(jī)制[4]，具體如圖1所示。教學(xué)實(shí)施則是從教學(xué)內(nèi)容出發(fā)，選擇適當(dāng)教學(xué)方法正向?qū)嵤?，通過對學(xué)習(xí)成果進(jìn)行多元評價從而達(dá)成課程教學(xué)目標(biāo)。

2.OBE教學(xué)實(shí)施

OBE教學(xué)實(shí)施是在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺支持下，以學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向，采用OBE理念下的PBL（Problem-Based Learning，基于問題的學(xué)習(xí)）教學(xué)模式[5-7]，正向?qū)嵤┙虒W(xué)內(nèi)容，建立多元評價體系。PBL教學(xué)法是基于問題、以學(xué)生為主體的教學(xué)模式，OBE理念下的PBL教學(xué)法是通過教師將課程學(xué)習(xí)目標(biāo)由淺入深地分解、融入到有意義的、真實(shí)的問題中，使學(xué)習(xí)置于問題情境中，通過讓學(xué)生以小組合作或個人的形式共同解決有意義的、真實(shí)的問題，來學(xué)習(xí)隱藏于問題背后的知識，是一種培養(yǎng)解決問題能力的教學(xué)模式。由“以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)”組成學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)協(xié)同完成“提出問題、小組討論、成果展示、多元評價和總結(jié)反思”等階段的各類學(xué)習(xí)任務(wù)。

在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性將被充分調(diào)動，學(xué)生會主動通過查閱學(xué)習(xí)資料、分析問題、解決問題從而加深對知識的理解，并通過實(shí)踐內(nèi)化知識。這種學(xué)習(xí)方式能提高學(xué)生自學(xué)的能力，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作和創(chuàng)新能力。傳統(tǒng)的以內(nèi)容為主的教學(xué)模式則是以教材為中心，以教師為主體，造成課堂上“教材怎么說、教師怎么講、學(xué)生怎么聽”的被動學(xué)習(xí)和學(xué)習(xí)積極性不高的局面;個體學(xué)習(xí)能力與興趣的差異性形成“跟不上、學(xué)不飽”的學(xué)習(xí)兩極分化的問題;學(xué)習(xí)評價以終結(jié)性評價為主，評價結(jié)果主要體現(xiàn)教師的教學(xué)效果。

三、基于OBE理念的《程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)與實(shí)踐

本研究基于OBE理念的“以成果為導(dǎo)向，反向設(shè)計(jì)、正向?qū)嵤钡闹笇?dǎo)思想，反向設(shè)計(jì)《程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)結(jié)構(gòu)。在程序設(shè)計(jì)類教學(xué)輔助教學(xué)平臺（Programming Teaching Assistant，簡稱PTA）的支持下，借鑒軟件項(xiàng)目的敏捷開發(fā)流程，正向?qū)嵤┙虒W(xué)內(nèi)容，采用PBL教學(xué)法，實(shí)施“教—學(xué)—做—評—管”的一體化教學(xué)過程，將過程性評價與終結(jié)性評價相結(jié)合，全方位促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提升和課程目標(biāo)的達(dá)成，如圖2所示。

1.《程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》的反向教學(xué)設(shè)計(jì)

《程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程的反向設(shè)計(jì)流程依據(jù)畢業(yè)要求明確課程目標(biāo)，根據(jù)課程目標(biāo)確定具體教學(xué)內(nèi)容，然后將教學(xué)內(nèi)容細(xì)化為教學(xué)模塊，再根據(jù)教學(xué)模塊目標(biāo)確定模塊的教學(xué)單元任務(wù)，形成“課程—模塊—任務(wù)”的課程層次組織結(jié)構(gòu)。

（1）課程目標(biāo)設(shè)定

根據(jù)軟件技術(shù)專業(yè)的開發(fā)崗位任職能力的畢業(yè)要求，該課程的學(xué)習(xí)成果是要求學(xué)生在完成《程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程后，初步具備利用計(jì)算機(jī)分析問題和解決問題的能力。為了實(shí)現(xiàn)該課程的學(xué)習(xí)成果，針對《程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，設(shè)定了本課程的教學(xué)目標(biāo)，如表1所示。在達(dá)成課程目標(biāo)后，學(xué)生應(yīng)具備基本的問題分析、數(shù)據(jù)表達(dá)以及算法描述和編程實(shí)現(xiàn)的能力，同時為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)。

（2）課程內(nèi)容設(shè)置

課程內(nèi)容設(shè)置不再以教材為中心，而是以課程目標(biāo)為導(dǎo)向，將課程目標(biāo)分解到模塊目標(biāo)，由淺入深、層層遞進(jìn)的模塊化形式來重新組織課程教學(xué)內(nèi)容，并以此將《程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》的課程內(nèi)容分解為7個教學(xué)模塊：C語言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)、模塊化程序設(shè)計(jì)、簡單數(shù)據(jù)類型構(gòu)造、復(fù)雜數(shù)據(jù)類型構(gòu)造、數(shù)據(jù)存儲技術(shù)和程序的模塊化結(jié)構(gòu)。學(xué)生的模塊化學(xué)習(xí)過程是一種循序漸進(jìn)的知識與技能積累過程，它是從學(xué)生能解決的簡單任務(wù)開始，并不斷解決后續(xù)模塊中出現(xiàn)的新需求，逐步使學(xué)生具備解決綜合問題的能力。

（3）模塊內(nèi)容設(shè)置

依據(jù)教學(xué)模塊目標(biāo)進(jìn)一步細(xì)化為教學(xué)單元任務(wù)目標(biāo)。以教學(xué)單元任務(wù)目標(biāo)為導(dǎo)向，由基礎(chǔ)到應(yīng)用、層層遞進(jìn)的方式設(shè)置模塊教學(xué)單元任務(wù)，并以此將教學(xué)模塊細(xì)化為若干個教學(xué)單元任務(wù)。

以“模塊化程序設(shè)計(jì)模塊”為例，該模塊被細(xì)化為：模塊化程序設(shè)計(jì)思想、函數(shù)定義、函數(shù)調(diào)用、函數(shù)原型與聲明、函數(shù)的嵌套調(diào)用、變量的作用域、函數(shù)與指針以及庫函數(shù)的學(xué)習(xí)目標(biāo)，并以此設(shè)置不同難度的教學(xué)單元任務(wù)。這種從基礎(chǔ)到應(yīng)用層層遞進(jìn)的教學(xué)任務(wù)設(shè)置不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且在不斷分析新問題、解決新問題的過程中，使學(xué)生更容易內(nèi)化已有知識并形成新的知識體系，提高編程實(shí)踐能力。

（4）學(xué)習(xí)評價設(shè)置

根據(jù)《程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)特點(diǎn)，該課程的學(xué)習(xí)評價采用過程性評價與終結(jié)性評價相結(jié)合的方式，并摒棄了傳統(tǒng)的以筆試為主的終結(jié)性評價形式。學(xué)生提交任務(wù)代碼到PTA平臺，PTA平臺實(shí)時給出任務(wù)的評判結(jié)果，評判結(jié)果作為學(xué)生的過程性評價，學(xué)生在反饋中不斷獲得積極的自我成就感，進(jìn)而促進(jìn)課程預(yù)期學(xué)習(xí)成果的達(dá)成。

根據(jù)PTA平臺統(tǒng)計(jì)分析功能中的反饋信息，教師不斷調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和方法，并以此為依據(jù)在課堂中引導(dǎo)學(xué)生共同解決任務(wù)完成過程中出現(xiàn)的各類問題，形成課程實(shí)時閉環(huán)的教學(xué)反饋機(jī)制。學(xué)生的終結(jié)性評價將作為下一輪課程教學(xué)改進(jìn)的依據(jù)。

2.《程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》的教學(xué)實(shí)施

《程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，學(xué)生必須通過大量的編程訓(xùn)練在實(shí)踐中培養(yǎng)程序設(shè)計(jì)能力，并逐步理解和掌握程序設(shè)計(jì)思想和方法。因此，教學(xué)場所選擇具有互聯(lián)網(wǎng)連接條件的機(jī)房，依托PTA平臺，采用PBL教學(xué)法，實(shí)施“教—學(xué)—做—評—管”的一體化教學(xué)過程，通過線上與線下學(xué)習(xí)相結(jié)合、過程性考核與終結(jié)性考核相結(jié)合等多種教學(xué)手段，共同促進(jìn)課堂教學(xué)質(zhì)量的提升和課程教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成。

（1）PTA平臺與課程內(nèi)容部署

PTA平臺由浙江大學(xué)牽頭聯(lián)合547所高校的3373位教師共同建設(shè)，并由杭州百騰教育科技有限公司負(fù)責(zé)運(yùn)營[8]，共有140多萬用戶。該平臺除了實(shí)時在線判題功能外，還有班級與學(xué)生管理、題目管理、題目分配管理、考試與監(jiān)考、代碼分析、代碼查重和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析等功能。PTA平臺的判題功能模塊能給學(xué)生提供實(shí)時的評判結(jié)果信息，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析功能模塊還能給教師提供針對班級、學(xué)生、題目、代碼重復(fù)率等維度的分析信息。

《程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程通過OBE理念下的反向教學(xué)設(shè)計(jì)已經(jīng)完成了“課程—模塊—任務(wù)”教學(xué)內(nèi)容設(shè)置工作。在課程實(shí)施之前，《程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程內(nèi)容將以“教學(xué)模塊—教學(xué)單元題目集—題目”的組織形式被部署在PTA平臺。具體部署過程如下：在PTA平臺上，首先建立各教學(xué)模塊的標(biāo)簽，接著在教學(xué)模塊標(biāo)簽下建立各教學(xué)單元題目集，最后在教學(xué)單元題目集下面添加題目。

以“模塊化程序設(shè)計(jì)模塊”在PTA平臺上的部署為例，首先建立“模塊化程序設(shè)計(jì)模塊”分類標(biāo)簽，接著在“模塊化程序設(shè)計(jì)模塊”分類標(biāo)簽下分別建立“函數(shù)定義、函數(shù)調(diào)用、函數(shù)與指針以及庫函數(shù)”的教學(xué)單元的題目集，然后在教學(xué)單元的題目集中添加題目，其中函數(shù)定義教學(xué)單元題目集的設(shè)置，如圖3所示。這樣就完成了《程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》的課程內(nèi)容在PTA平臺上的部署工作，同時也完成了在PBL教學(xué)法中各教學(xué)單元問題情景的創(chuàng)設(shè)工作。

（2）“教—學(xué)-做-評-管”的一體化教學(xué)過程

依托PTA平臺，《程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程采用“教—學(xué)—做—評—管”的一體化教學(xué)體系過程，如圖 2 所示。PTA平臺主要負(fù)責(zé)管理與分析整個教學(xué)實(shí)施情況。具體的實(shí)施過程如下：

在課前，學(xué)生根據(jù)教學(xué)單元學(xué)習(xí)目標(biāo)完成在中國大學(xué)MOOC網(wǎng)上課程的教學(xué)單元視頻內(nèi)容的學(xué)習(xí)，隨后在PTA平臺上完成教師發(fā)布的教學(xué)單元的實(shí)驗(yàn)題目。

在課中，教師根據(jù)PTA的任務(wù)完成情況統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，選擇合適的小組分別負(fù)責(zé)講解已完成的題目和成果展示，讓其余學(xué)生討論提問，教師引導(dǎo)學(xué)生自主思考，并在不同小組間開展討論和總結(jié)。同時，教師要時刻把控課堂學(xué)習(xí)節(jié)奏;要讓學(xué)生的注意點(diǎn)始終集中到教學(xué)主題上不要跑題;要注意保護(hù)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性;要善于傾聽學(xué)生的各種想法，鼓勵學(xué)生多思考，敢于提出疑問;要讓學(xué)生在解決問題時學(xué)習(xí)知識和培養(yǎng)洞察力。在問題討論結(jié)束時，教師要對所討論的問題進(jìn)行點(diǎn)評與總結(jié)，使學(xué)生所學(xué)知識得到梳理，并進(jìn)一步指導(dǎo)學(xué)生在PTA完成練習(xí)題目。在學(xué)生編程還沒有入門的時候，學(xué)生程序設(shè)計(jì)的實(shí)踐編程能力是通過循序漸進(jìn)的“模仿、改寫、編寫”的方式來培養(yǎng)達(dá)成的，教師則是學(xué)生的主要模仿對象，因此，教師的示范作用非常關(guān)鍵和重要。根據(jù)PTA平臺的反饋信息，教師選擇典型題目，在問題的分析、問題解決思路的提出、開發(fā)工具的使用、程序編碼流程、編碼風(fēng)格、程序編碼實(shí)現(xiàn)和程序調(diào)試技巧應(yīng)用的每個步驟上，給學(xué)生進(jìn)行持續(xù)示范與指導(dǎo)，直至各小組基本掌握為止。

在課后，學(xué)生要繼續(xù)完成PTA平臺上教師發(fā)布的作業(yè)題目，鞏固自己所學(xué)知識和增強(qiáng)編程實(shí)踐能力。每個教學(xué)單元任務(wù)完成后，在PTA平臺上都安排一次約45分鐘的教學(xué)單元測試。這樣從課前、課中、課后PTA實(shí)時測評結(jié)果的過程性評價，驅(qū)動并形成了課程教學(xué)的閉環(huán)反饋機(jī)制。

《程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程的期末考試摒棄了傳統(tǒng)以筆試為主的形式，在PTA的監(jiān)考系統(tǒng)支持下，考察學(xué)生的問題解決能力和編程實(shí)踐能力。課程考核評價則是由學(xué)生的課堂討論情況、實(shí)驗(yàn)成績、作業(yè)成績、單元測試成績和期末成績決定，各項(xiàng)成績占比如表2所示，課程的考核評價結(jié)果將作為下一輪課程教學(xué)迭代改進(jìn)的依據(jù)。

四、實(shí)施效果

我校2019級軟件技術(shù)專業(yè)共有6個教學(xué)班級，有學(xué)生249人，在2019—2020學(xué)年第一學(xué)期都開設(shè)了《程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程（16周，每周6課時）。為進(jìn)行《程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程改革研究，將軟件1班和2班作為實(shí)驗(yàn)班，軟件3至6班作為對照班級。課改實(shí)施效果從學(xué)生的期末考試成績和調(diào)查問卷數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，其中期末測試成績對比如表3所示。期末測試成績的數(shù)據(jù)對比顯示，實(shí)驗(yàn)班要明顯好于對照班級的學(xué)生學(xué)習(xí)成效。

在課程結(jié)束后，學(xué)生通過手機(jī)填寫“金數(shù)據(jù)”平臺的課程學(xué)習(xí)調(diào)查問卷，共獲得有效調(diào)查問卷樣本240份。實(shí)驗(yàn)班級與對照班級調(diào)查問卷的數(shù)據(jù)對比，如表4所示。調(diào)查問卷的數(shù)據(jù)對比顯示，實(shí)驗(yàn)班比對照班的學(xué)生在學(xué)習(xí)主動性上更為主動，解決問題與分析問題的能力更強(qiáng)，對教學(xué)滿意度更高。

五、結(jié)束語

本研究基于OBE 理念的《程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革，以學(xué)生為主體，反向設(shè)計(jì)了課程教學(xué)內(nèi)容，以PTA平臺為依托，實(shí)施了“教—學(xué)—做—評—管”的一體化教學(xué)過程，在教學(xué)中實(shí)施了 PBL 教學(xué)法，將過程性評價與終結(jié)性評價相結(jié)合，客觀評價了教師的教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)成效。實(shí)踐結(jié)果表明：基于OBE的課改切實(shí)激發(fā)了學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性，增強(qiáng)了學(xué)生分析問題、解決問題的能力以及程序編程與調(diào)試能力，有效地提升了課堂教學(xué)效果，促進(jìn)了《程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成。

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（編輯：李曉萍）