基于預期學習產出理論的電子信息類大學生計算思維能力培養研究

吳君鵬

摘 要：計算思維是指最具有基礎性和長期性的思維。電子信息類專業學生的計算思維能力培養在其個人發展過程中具有重要的作用和意義，并且能夠對學習產出的教育模式也有較為深刻的理解，該文把學習產出和計算思維能力的培養進行有機的結合，探討了在這種教學模式下的相關教學內容、教學手段以及考核方式的改革方法。

關鍵詞：預期學習產出（Outcome-Based Education） 學習產出 計算思維能力 學科思維能力

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）11（a）-0218-02

電子信息類專業學生的計算思維能力培養在其個人發展過程中具有重要意義。該文在文獻分析與實例總結的基礎上，將學習產出和計算思維能力的培養進行有機的結合，探討在這種教學模式下的相關教學內容、教學手段以及考核方式的改革方法。

1 計算思維能力

21世紀初美國卡內基·梅隆大學周以真教授首次提出了Computational Thinking，即計算思維，清華大學孫家廣院士也強調計算思維是具有基礎性和長期性的思想。近幾年，計算思維的重要性隨著計算技術及其功能的迅猛發展而日益凸顯，因此，很多學者就計算思維的議題進行了大量的相關研究。計算思維能力是指人們運用計算思維方法進行思考的能力，不同于數學思維，計算思維蘊含著一整套解決一般問題的方法與技術。不同的人才未來將面對不同的問題空間，決定了他們對計算思維能力不同的要求。具有計算思維能力是指人們根據自己具體工作和生活的需要，在不同的層面上具有利用這種思維能力去解決具體問題（蔣宗禮，2013）。

2 學習產出概述研究

自20世紀90年代以來，受科學教育快速發展的影響，工程教育強調基礎理論對培養工程人才的重要作用，從而理論教學的學時在高校授課計劃中顯著增加；2000年至今，隨著大工程觀理念的不斷深化，國內外針對理論教學與實踐教學之間的關系進行反思與調整，如，21世紀初，PBL、CDIO等先進教育模式的引入和卓越工程師教育培養計劃，旨在培養學生相關專業的學科思維能力；2010年后，隨著工程教育政策的價值觀念轉向工具本位與人本位結合，強調要充分發揮學生的主動性，強化項目引導和宏觀調控以提高工程教育質量為目標。

“學習產出/成果導向”為導向的OBE教育模式，遵循回溯式設計原則、以預期學習產出為中心來組織課程設計、實踐內容與學生能力培養（顧佩華，2014）。OBE教育理念把教學目標、課程、學生實踐與能力培養有機聯系在一起。其教育模式主要有4個步驟定義：學習產出、 實現學習產出、評估學習產出、和使用學習產出。OBE教育模式本質思想以學生學科思維能力發展為本，側重發展學生解釋新問題的高階推理能力。

3 研究實例述評與電子信息類大學生計算思維能力培養研究

基于OBE教育模式最早出現于美國和澳大利亞教育改革。目前，國內的汕頭大學，針對工程教育認證的發展趨勢，將OBE理論和工程教育進行很好的融合，在課程計劃、師資、教學方法、教學評價各個層面引入OBE模式，并取得了良好的成效。香港部分高校都積極展開了OBE理論的教學模式并展現了OBE教學模式的優越之處。

電子信息類專業作為工科院校的傳統專業，其專業知識體系涵蓋了電子技術，計算機技術，信號和信息處理技術等專業知識，其中對計算機技術的要求僅次于計算機科學和技術專業的培養要求，因此，對計算思維能力的培養對于專業知識的進一步學習使至關重要的。該課題探討了基于OBE教學模式下，在面向學科思維的教學過程中繼承學科知識、技術工具等課程基礎，關注電子信息類本科學生其學科內在的思維發展，即計算思維能力的培養，設計適宜的課程教育結構來保證學生達到教學預期目標。主要內容包括以下幾個方面。

（1）確定預期學習成果與學科思維能力培養的關聯性研究。明確本專業的特色和定位，建立電子信息類專業核心課程教學環節各要素與OBE模式之間的匹配映射關系，預設實施OBE教學模式所要實現的預期學習產出。加強電子信息類專業本科生的計算思維能力的培養，強調的運用基礎概念去解決問題，其本質是抽象和自動化的過程。在教學過程中，強化計算思維能力的培養，對于培養高素質的電子信息類人才尤為重要。因此，在OBE教育理念下，探討學科思維能力的培養具有重要實際意義。

（2）確定基于OBE模式的教學策略和教學方法?；贠BE模式的教學理念，依據學生的學習進程進行階段劃分，并確定出每個劃分階段的學習目標與內容，學習內容隨著學習目標設定由初級到高級，每個子項目都設置相應的成果展示或學習總結，并讓學生完成子項目的設計思路、設計方案和實踐環節；構建與計算思維能力發展相匹配的課程體系與具體教學實施措施。依據課程體系與計算思維能力發展的階段性映射關系，逐步引導學生完成課程體系每個階段的學習，使學生具備預期的學習成果，并具有一定的能力結構。

（3）多目標考核與評估。根據OBE理論模式所提供可觀測目標體系標準，考察學生知識掌握、計算思維能力培養情況，包括形成性考核與終結性考核結合；進行學習歷程檔案，以平時成績與卷面成績按照一定的比例構成的最終成績評價，學生學習效果的考核方式以項目驅動的教學方法及以成果導向進行評估。不同實踐過程完成后，對大學生作品進行測評及答辯等方式的記錄。在開展考核與評估過程中，對于學習輸出的具體的量化指標。通過這些指標反饋回教學過程，實現教和學的閉環互動過程

4 結論

基于OBE理論的教學模式，在教學過程中有利于調動學生學習主動性，不僅要讓學生掌握電子信息類課程體系的基礎知識，更重要的是以學生為教學主體，將課程教學與專業實踐應用相結合，在實踐環節中逐步掌握知識體系的思想和方法，培養解決問題的思維習慣和能力，提高電子信息類課程的教學質量和人才培養質量。

參考文獻

[1] 鄧磊，姜學鋒，劉君瑞.實施專業融合，提升理工科學生的計算思維能力[J].工業和信息化教育，2013（6）：15，37-41.

[2] 劉道文.高校非計算機專業計算思維能力培養策略研究與實踐[J].計算機教育，2013（13）：39-43.

[3] 王移芝，金一，周圍.基于“計算思維”能力培養的教學改革探索與實踐[J].中國大學教學，2014（3）：49-53.

[4] 林旺，孫洪濤.基于軟件應用的計算思維能力培養教學設計[J].中國電化教育，2014（11）：122-127.

[5] 黨向盈.“卓越計劃”背景下程序設計課程走向工程能力和創新能力培養模式研究[J].科技信息，2011（35）：266，334.

[6] 蔣宗禮.計算思維之我見[J].中國大學教學，2013（9）：5-10.

[7] 顧佩華，胡文龍，林鵬，等.基于“學習產出”（OBE）的工程教育模式——汕頭大學的實踐與探索[J].高等工程教育研究，2014（1）：27-37.

[8] 顧佩華，沈民奮，李升平，等.從CDIO到EIP-CDIO——汕頭大學工程教育與人才培養模式探索[J].高等工程教育研究，2008（1）：12-20.