新工科背景下基于OBE的計(jì)算思維導(dǎo)論教學(xué)改革研究

張玉

摘要：新工科背景下，大學(xué)計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課程的教學(xué)核心是培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力。本文分析了計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)必修課程存在的問題，提出在《計(jì)算思維導(dǎo)論》課程教學(xué)過程中引入聚焦學(xué)生素質(zhì)、知識、能力全面發(fā)展的OBE教學(xué)理念的課程改革方案。研究表明，引入OBE理念的計(jì)算思維課程教學(xué)改革，對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、自主學(xué)習(xí)與終身學(xué)習(xí)意識有明顯的促進(jìn)作用，提升了學(xué)生運(yùn)用計(jì)算思維解決工程實(shí)際問題的能力。

關(guān)鍵詞：OBE;計(jì)算思維;教學(xué)理念;教學(xué)改革;能力

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）09-0159-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Research on the Teaching Reform of Introduction to Computational Thinking Course based on OBE

ZHANG Yu

（School of Computer Science and Engineering， Anhui University of Science and Technology， Huainan 232001， China）

Abstract： Under the background of new engineering， the core of the teaching of university computer public foundation course is to cultivate students' computational thinking ability. This paper analyzes the problems existing in the compulsory course of computer public foundation， and puts forward a curriculum reform plan that introduces the OBE teaching concept focusing on the all-round development of students' quality， knowledge and ability in the teaching process of "Introduction to Computational Thinking". The research shows that the teaching reform of computational thinking course introduced by OBE has an obvious promoting effect on cultivating students' innovative thinking， independent learning and lifelong learning consciousness， and improves students' ability to solve practical engineering problems by using computational thinking.

Key words： OBE; computational thinking; teaching concept; teaching reform; ability

《計(jì)算思維導(dǎo)論》是計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)必修課程，通常在非計(jì)算機(jī)專業(yè)大一新生中開設(shè)，其在高校計(jì)算機(jī)教育中覆蓋面是最大的，也是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的一門關(guān)鍵課程，對學(xué)生綜合素質(zhì)提升、創(chuàng)新能力培養(yǎng)有著至關(guān)重要的基礎(chǔ)鋪墊作用。

計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課程從開始設(shè)置到發(fā)展至今經(jīng)歷了一系列的改革與變化，長期存在著課程設(shè)置重復(fù)，重技術(shù)應(yīng)用、輕“思維教育”，對專業(yè)課和后續(xù)課程的支撐力不足，學(xué)生普遍缺乏計(jì)算思維能力，綜合能力和創(chuàng)新能力不足等問題。如何解決大學(xué)計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課程改革中計(jì)算思維能力培養(yǎng)“落地”難的問題，如何培養(yǎng)出具有扎實(shí)理論知識和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)綜合人才，是擺在大學(xué)計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課程教學(xué)工作者面前的一項(xiàng)艱巨而又繁重的任務(wù)。

為了適應(yīng)新工科建設(shè)要求，在教學(xué)中引入OBE教育理論，對《計(jì)算思維導(dǎo)論》課程進(jìn)行了教學(xué)改革研究。

1 OBE教育理念概述和國內(nèi)現(xiàn)狀

1981年美國學(xué)者William G.Spady率先提出“Outcome-Based Education”一詞，并在美國的學(xué)校中實(shí)施，到了1994年其在《基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出的教育模式：爭議與答案》一書中對OBE的含義進(jìn)行了解釋：“在一個教育系統(tǒng)中，必須明確焦點(diǎn)問題是所有學(xué)生在學(xué)習(xí)過程結(jié)束后能真正掌握什么知識和技能，實(shí)際能力如何，能勝任什么”。這意味著擁有一個成果導(dǎo)向的教育系統(tǒng)的關(guān)鍵一是開發(fā)一套清晰的學(xué)習(xí)成果，讓系統(tǒng)的所有組成部分都能圍繞這些成果展開工作;二是在系統(tǒng)內(nèi)建立條件和機(jī)會，讓所有學(xué)生能夠并鼓勵他們?nèi)〉眠@些基本成果。

近年來，成果導(dǎo)向教育模式之所以越來越得到國內(nèi)各大高校的認(rèn)同，基于OBE教育模式的課程及一系列改革之所以在國內(nèi)的高校得到了廣泛推廣和實(shí)踐，源于其注重學(xué)生學(xué)習(xí)后獲得的知識和技能水平，真正聚焦“學(xué)以致用”。這與“新工科”背景下高等教育改革的根本目的是培養(yǎng)更多擁有綜合知識，專業(yè)技能熟練且具有“雙創(chuàng)”意識的學(xué)習(xí)者高度統(tǒng)一。

2 基于OBE理念的《計(jì)算思維導(dǎo)論》課程改革

教育部高等學(xué)校大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會于2015年11月推出《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求》，確立了推進(jìn)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革的總體目標(biāo)，即計(jì)算思維能力的培養(yǎng)將成為今后大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的新常態(tài)。2017年2月，教育部高教司發(fā)布了新工科研究與實(shí)踐的文件，未來工作將是圍繞工程教育改革的新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式、新質(zhì)量、新體系開展。新工科背景下的需求是計(jì)算思維，新工科核心思維是計(jì)算思維，計(jì)算思維能力的培養(yǎng)是目前計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)的核心任務(wù)，新一輪改革勢在必行。

2.1探索教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法改革，提高教學(xué)質(zhì)量

在教學(xué)內(nèi)容上需要滿足計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課程新的教學(xué)目標(biāo)和要求，以及兼顧本科生擬定研究方向的需要，貫穿《計(jì)算思維導(dǎo)論》課程寬基礎(chǔ)、重計(jì)算思維能力培養(yǎng)的理念。采用OBE理念就需要教師事先明晰學(xué)生能夠達(dá)到的學(xué)習(xí)效果，劃分好課程內(nèi)容后要經(jīng)過多次梳理，理清組織脈絡(luò)，對理解起來較困難的部分概念問題案例化、通俗化。

在教學(xué)方法上采用多樣化的“智慧教學(xué)”方法，用MOOC解決課程創(chuàng)新問題，是推動大學(xué)教育供給側(cè)改革的重要引擎。MOOC+SPOCs既能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模，又能實(shí)現(xiàn)分層次差異化教學(xué)，是解決教育發(fā)展不均衡問題的重要途徑，而翻轉(zhuǎn)課堂則可以解決學(xué)習(xí)效果提升難問題。這些教學(xué)方法的使用，是解決實(shí)體課堂系列矛盾的重要手段。考慮到計(jì)算思維有些概念比較抽象、晦澀難懂，采用抽象知識內(nèi)容多媒體表示，通過動畫和視頻演示抽象的概念、算法和過程，便于學(xué)生理解，便于老師講授。借力多樣化的教學(xué)方法可將本課程的教學(xué)在時間和空間上進(jìn)行最大限度的延展，系統(tǒng)化實(shí)施教育供給側(cè)改革，落實(shí)“以學(xué)生為中心”的教育理念。借助MOOC、SPOC、微課、翻轉(zhuǎn)課堂及學(xué)習(xí)通等先進(jìn)教學(xué)手段及工具，徹底跳出“三尺講臺”的小圈子，打造“時刻可學(xué)習(xí)”的時空環(huán)境。這將意味著不同專業(yè)、不同學(xué)習(xí)能效的學(xué)生可以用不同的時間及空間、通過多種途徑和方式，最終達(dá)到完成學(xué)習(xí)目標(biāo)，獲取學(xué)習(xí)成果的效果。

2.2創(chuàng)建和完善課程體系結(jié)構(gòu)，促進(jìn)教學(xué)改革的實(shí)施

經(jīng)過探索和實(shí)踐，不斷總結(jié)和提煉，創(chuàng)建完備的《計(jì)算思維導(dǎo)論》課程體系。在理論教學(xué)中，要使課程內(nèi)容能反映計(jì)算思維理論發(fā)展的特點(diǎn)和最新發(fā)展趨勢，并體現(xiàn)現(xiàn)代教育的優(yōu)勢和規(guī)律，兼顧經(jīng)典與現(xiàn)代的關(guān)系，適應(yīng)新工科建設(shè)需求。圍繞計(jì)算思維意識、方法和能力這三個層次，研究更加合理的立體化的課程體系，以更好地培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、溝通能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、開拓創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力等綜合素質(zhì)。

2.3建設(shè)全方位立體化信息教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力

組織課題組骨干老師對“計(jì)算思維”從概念到內(nèi)容進(jìn)行深入研究，建設(shè)全方位立體化的教學(xué)資源——教材、多媒體和網(wǎng)絡(luò)課件。開發(fā)能適應(yīng)課堂教學(xué)的PPT和多媒體教學(xué)軟件;為便于學(xué)生學(xué)習(xí)，組織教師開發(fā)適于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和學(xué)生自主學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)錄像和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)軟件。建設(shè)內(nèi)容豐富的、開放共享、動態(tài)更新的課程教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺。

引導(dǎo)學(xué)生意識到知識信息獲得的多渠道性，尊重學(xué)生不同的認(rèn)知方式，鼓勵學(xué)生的發(fā)散式思維，重視學(xué)生的自主和主動學(xué)習(xí)及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，真正做到“以學(xué)生為中心”。

2.4 建立新的成果評價方法

成果評價方式要改變以往的橫向比對方式，側(cè)重學(xué)生達(dá)成的學(xué)習(xí)成果和自我的進(jìn)步，鼓勵學(xué)生的創(chuàng)新性思維，倡導(dǎo)學(xué)生研究性學(xué)習(xí)，并加強(qiáng)學(xué)生的主動思考能力和課堂參與程度，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，以更好地提高教學(xué)效果。

3 結(jié)束語

將OBE理念引入《計(jì)算思維導(dǎo)論》課程進(jìn)行教學(xué)改革研究，提出新的、行之有效的改革措施和實(shí)施方法，變傳統(tǒng)教學(xué)的“授人以魚，暫時飽腹”為“授人以漁，長久受益”。在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)管理等方面遵循OBE理念，聚焦學(xué)生的學(xué)習(xí)成果產(chǎn)出;將產(chǎn)出成果進(jìn)行反推，得到最適合每位學(xué)生的教學(xué)過程，形成促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，提高教學(xué)質(zhì)量的良性循環(huán)。

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【通聯(lián)編輯：王力】