“新工科”背景下構建OBE理念的Python程序設計教學研究與實踐

聶轟

摘要：本文結合非計算機專業的程序課程教學體系，結合新工科背景下對人才的需求，促進學生全面發展，利用OBE教學理念融入Python課程教學過程的各個環節，來培養非計算機專業學生自主學習程序的能力以及激發學生的學習程序的積極性，最終達到較好的教學效果。

關鍵詞：新工科;OBE;Python

1引言

2017年，教育部提出了“新工科”的研究工作，針對新技術和新產業，以及新型工科人才的培養做出了教育改革。“新工科”的概念是號召讓教育“回歸工程”，“再造工程”，實際就是促進和培養學生的實踐動手能力，計算機程序設計的學習不僅可以提高學生的思維習慣和能力，更能促使學生掌握計算機技能解決專業問題。OBE教育模式是“成果為導向教育”的簡稱，它的教育理念旨在明確學生的學習目的和學習時機，根據預期達成的目的和要求，對與之相關的教學活動進行針對性的設計。教學過程由教師為中心轉變學生為主體，學生反客為主，在教師的有效引導下學習課程的模式。隨著國內教育理念的不斷創新，有越來越多的學者專家開始了相關領域的探索研究，并且在程序設計教學中有一定數量的成果已經生成和應用。本文則是探索新工科背景下，通過將OBE教育模式應用于高等院校非計算機專業Python程序設計教學活動中，并根據教學要達到的效果建立起高等院校的Python程序設計課程的教學設計模型，對教學預期目標的實現形成有力保證。同時針對性的措施和方案相關的反向設計將用于教學過程中，使學生的學習程序效率得到提高、優勢得到發揮，積極性和主動性以及創造性得以充分調動，最終提升學生利用Python程序語言解決實際問題的能力。

2 基于OBE的教育理念的Python課程的教學模式

2.1確定學習成果

以學生為主體的成果導向教育，需要明確學習目的，比如可以先給學生展示需要完成的程序項目成果，讓學生知道明確了解學完這個課程會達到什么樣的水平，做出什么樣的效果，增強學生學習程序的興趣和信心，程序設計作品可以是歷屆學長的優秀作品，也可以是優秀小組項目的成果等。

2.2構建課程目標

學習成果要達到一定效果離不開課程目標的構建。新工科建設下人才培養的特點是促進學生的實踐和創新能力，協調當前需求與長遠需求，結合多樣性需求與個性化需求，整合創新創業能力與跨界能力是構建基于OBE的教育理念的Python課程培養目標和教學目標設定的關鍵，Python程序教學是實踐性很強的課程，必須強化理論和實踐的緊密結合，通過課程目標需要完成以下幾點：

1）能夠使用Python程序語言掌握基本的編寫代碼、調試代碼的能力;

2）促使學生培養一定的計算思維能力;

3）能夠在小組團隊任務過程中發揮領導、協作、溝通能力;

4）能夠通過查找文獻、使用在線資源等不斷學習提升自身綜合學習能力。

2.3構建課程知識體系以及教學案例內容設計

Python 程序設計作為一門非計算機專業學生的編程基礎課程，絕大部分的學生并沒有正式接觸編程相關的知識，根據以往的程序課程教學現狀以及OBE教育理念融合，并結合新工科背景下獨立學院非計算機專業學生自身的學習特點，本課題根據課程學習目標，知識體系主要劃分成三個部分。

第一部分：邂逅 Python 語言，包含介紹 Python 基礎知識，簡單程序代碼的編寫，類型和字符串處理、程序基本控制結構。

第二部分：Python 語言更深入的學習，包含函數、代碼復用、模塊化設計等。

第三部分：Python 程序高級應用，包含數據處理、分析與展示、網絡爬蟲自動化等。

基于OBE理念的教學模式，就是以學生自主學習為中心，明確學習目的，Python語言的教學內容和教學大綱必須摒棄以往程序教學的順序，不著重講解語法知識，而是從在教學過程中可以依照教學內容和信息化時代學生的興趣特點精心選取并設計有趣和有用的典型案例穿插其中，最終達到提高教學效果，激發學生的自主創造力的作用。

2.4多元化的教學方法改革

改變傳統的“以教師為主，學生為輔”的教學改革方法，采取屏幕互動的智慧教室環境教學、構建基于網絡環境的SPOC平臺等混合式教學方法。

1）釆取可以屏幕互動的智慧電子教室環境教學，作為一門實踐性強的課程，傳統的理論課放在多媒體課堂由教師主講，實驗課去機房練習，容易讓學生把理論和實踐分成兩個獨立的部分，教學和實踐效果不佳。因此將授課地點和實驗地點均安排到既擁有多媒體投影也擁有智慧電子教室軟件配置好的機房，教師可以更完美的利用智慧教室軟件的屏幕直播、文件收發、屏幕監控等與學生進行互動，屏幕錄屏的視頻文件也可以作為常態化的教學微課視頻資源。

2）打破以教為主的傳輸型教學，改成混合式教學，一方面可以利用大數據下的網絡環境學習，比如國內也有很多MOOC在線平臺都有不錯的Python課程資源，教師可以推薦學生根據自身情況自主學習。另一方面教師也可以利用當前網絡化的教學環境，根據自己所帶班級的培養目標搭建SPOC（小規模限制性在線課程）平臺，創建包含教學案例實例、教學PPT、教學大綱、教學設計、教學反思、微課、在線輔導和測試等教學資源庫。精心構建課前、課中、課后三環節，課前，教師可以在SPOC平臺上提前公布每周學習內容，推送本周相關知識點學習視頻，課件或知識點測試題目和思考的問題，課中可以根據學生的視頻學習情況以及文檔閱讀情況反饋來調整教學內容以及進度安排，課后可以通過在平臺上推送的在線測試題目、程序應用等來評估學生的學習成果。通過后臺數據分析，也可以繼續針對不同層次學生的學習目標，引導學生采取個性化學習策略，學生也能查自己的形成性評價，獲取專屬的學案及其個性化學習資料，對學習進行進一步反思。