基于成果導向的程序設計類課程建設

張蕾，李艷梅，周文科，崔娟娟

摘? 要： 針對程序設計類課程存在的共性問題，以“Java程序設計”課程為例，提出了基于成果導向教育理念的課程教學改革。根據學生培養目標和畢業要求，反向設計課程的教學目標;以案例為驅動重新設計教學內容，借助信息技術實施翻轉式課堂教學;以OBE理念構建課程評價體系，為課程后續的持續改進指明方向。實踐證明，相較以往的課程教學，基于成果導向的“Java程序設計”課程，教學效果有了很大的提升。

關鍵詞： 成果導向; Java程序設計; 教學改革; 評價

中圖分類號：G642? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2022）01-113-04

Construction of outcome based programming courses

Zhang Lei， Li Yanmei， Zhou Wenke， Cui Juanjuan

（Guangling College， Yangzhou University， Yangzhou， Jiangsu 225000， China）

Abstract： Aiming at the common problems in programming courses， taking "Java programming" course as an example， this paper puts forward the teaching reform with the concept of outcome based education for the programming courses. The courses' teaching objectives are designed reversely according to students' training goal and graduation requirements; driven by cases， the teaching contents are redesigned to put flipped classroom into effect with the help of information technology; the course evaluation system is constructed with the concept of outcome based education to point out the direction for the subsequent sustainable improvement of the courses. Practice proved that compared with the previous course teaching， the teaching effect of the outcome based "Java programming" course has been greatly improved.

Key words： outcome based; Java programming; teaching reform; evaluation

0 引言

2013年6月，我國被接納為《華盛頓協議》簽約成員。2018年我國教育部發布了《普通高等學校本科專業類教學質量國家標準》，其所遵循“以學生為中心”、“成果導向”和“持續改進”的教育理念。隨著該標準的實施和專業認證的推行，成果導向教育理念在國內得到了廣泛應用。該理念要求教師在教學前對學生畢業時應達到的能力及水平有著清楚的認知，并選擇適宜的教學方法、設計教學過程讓學生達到預期的目標[1]。該理念提倡教學應以學生為中心，根據培養目標和畢業要求反向設計課程教學目標、教學內容、教學方法及教學評價模式等。這樣的教學模式更突出學生在學習中的主體地位，更關注學生學習后所具備的能力，有利于創新型、應用型、復合型人才的培養。

程序設計類課程是計算機專業學習的基石，是培養學生計算思維、程序設計能力、解決復雜工程問題能力的重要途徑。然而，以往的程序設計類課程的教學多拘泥于程序語言本身，缺少對學生科學思維能力的訓練;課程的實踐教學多以糾錯性實驗和驗證性實驗為主，缺少綜合性和設計性內容，實踐教學還停留在淺層教學，不利于學生利用綜合知識解決復雜問題能力的培養[2]。

本文以《Java程序設計》課程為例，以成果導向教育理念為指導思想，反向設計課程的教學目標、教學模式及評價等過程，為解決上述的實際問題提供一些切實可行的方法。

1 成果導向教育對課程的要求

成果導向教育（Outcomes-Based Education，簡稱OBE），是指以學生的產出為目標來進行教學設計和實施，對照學生預期學習成果并持續改進教學過程。該理念強調學生預期學習成果的確定、通過什么方式幫助學生達到預期目標以及達成度的評價[3]。

首先要考慮預期學習成果該如何確定。學習成果的確定要充分考慮國家、社會和行業、用人單位等外部的需求和期望，根據本專業畢業生五年左右應達到的職業和專業成就確定專業人才培養目標，依據培養目標，細化畢業要求，并將畢業要求逐條地落實到具體的每一門課程中[4]。

培養目標（Program Objective，PO）主要包括學生的知識、能力和素質這三個方面。知識結構包含：PO1—自然科學知識，PO2—專業知識。能力結構包含：PO3—獲取知識的能力，PO4—分析問題和解決問題的能力，PO5—團隊合作和組織管理的能力。素質結構包含：PO6—科學文化素養和職業道德，PO7—國際視野和創新精神。

以揚州大學廣陵學院為例，計算機科學與技術專業將培養目標細分為12條畢業要求。Java程序設計課程支撐培養目標PO2、PO4和PO5，支撐四個畢業要求。①GR1（能夠將數學、自然科學、工程基礎和專業知識用于解決計算機及應用領域內的復雜工程問題）的指標點GR1.2：掌握計算機工程基礎知識，了解計算機解決復雜工程問題的基本要求和基本方法。②GR2（能夠應用數學、自然科學和工程科學的基本原理，識別、表達并通過文獻研究分析計算機及應用領域的復雜工程問題，以獲得有效結論）的指標點GR2.2：針對分解后的計算機領域復雜工程問題進行表達和建模。③GR5（能夠針對復雜工程問題，開發、選擇與使用恰當的技術、資源、現代工程工具和信息技術工具，包括對計算機及應用領域復雜工程問題的預測與模擬，并能夠理解其局限性）的指標點GR5.1：了解軟硬件設計與開發、系統設計分析等過程所需要的軟硬件開發環境與工具的最新發展，并掌握不同開發環境與工具的性能、特點和使用方法。④GR9：能夠在涉及多學科交叉的團隊中發揮個體專業特長，并能迅速融合到團隊中，具備團隊協作理念和大局意識。

基于OBE反向設計的理念，根據課程支撐的培養目標和畢業要求，將課程的教學目標確定為：CO1，掌握Java語言的基本概念和語法，了解面向對象的特點，掌握類和對象、繼承、多態、重載、重寫等基本概念、含義和實現方法;CO2，掌握面向對象程序設計方法，熟悉基本的算法，能根據問題正確選擇、組合算法;CO3，搭建開發環境、選擇工具，用Java語言進行軟件開發;CO4，培養計算思維、解決復雜工程問題的能力和創新能力;CO5，增強社會責任意識和表達交流能力，培養吃苦耐勞、團隊協作的精神。

《Java程序設計》課程內容按知識點區別主要分為：CM1，Java系統環境概述;CM2，Java語言基礎知識;CM3，數組;CM4，字符串;CM5，面向對象：CM6，繼承與多態和CM7，高級應用這7個模塊。各模塊內容與課程目標及課程支撐的培養目標、畢業要求之間的關系如表1所示。

2 基于成果導向教學理念的課程教學改革

傳統的《Java程序設計》課程多是以老師講授程序語言語法點為主，學生演練為輔，課程的實驗多是驗證性實驗，難度較低。這樣的課程設計讓學生把更多的精力放在了學習語言本身上，卻忽略了對學生計算思維、程序設計能力和創新意識的培養[5]。為了改善這一現狀，依據課程教學目標，以成果導向教育理念為指導，本課程對教學內容、教學方法及教學模式都進行了一定的改進和創新。

2.1 案例驅動式教學

依據課程的教學目標及支撐的畢業要求，以“程序設計為主線，問題為導向，案例為驅動”為教學設計理念，重新梳理課程的教學內容。將具體的實踐任務與課程理論知識的學習相結合，讓學生在解決實際問題的過程中理解程序設計的思路，從而提升學生的邏輯思維能力和實踐創新能力。Java程序設計課程的內容可以細分為五個部分：基礎語法、面向對象、繼承與多態、網絡編程和數據庫連接，網絡編程和數據庫連接是《Java程序設計》的高級應用部分。具體的內容及案例設計見表2所示。比如在講解數組查找、排序知識點時，將學習情景設定在本班同學學號姓名的查找、課程成績的排序方面，通過熟悉的查找、排序情景讓學生理解數組查找、排序的作用及日常應用。比如，通過實際生活中的動物分類的講解讓學生理解繼承的概念。同時，在講解課程內容時，注重對相關算法、程序設計的講解，在解決問題的過程中讓學生掌握程序設計的一般過程。

2.2 翻轉課堂式教學

翻轉課堂起源于2007年的美國科羅拉多州落基山，是由林地公園高中的兩位化學教師Jon Bergmann和Aaron Sams開創。翻轉課堂是一種教學手段，它借助信息技術手段改變了傳統的教學形式：將知識的學習放在了課堂外，課堂內主要完成知識的內化。在這樣的教學模式中，教師的角色由內容的呈現者轉變為了學習的教練，通過多種方式引導學生成為更好的學習者。Java程序設計課程是程序設計類課程，除了講授語言本身的知識以外，課程教學的重點應該放在訓練學生思維能力、提高學生程序設計能力方面。顯然，知識灌輸式教學是達不到這樣的目標。因此，Java程序設計課程教學采用了翻轉課堂的教學模式。

課前，教師將制作好的教學視頻、課件、教學案例、參考資料等資源上傳到網絡平臺供學生們學習。為了引導學生主動探究、合作交流，在課前的任務中設置了一系列相關的問題及項目，讓學生合作完成。課堂內，教師主要針對課前學習存在的問題及項目與學生進行互動交流，并強化訓練實現對知識的內化。翻轉課堂式教學混合了直接講解與建構主義學習的教學模式，它真正地讓學生成為學習的主體，有效地激發了學生學習的主動性和積極性。

3 OBE達成度計算

培養目標、畢業要求的指標點達成度評價依賴于課程目標的達成度，課程目標的達成度依賴于課程的評價方式[6]。Java程序設計課程的評價主要由期末考試、平時實驗、綜合設計三個方式來衡量，其對應的達成度計算如表3-表5所示。筆者以2021年春學期的Java程序設計課程實踐的數據來說明課程OBE達成度的計算方法。

為了讓學生掌握面向對象程序設計的方法，訓練學生的思維能力，期末考試的試題主要是以程序填涂、程序設計題為主，平時的實驗、綜合設計多是以設計型、綜合型、創新型實驗為主。在各個環節評價的基礎上，可以得出課程達成度評價，并為課程后續的持續改進指明方向。課程達成度評價具體情況見表6。

4 結束語

自從2018年Java程序設計課程進行了基于成果導向理念的教學改革，相較于以往的課程教學，課程的教學效果有了很大的提升，課程的OBE達成度從原來的78%上升到了85%以上，學生的實踐能力得到了很大的提升。將成果導向教育理念應用于程序設計類課程有利于調動學生的積極性，讓學生真正地成為學習的主人，極大地提高了學生的自主學習能力和實踐創新能力。

參考文獻（References）：

[1] Spady G. Outcome-based education critical issues and answer[M].Arlington Virginia： American Association of School Administrators，1994：1-25

[2] 盧瑾，任宏亮.OBE理念下程序設計實驗教學體系改革探索[J].計算機教育，2020（7）：157-161

[3] 王金旭，朱正偉，李茂國.成果導向：從認證理念到教學模式[J].中國大學教學，2017（6）：77-82

[4] 李志義.解析工程教育專業認證的成果導向理念[J].中國高等教育，2014，17：7-10

[5] 于延，李英梅.基于PBL和OBE融合的程序設計實驗金課建設研究——以高級語言程序設計實驗課程為例[J].計算機教育，2020（3）：43-47

[6] 吳勁，周帆，王瑞錦，等.OBE模式下的程序設計與算法基礎課程改革探索[J].計算機教育，2019（11）：86-90