基于OBE理念的C語言程序設計課程教學改革研究

蘭聰花　龔成瑩

摘要：針對傳統的C語言程序設計課程中存在的一些問題，文章提出基于OBE教學理念，以學生為中心，成果為導向，重新設計C語言程序設計課程的教學活動，采用“多資源整合，雙項目并行”重構教學內容，創新教學方法，改進課程考核評價方式，突出“過程+能力”評價，結合雨課堂、開物·云課堂等網絡教學平臺，充分利用線上、線下教學優勢，依托優質慕課視頻和自制視頻，構建C語言程序設計課程混合式教學模式，旨在培養學生運用計算機進行邏輯思維的能力和程序設計能力，使其成為能在電子信息行業及相關領域從事開發與設計的應用型人才。

關鍵詞：OBE理念;雨課堂;開物云課堂;教學改革

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）26-0116-02

1 引言

C語言程序設計作為電子信息工程專業的基礎入門課程，為后續單片機、嵌入式等課程提供必要的語法和思想支持。通過本課程的學習，不僅要求學生學會C語言的語法規則、程序結構、常用算法的設計方法，同時培養能夠在電子信息行業及相關領域從事開發與設計的應用型人才。傳統的C語言程序設計課程存在的問題有[1]：知識點瑣碎，聯系不緊密，缺乏系統引導;算法抽象，理解困難;評價方式單一片面，評價反饋單調滯后。因此，學生對本門課的學習缺乏興趣和動力，邏輯思維能力和程序設計能力較差，教學效果不夠理想。

成果導向教育（Outcome-Based Education，OBE） [2]是為了克服美國教育實踐中面臨的問題，美國人Spady率先提出了OBE理念，并以驚人的速度獲得了廣泛重視和應用。經過此后多年的發展，形成了比較完整的理論體系，美國工程教育認證協會接受了OBE的理念，并將該理念貫穿于工程教育認證標準的全過程，被認為是追求卓越教育的正確方向。OBE理念的實質是教學設計和教學實施的目標是學生通過教育過程最后所取得的學習成果。將OBE的理念融入C語言程序設計課程的教學當中，就是以學生為中心，成果為導向，有關學生的學習成果方面：通過C語言程序設計課程想讓學生取得什么學習成果？讓學生取得這樣的學習成果對其有什么作用？采用什么有效措施幫助學生取得這些學習成果？如何判斷學生是否取得了這些學習成果？

本文基于OBE教學理念，對C語言程序設計課程進行教學改革[3]，并對教學活動進行重新設計，結合雨課堂、開物·云課堂等在線教學手段和方法，充分利用線上、線下教學優勢，依托優質慕課視頻和自制視頻，構建C語言程序設計課程混合式教學模式[4]。因此課程組成員嘗試線上線下混合式教學，重構教學內容，改革教學方法，改進評價方式，激發了學生的學習主動性，取得了較好的成效。

2 “多資源整合，雙項目并行”重構教學內容

在我校電子信息工程專業人才培養體系中，以C語言程序設計為基礎的課程群，支撐計算機應用能力的培養，以此為依據提出了“懂、編、建、用”的課程教學目標：懂基本語法、編程規范和編程思想;針對具體對象，能夠編寫應用程序;構建最小化應用系統;能夠用C語言開發電子信息軟件產品。按照線上線下混合式教學模式，安排線上學習課堂翻轉10學時，占總課時百分之二十。

采用“多資源整合，雙項目并行”的方式重構教學內容和教學活動。線上資源建設情況包括：引進國家級優質在線課程資源（大連理工大學朱鳴華主講的C語言程序設計優質慕課58個，10學時）;課程組教師針對重難點內容自制微視頻10個;建設在線題庫338道;結合C語言在不同領域的應用，開發案例庫16個;以復現算法為目標，學生針對知識點錄制“算法游戲”視頻30個。

OBE教學模式下，教師圍繞實戰項目開展課程教學，課上以“學生成績管理系統”項目為主線，根據項目內部的相互聯系與知識的遞進關系，逐層講解數據表示、程序結構、存儲結構等教學內容。同時，課下學生圍繞“通訊錄管理”項目，逐一消化課程知識。以“花樣閃爍燈”等案例為導向，建立與嵌入式設計等后續課程內容的銜接。線上教學按照基本語法內容、探究式學習內容和拓展性內容，利用知識碎片化的方式組織，以優質MOOC資源和自制視頻為載體，依托雨課堂和開物云課堂平臺發布，學生完成在線自主學習后，了解基本知識點，形成印象，提出疑惑點，在討論區互動交流。課堂教學內容結合“學生成績管理系統”項目，學習算法的綜合應用，采取隨堂測驗、生講生評、小組討論、合作探究等手段開展教學活動，靈活應用“算法游戲”教學法、案例教學法等。

課程教學中，有機融入課程思政[5]。通過學習C語言源程序的結構、語法規則，培養學生要有嚴謹的態度和一絲不茍的精神;通過學習結構化程序設計方法，培養學生的邏輯思維能力、主動探究和勇于創新的精神;通過課程的編程實踐，培養學生精益求精的工匠精神。

3 課程教學組織實施

課程教學按照課前、課中和課后的各種活動，依托相應的在線平臺組織實施，如圖1所示。

課前，教師依托雨課堂和開物云課堂發布學習資源，布置學習任務單，學生在線完成自主學習并討論，提出1～2個疑惑點;教師對學生反饋的疑惑點進行收集、整理，供課堂討論交流;教師可以查看學生開物云課堂和雨課堂的在線學習情況，及時了解學生個體學習存在的問題。

課中借助智慧教室和雨課堂，主要包括四個階段的教學活動。第一階段的教學活動是在線學習效果評價，采用的方式有雨課堂隨機點名提問、實時教學課件同步、課堂練習使用雨課堂投稿（如圖2所示）、限時隨堂測試檢驗學生在線學習效果等，使用雨課堂實現智慧教學，教師能夠實時掌握學生的學習情況，實現精準教學，如圖3所示是使用雨課堂進行隨堂測試的結果，教師可根據雨課堂統計的數據，及時了解學生知識的掌握情況，以便及時調整教學設計;第二階段的教學活動是通過編程演示、算法游戲、小組討論，為學生答疑解惑，解決重難點問題;第三階段的教學活動是采用課堂翻轉、師生合作、上機實踐等環節，結合“學生成績管理系統”項目，學習算法的綜合應用;第四階段的教學活動是利用智慧教室開展小組合作探究活動，通過案例分析、作品交流等活動，培養學生的創新能力和協作問題解決能力。

課后，利用校本平臺開物云課堂，完成單元測驗、在線批改作業、實時反饋評價、發布國內優質慕課和自制微視頻等教學資源，為本校教師實現資源共享和資源的可持續性建設提供了便利。學生可以在線完成課外作業，教師可以在線批改作業，通過填寫“評語反饋”，將作業中的問題通過開物云課堂及時反饋給學生;通過在線單元測試，了解學生本單元知識學習情況;學生通過“算法游戲”作品鞏固和檢測對算法的理解;開發“通訊錄管理”項目與線下課堂學習內容同步，更好地做到學以致用;通過反思環節，教師反思教，學生反思學，有利于提高教學質量，促進學生發展。

課程的實踐內容，采用“基礎實驗+三性實驗+綜合實習+技能競賽”四階梯的實踐教學模式。開課前由教師布置“信息管理系統”的題目，學生完成選題;第一階梯要求學生完成基礎實驗，按每次實驗任務要求，完成選題中對應的模塊內容，達到對基礎知識點的驗證，為后續任務打下扎實基礎;第二階梯要求學生完成三性實驗，能夠按照任務需求達到對函數的設計、結構體和文件的綜合訓練;第三階梯是通過一周的實習，完成“信息管理系統”項目的開發;第四階梯是通過技能競賽，提升學生C語言綜合應用能力和創新能力，滿足學生個性化發展需求。通過四階梯的實踐教學模式，使學生的實踐動手能力培養不斷線。

4 改革教學方法

4.1 “算法游戲”，創新教學方法

采用真人編排游戲的方式展示算法，將抽象問題形象化，枯燥問題生動化，讓學生尋找日常生活中的算法，幫助自己理解課程中的算法問題，改變學生的學習模式，增加算法的理解力和趣味性。比如，在講解1～n的累加求和的例子中，教師使用一個棋盒和若干顆棋子作為道具，依次往棋盒中投入1顆棋子、2顆棋子、3顆棋子……，通過這種形象直觀的游戲能夠幫助學生快速理解累加求和的過程，同時讓學生參與游戲，計算棋盒內棋子的數量，通過在投子之前盒子不為空的情況下無法計算出棋子數量，引出累加求和之前變量值的重要性，提醒學生在累加求和之前涉及的變量的值一定要明確，否則就無法求得正確的結果，這也是初學者最容易犯錯的地方。通過一個簡單的游戲，不但讓學生了解了求和過程，也讓學生明白其中容易出錯的知識點，游戲過程與代碼結合，使得枯燥的算法變得生動起來，同時也激發學生將程序中的算法與日常生活中的算法相結合，尋找新的學習方法。圖4是學生錄制的三個“算法游戲”視頻作品。“算法游戲”創新教學方法，幫助學生理解課程中的算法問題，改變學生的學習模式，受到了學生的廣泛認可。

4.2 以案例為導向，銜接后續課程

OBE教育理念是一種以成果為目標導向，對于電子信息工程專業的學生，學習C語言，最終能達到什么樣的預期成果呢？課程組成員針對電子信息工程專業學生的學習建設了16個案例庫。一方面，通過案例教學使學生快速了解C語言的應用背景。比如：“花樣閃爍燈”案例，體現在微處理器領域中的應用;“網絡通信編程”案例，體現在嵌入式領域的應用;“數據加密”案例，體現在計算機網絡中的應用。另一方面，通過對案例的學習，使學生能夠快速掌握典型模塊的開發過程，明確學習目標，激發學習潛能。

4.3 重難點問題，自制視頻輔助解決

利用中國大學慕課網上的國家級優質在線課程資源，為學生提供了課前和課后學習內容，通過課中的四個階段教學活動，能夠幫助學生解決部分問題。而針對雨課堂投稿收集的典型問題，以及課外作業、實驗等環節暴露出的共性問題，課程組成員專門錄制了短視頻輔助學生解決問題。

5 改進課程考核評價方式，突出“過程+能力”評價

課程考核打破了以往以期末考試為主的模式，將學生的學習過程以及實踐能力也作為考評的主要內容，以滿足 OBE 理念對教學效果的檢驗要求，課程成績=過程性考核（25%） +實踐能力考核（25%） +終結性考核（50%） 。過程性考核利用雨課堂和開物云課堂平臺形成的在線學習、課堂互動、在線測試等數據，結合生講生評、程序聽寫、課堂練習、作業、“算法游戲”作品等環節，進行多維度評價，采用“教師評定+小組評價+學生互評”相結合，關注學生對基礎知識的掌握情況。實踐能力考核采用“項目考核法”，考慮到學生的個體差異，教師提供了難易程度不一的若干個“信息管理系統”項目，由學生根據自身能力自主選擇能達成的目標內容，兩人為一小組協作完成，考核成績以“信息管理系統”項目的推進情況為依據，采取的主要形式為“小組討論+捆綁式評價”，通過討論環節引導學生思考，使用捆綁式評價來提高學生參與的積極性。過程性考核和實踐能力考核貫穿課程教學的全過程，為課程的教學質量提供了有力保障。

參考文獻：

[1] 劉杰，趙永強，劉晉鋼.基于OBE理念的“C程序設計”課程教學改革與探索[J].教育理論與實踐，2022，42（3）：61-63.

[2] 張菁，龍正吉.以能力為導向的“C語言程序設計”課程混合式教學模式探索與實踐[J].教育教學論壇，2021（51）：94-98.

[3] 李小玲，魏建國，袁繼敏.新工科背景下基于OBE的《C語言程序設計》課程建設[J].攀枝花學院學報，2020，37（5）：103-107.

[4] 周淑一，方煒煒，徐英慧，等.基于OBE理念的C語言程序設計教學創新與實踐[J].計算機教育，2021（9）：113-118.

[5] 王春梅.三全育人視域下基于OBE導向的工科課程思政一體化研究與實踐——以“高級語言程序設計（C語言）”課程為例[J].科技與創新，2021（21）：89-90，92.

【通聯編輯：謝媛媛】

收稿日期：2022-04-18

基金項目：2020年甘肅省高等教育教學成果培育項目（項目編號：196） ;2020年本科教學質量提高項目（項目編號：194） ;2021年校級課程思政建設研究項目（項目編號：14） ;2020年校級一流本科課程建設項目（項目編號：2） ;蘭州工業學院2021年“課程思政”示范課程（項目編號：16）

作者簡介：蘭聰花（1979—） ，女（畬族），浙江遂昌人，副教授，碩士，研究方向為數據挖掘;龔成瑩（1979—） ，女，甘肅景泰人，教授，碩士，研究方向為信息與信號處理。