OBE理念下C語言程序設(shè)計實驗教學(xué)改革探析

岑琴

關(guān)鍵詞： OBE理念；C語言程序設(shè)計；實驗教學(xué)

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）08-0119-03

1 引言

“以成果為導(dǎo)向的教育”即Outcomes-based Edu?cation（簡稱OBE） ，該教育模式于20世紀(jì)80年代在美國興起。在理念上，OBE是一種“以學(xué)生為本”的教育哲學(xué)[1]；在實踐上，是一種聚焦于學(xué)生受教育后獲得什么能力和能夠做什么的培養(yǎng)模式。強(qiáng)調(diào)教學(xué)的結(jié)果導(dǎo)向，一切教育活動、教育行為都是圍繞實現(xiàn)預(yù)期的學(xué)習(xí)結(jié)果[2]，從結(jié)果反向設(shè)計教學(xué)，并由此確定教學(xué)內(nèi)容、方法和策略，確保在學(xué)習(xí)完該課程后，每個學(xué)習(xí)者都能達(dá)到預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)。與傳統(tǒng)的教育方式相比，成果不再是作為教學(xué)的最終評價指標(biāo)，而是整個教學(xué)過程的核心與驅(qū)動力[3]。因此，以O(shè)BE為指導(dǎo)的教學(xué)中，教師必須對學(xué)生完成某課程后應(yīng)達(dá)到的能力、水平有著清晰的構(gòu)想，從而設(shè)計適宜的教學(xué)模式來保證學(xué)生能達(dá)到這些預(yù)期目標(biāo)。各個教學(xué)環(huán)節(jié)必須緊緊圍繞學(xué)生的特點進(jìn)行設(shè)計并實施，這對培養(yǎng)有工程思維、創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才具有十分重要的意義。

2 基于OBE 理念的實驗教學(xué)體系架構(gòu)

程序設(shè)計課程的目的歸根結(jié)底是為了實現(xiàn)應(yīng)用，也就是為了解決具體的問題，通過分析解決問題的需求，用規(guī)范的方法和技術(shù)，進(jìn)行合理的設(shè)計，使用編程語言將整套解決方案呈現(xiàn)出來，通過計算機(jī)執(zhí)行，最終解決問題。由此可見，實現(xiàn)應(yīng)用本質(zhì)上就是計算思維能力的培養(yǎng)。根據(jù)OBE理念，該課程教學(xué)實施中強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為主體，以社會需求為導(dǎo)向，以培養(yǎng)學(xué)生把理論知識轉(zhuǎn)化為解決實際問題的能力為目標(biāo)，讓學(xué)生從實踐中理解和掌握計算機(jī)求解問題的基本方法和思維模式[4]，培養(yǎng)計算機(jī)思維，建立如圖1所示的實驗教學(xué)體系。

根據(jù)該專業(yè)的人才培養(yǎng)方案，明確C語言程序設(shè)計實驗課程的能力目標(biāo)，以3P模型和OBE教學(xué)理念為指導(dǎo)思想，確定前提、過程及結(jié)果3個階段的相互關(guān)系，形成環(huán)環(huán)相扣的反饋環(huán)。以學(xué)生為中心，分析學(xué)生的不同特點，因材施教，所有的教學(xué)活動都是為了培養(yǎng)學(xué)生未來的職業(yè)素養(yǎng)，且根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)持續(xù)改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容及方式，形成良性循環(huán)，確保能達(dá)到預(yù)期的能力目標(biāo)。

2.1 確定教學(xué)目標(biāo)

C語言程序設(shè)計是高校計算機(jī)相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)核心課程，對學(xué)生后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)乃至實現(xiàn)人才培養(yǎng)的目標(biāo)都起著至關(guān)重要的作用。學(xué)完該課程后，要求學(xué)生能具備一定的程序設(shè)計、開發(fā)和測試的能力，能應(yīng)用計算思維方法去分析問題和解決問題，培養(yǎng)能力目標(biāo)可歸納為設(shè)計實踐能力、計算思維能力、自主學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊協(xié)作能力[4]及創(chuàng)新能力等5個方面。課程培養(yǎng)目標(biāo)既是OBE的終點，也是其起點。根據(jù)能力目標(biāo)反向設(shè)計對應(yīng)的教學(xué)目標(biāo)，如表1所示。

2.2 設(shè)計遞進(jìn)式、多元化的實驗教學(xué)項目

為了培養(yǎng)出更符合社會需求的人才，設(shè)置“基礎(chǔ)型、綜合設(shè)計型、研究創(chuàng)新型”三種類型的實驗內(nèi)容，逐步提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和研究創(chuàng)新能力，突顯以學(xué)生為主體、個性化教學(xué)的教育理念。

1） 基礎(chǔ)實驗以課內(nèi)實驗的驗證型題目為主，以深化學(xué)生對所學(xué)理論知識的理解和應(yīng)用為主，提高邏輯分析、抽象思維和程序設(shè)計能力，在培養(yǎng)實踐能力方面起著重要作用。

2） 綜合設(shè)計型實驗以提高學(xué)生綜合設(shè)計和應(yīng)用所學(xué)知識解決問題的能力[5]。緊密聯(lián)系生活，以“簡易計算器”“學(xué)生成績管理系統(tǒng)”等學(xué)生熟悉的課題作為實踐項目。其中，“簡易計算器”項目是要求學(xué)生熟練掌握程序的基本結(jié)構(gòu)和函數(shù)的應(yīng)用，然后循序漸進(jìn)地過渡到較為復(fù)雜的“學(xué)生成績管理系統(tǒng)”，進(jìn)一步要求學(xué)生掌握對數(shù)組、指針、結(jié)構(gòu)等的應(yīng)用。學(xué)生以小組形式自由組合，從開始的需求分析、模塊設(shè)計、代碼實現(xiàn)到最后的整體測試，都是通過小組成員之間的溝通、協(xié)作合力完成。教學(xué)也不再拘泥于傳統(tǒng)的課堂和固定的上課時間，沖破空間和時間的限制，課堂內(nèi)外的教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間形成良好的互動，創(chuàng)建立體式課堂教學(xué)模式。

3） 研究創(chuàng)新型實驗以PTA平臺（即程序設(shè)計類實驗輔助教學(xué)平臺）實訓(xùn)題為主，輔以天梯賽練習(xí)題和PAT （Basic Level） Practice，以培養(yǎng)學(xué)生能應(yīng)用所學(xué)知識進(jìn)行綜合應(yīng)用，強(qiáng)化實踐和創(chuàng)新能力為主。該平臺可以在線自動評測，教師可隨時掌控學(xué)生的答題情況、整體完成情況及正確率，做到實時指導(dǎo)，而學(xué)生也能及時了解自己的水平。該平臺能糾正編程過程中的不良習(xí)慣，使學(xué)生總結(jié)出更多的編程經(jīng)驗，增強(qiáng)學(xué)生編程的自信心和主動性，也培養(yǎng)了學(xué)生不斷進(jìn)行鉆研的科學(xué)精神，對學(xué)生進(jìn)行了全方位考核。但由于學(xué)生的水平有所差異，輔助部分只做引導(dǎo)，學(xué)有余力的學(xué)生可做進(jìn)階練習(xí)，學(xué)習(xí)過程中鼓勵學(xué)生多接觸并積極參加校內(nèi)外競賽，尤其PAT考試。計算機(jī)程序設(shè)計能力考試（Programming Ability Test，簡稱PAT） 旨在通過統(tǒng)一組織的在線考試及自動評測方法客觀地評判考生的算法設(shè)計與程序設(shè)計實現(xiàn)能力，科學(xué)的評價計算機(jī)程序設(shè)計人才，為企業(yè)選拔人才提供參考標(biāo)準(zhǔn)。這項考試被很多企業(yè)認(rèn)可，鼓勵學(xué)生參加該考試，為自己的未來就業(yè)贏得加分項。

層次化的實驗教學(xué)體系符合個體的學(xué)習(xí)認(rèn)知規(guī)律，從易到難，從簡單到復(fù)雜，從模仿到創(chuàng)新，形成了層次分明、互相促進(jìn)的循序漸進(jìn)式的實驗教學(xué)體系，能滿足不同水平學(xué)生的需求，做到個性化學(xué)習(xí)。同時將課內(nèi)實驗、課外實訓(xùn)、學(xué)科競賽以及未來就業(yè)規(guī)劃各環(huán)節(jié)關(guān)聯(lián)起來。

2.3 構(gòu)建多維度、全過程的課程評價體系

為有效地對課程的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評價，對實驗教學(xué)過程進(jìn)行控制，針對每個同學(xué)制定考核檔案。按照理實一體化的思路，個人考核檔案由三部分構(gòu)成，即30%的過程考核評估、40%的綜合實驗效果、30%的研究創(chuàng)新型實驗，共同構(gòu)成“三四三”的綜合評價體系。通過將過程性考核和最終考核相結(jié)合，更全面、更客觀地對學(xué)習(xí)的過程和效果進(jìn)行考核，同時激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

1） 過程考核評估：以組內(nèi)互評為主，從考勤、討論、團(tuán)隊協(xié)作、項目管理能力四個維度進(jìn)行評估。組內(nèi)互評以學(xué)生自評和組長評價來評估學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、團(tuán)隊協(xié)作能力和項目管理能力。

2） 綜合實驗效果：以組間互評為主，依據(jù)小組項目的算法設(shè)計、代碼質(zhì)量、文檔書寫、現(xiàn)場答辯四個維度檢測學(xué)生的程序設(shè)計能力。其中代碼評分細(xì)則如表2所示。引入小組間答辯互評的方式，旨在加強(qiáng)對學(xué)生自主學(xué)習(xí)與理解、口頭表達(dá)、知識遷移與反思、團(tuán)隊協(xié)作與溝通等能力的培養(yǎng)[6]。

3） 研究創(chuàng)新型實驗：這部分評分屬于標(biāo)準(zhǔn)化評分，以平臺自動評分值和題目完成度為主，開展分層次教學(xué)，根據(jù)學(xué)生的水平差異及不同需求，設(shè)置難度各異的分級訓(xùn)練題，既注重基礎(chǔ)能力的培養(yǎng)又強(qiáng)調(diào)個性的發(fā)展。

3 教學(xué)實踐效果分析

為避免不同的教師、專業(yè)等因素的影響，對兩個教學(xué)班的學(xué)生設(shè)置了一個對照組，其任課教師、教學(xué)計劃、學(xué)生的專業(yè)都是相同的，唯一不同的就是實驗教學(xué)方法。普通班仍然采取傳統(tǒng)的教學(xué)方法，教改班采用OBE理念的教學(xué)方法。通過問卷方式分析可知，普通班學(xué)生認(rèn)為對稍復(fù)雜點的算法、文件尤其指針的理解應(yīng)用不到位，有部分學(xué)生無法獨立完成綜合型項目，學(xué)習(xí)積極性不高；而教改班的學(xué)生普遍認(rèn)為通過遞進(jìn)式、多層次的實驗設(shè)置，使得知識不再是零散、割裂的，對課程中的難點理解更加透徹，能較好地將所學(xué)的知識應(yīng)用起來，對綜合型項目的開發(fā)有更為全面的認(rèn)識和把控，大部分學(xué)生愿意參與綜合型項目的設(shè)計、實現(xiàn)，更有興趣研究較有難度的問題。經(jīng)過一個學(xué)期的學(xué)習(xí)，兩個班最后成績統(tǒng)計圖如圖2所示。

從上圖可知，教改班在平均分、優(yōu)秀率及及格率方面全面超過普通班，成績優(yōu)秀的學(xué)生比例大幅增加，平均分也提升了不少，在學(xué)習(xí)過程中，由于注重過程考核，不再是一次考核定最終成績，給部分基礎(chǔ)差的學(xué)生帶來信心，能激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。

4 小結(jié)

綜上分析，將OBE教育理念引入到“C語言程序設(shè)計”的實踐教學(xué)中，對教學(xué)效果有一定的促進(jìn)作用。優(yōu)秀的學(xué)生容易脫穎而出，他們對程序設(shè)計思維有了更深、更全面的認(rèn)識，同時，小組內(nèi)的互幫互助，對那些基礎(chǔ)較差的學(xué)生，給了他們二次學(xué)習(xí)的機(jī)會，降低挫敗感，也愿意參與課程項目，共同合作完成任務(wù)，形成良好的學(xué)習(xí)氛圍。實驗教學(xué)中，在注重培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力的同時，也讓他們提前具備一定的職業(yè)素養(yǎng)。雖然本實驗課程教學(xué)方法針對的是C語言程序設(shè)計課程，但對其他課程的實驗教學(xué)，尤其是以計算機(jī)操作為主的實驗教學(xué)，有一定的借鑒作用。