基于OBE理念的C語言程序設(shè)計多元教學

李永華 辛建軍

收稿日期：2022-12-21

基金項目：陜西省教育科學“十四五”規(guī)劃課題（SGH22Y1469）；陜西省高等教育學會項目（XGH21228）；商洛學院教育教學改革研究項目（22jyjx103）

作者簡介：李永華，女，甘肅嘉峪關(guān)人，碩士，高級工程師

doi：10.13440/j.slxy.1674-0033.2023.05.011

摘 要：針對以內(nèi)容為中心的傳統(tǒng)教學模式帶來的教學方法單一、學習方式被動等弊端，根據(jù)工程教育認證標準，引入OBE（Outcome-based education）理念，結(jié)合應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標，以學生為中心、以產(chǎn)出為導(dǎo)向，從教學內(nèi)容、課堂教學、考核方式等方面進行教學改革探索。結(jié)合深度學習理論，以課程目標為導(dǎo)向、開發(fā)項目為主線，教學模式采用多元課堂、多元考核的方式，同時融入課程思政，從而激發(fā)學生的學習積極性，調(diào)動學生學習的主觀能動性，培養(yǎng)學生團隊合作、自主深度學習等方面的能力。

關(guān)鍵詞：OBE；多元教學；課程改革；課程思政；C語言

中圖分類號：G642? 文獻標識碼：A文章編號：1674-0033（2023）05-0077-07

引用格式：李永華，辛建軍.基于OBE理念的C語言程序設(shè)計多元教學[J].商洛學院學報，2023，37（5）：77-83.

Multiple Teaching Methods for

C Language Programming Based on OBE Concept

LI Yong-hua， XIN Jian-jun

（School of Mathematics and Computer Application， Shangluo University， Shangluo? 726000， Shaanxi）

Abstract： As to single teaching method， passive learning style caused by the traditional content-centered teaching mode， OBE（Outcome-based education） idea is introduced by combining with the applied talents training target， in terms of the engineering education accreditation standard. Teaching reform is carried out in teaching content， classroom teaching and examination mode with students as the center and output as the guidance. Multivariate classroom teaching mode and multiple appraisal way are employed with curriculum goal oriented， development project as the main line on the basis of deep learning theory. Meanwhile， the course education is integrated to stimulate students' learning enthusiasm， mobilize students' subjective initiation and cultivate students' teamwork， the capacity of deep learning， etc.

Key words： OBE; multiple teaching; curriculum reform; course education; C Language

“C語言程序設(shè)計”是計算機及相關(guān)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，是學生接觸到的第一門程序設(shè)計類課程，主要培養(yǎng)學生問題分析與建模、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)選擇構(gòu)建、任務(wù)劃分與整合等方面的能力，也是諸多后續(xù)專業(yè)課程的基礎(chǔ)，是學生改變思維方式、建立計算思維的主要課程。傳統(tǒng)的教學模式是以學科為主的課程體系，多以案例教學為主，學生被動接受知識，考核學習效果的方式多為課后習題和期末考試，學生學習積極性不高。基于此，在借鑒工程教育認證以“畢業(yè)目標達成度評價”的基礎(chǔ)上[1-2]，堅持“以學生為中心，以成果為導(dǎo)向”的教學設(shè)計[3]，在C語言程序設(shè)計課程中引入OBE（Outcome-based education）理念，以深度學習理論為基礎(chǔ)，以產(chǎn)出導(dǎo)向、開發(fā)項目為主線，從課程目標、教學設(shè)計、考核方式等方面對傳統(tǒng)的C語言程序設(shè)計課程進行了重新構(gòu)建。相對于教學模式為學科導(dǎo)向的傳統(tǒng)教學，基于OBE理念的教學強調(diào)以學生為中心，圍繞學習成果開展教學設(shè)計，進行教學實施及教學質(zhì)量評價[4]，并根據(jù)評價結(jié)果，進行持續(xù)改進。

一、課程教學目標

本研究以應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)目標為依據(jù)，結(jié)合省級一流本科專業(yè)——“計算機科學與技術(shù)”專業(yè)畢業(yè)目標，在2014版C語言課程教學大綱（簡稱“原大綱”）的基礎(chǔ)上，重新制定了C語言程序設(shè)計課程的教學大綱（以下簡稱“新大綱”）。根據(jù)OBE理念的“清楚聚焦”原則，在新大綱制定時，明確了畢業(yè)生的能力要求，彌補了原大綱對畢業(yè)生知識、技能的要求方面的缺陷。新大綱強調(diào)，學生通過課程學習能夠具備問題分析與建模、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)選擇與構(gòu)建、任務(wù)劃分與整合的能力；運用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計思想分析、解決實際問題的專業(yè)能力；具有將所學知識運用于復(fù)雜工程問題模型的實現(xiàn)，進行系統(tǒng)的研發(fā)、設(shè)計和維護的能力[5]。在此基礎(chǔ)上，依據(jù)OBE的“清楚聚焦”和“反向設(shè)計”原則，進一步將前述能力要求細化為6個具體明確的課程目標，見表1。

在前述課程目標的基礎(chǔ)上，再次依據(jù)OBE反向設(shè)計原則，將計算機專業(yè)學生的畢業(yè)要求指標與前述的6個課程目標相結(jié)合，形成了學生畢業(yè)要求指標與課程目標體系之間的映射關(guān)系，見表2。

二、課程教學

（一）教學流程

根據(jù)OBE中反向設(shè)計原則，建立了C語言的教學流程框架，課程教學設(shè)計起點依據(jù)學生最終培養(yǎng)目標，立足學習成果產(chǎn)出需求，設(shè)計課程教學、課程評價。如圖1所示，根據(jù)社會需求、企業(yè)需求、畢業(yè)學生反饋，以學生期望達成的目標，以及社會、企業(yè)需要學生所具備的能力為落腳點，制定培養(yǎng)目標、畢業(yè)指標，進而對課程知識體系進行規(guī)劃，確定課程教學內(nèi)容、方式。具體教學工作以教師授課為主，并聯(lián)合企業(yè)工程師進行綜合項目研發(fā)設(shè)計、指導(dǎo)、考核，同時設(shè)計合理的教學監(jiān)督及教學評價體系，對教學工作進行評價。最終形成一個根據(jù)校內(nèi)外評價，對課程各項指標進行持續(xù)改進的良性閉環(huán)。

（二）教學內(nèi)容

1.專業(yè)內(nèi)容

為使學生的學習成果達到畢業(yè)目標要求，新大綱借鑒OBE關(guān)于課程體系建設(shè)與學生能力結(jié)構(gòu)之間必須形成映射關(guān)系的要求，對C語言程序設(shè)計課程教學內(nèi)容進行整合、優(yōu)化，以課程目標為依據(jù)，以學習成果為預(yù)期，劃分、組織教學內(nèi)容。新大綱中不再按照傳統(tǒng)的依據(jù)教材章節(jié)知識進行課程內(nèi)容設(shè)計，而是將課程內(nèi)容按照模塊劃分，各個模塊包含對應(yīng)課程核心知識點，并將其與畢業(yè)要求指標、課程目標進行關(guān)聯(lián)，形成了對應(yīng)關(guān)系清晰，各模塊核心知識點相互支撐的教學內(nèi)容體系，見表3。

2.課程思政

為全面落實“立德樹人”根本任務(wù)，本課程在教學內(nèi)容的設(shè)計上強調(diào)專業(yè)與思政融合，強化對學生世界觀、人生觀、價值觀的教育，結(jié)合項目模塊的具體內(nèi)容，認真遴選、楔入了與之相關(guān)的思政教育目標、內(nèi)容，實現(xiàn)了教書和育人的有機統(tǒng)一。表4展示了本課程部分專業(yè)知識與課程思政目標、內(nèi)容的對應(yīng)關(guān)系。如，在C語言基礎(chǔ)知識教學中，本課程在詳細描述其發(fā)展歷程的同時，著重強調(diào)了務(wù)實肯干、堅持不懈、精雕細琢的工匠精神。

通過表4可以看出，思政元素的引入，既有利于學生世界觀、價值觀的塑型，同時也避免了純知識內(nèi)容講授的枯燥，有利于吸引學生更好地參與到課堂學習中來，同時能夠引發(fā)學生的思考，學生的學習積極性被激發(fā)出來，學習主動性大大提高。這也體現(xiàn)了以學生為中心的教育方式的轉(zhuǎn)變，讓學生從單一吸收知識點轉(zhuǎn)向自主思考學習，從學習知識的傳授轉(zhuǎn)變?yōu)閷W習成果的獲取。在這個過程中，教師要起到正確引導(dǎo)的作用，幫助學生樹立正確的價值觀，培養(yǎng)學生的家國情懷、國際視野，達到立德樹人的效果。

3.產(chǎn)教融合

C語言作為最基礎(chǔ)的計算機語言，其本身具備極強的實踐要求。基于對C語言內(nèi)在要求和本專業(yè)培養(yǎng)目標、產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求的認識，本課程在教學內(nèi)容及學習方式上強調(diào)產(chǎn)教融合，確定了以產(chǎn)業(yè)需求和以程序設(shè)計崗位職業(yè)能力要求為導(dǎo)向的教學目標。在OBE理念擴大機會、清楚聚焦、反向需求原則的統(tǒng)攝，以及教學內(nèi)容項目化設(shè)置的前提下，積極搭建校企合作平臺，進一步將教學內(nèi)容與企業(yè)需求相結(jié)合，立足企業(yè)生產(chǎn)實際，進行動態(tài)化的實習、見習項目設(shè)計，通過學生進入企業(yè)見習、實習與企業(yè)人才定期來校指導(dǎo)的方式，讓企業(yè)直接參與教學活動，實現(xiàn)了課程教學與產(chǎn)業(yè)發(fā)展之間的有效銜接。學生的實操作業(yè)以企業(yè)中的小型項目為目標，將教學內(nèi)容與項目進行融合，以學校教師加企業(yè)工程師組成教學團隊制定具有實際應(yīng)用性的工程項目，將項目依據(jù)工作崗位劃分成若干子項目，將課程的知識點貫穿到每個子項目的若干子任務(wù)中。在每個子項目中都融入了學習的知識點，學生在項目進行過程中既學習了知識又培養(yǎng)了技能，達到了知識學習與企業(yè)需求相一致，實現(xiàn)校企共同育人，產(chǎn)教深度融合的目的。

（三）教學過程

結(jié)合OBE的要求與C語言程序設(shè)計課程的特點，本課程在教學過程設(shè)計上強調(diào)成果產(chǎn)出導(dǎo)向，結(jié)合深度學習理論，以項目研發(fā)為目標，采用多元課堂的教學手段[6-7]，進行項目式翻轉(zhuǎn)課堂的教學設(shè)計，其設(shè)計思路如圖 2所示。

基于對教學設(shè)計為最終學習成果的達成服務(wù)的認識，在圖2所示的具體教學設(shè)計中，本課程將教材的較為分散的知識，整合為目標明確的教學項目，以項目促進學習目標的達成。課程第一階段先確定學習目標及內(nèi)容，預(yù)估學生的學習成果，由學習目標確定教學目標，給學生提供學習資源，并確定教學項目，以項目驅(qū)動學習成果的達成。第二階段，在學生達成學習目標的前提下，要求學生運用所學知識，進行團隊協(xié)同合作，共同探究，對項目進行分析，分工協(xié)作解決問題，完成項目目標，通過展示項目成果的方式，各組學生進行深度學習交流，從而引出下一階段的項目。第三階段，各組交流后學生互評、教師評價引導(dǎo)，對項目進行改進、提交、反思。課程最終通過分工協(xié)作、深度學習、交流改進等手段，引導(dǎo)幫助學生達成課程知識、能力、素養(yǎng)等各方面的目標。

三、教學評價

（一）評價體系

要評判學生是否達到目標學習成果，應(yīng)對照畢業(yè)要求指標同教學內(nèi)容、教學實施之間的對應(yīng)關(guān)系，形成科學、合理的教學效果及學習成果評價[8-9]。對C語言程序設(shè)計課程來說，學習獲得的效果可歸納為：理解及運用知識分析、解決復(fù)雜程序設(shè)計的問題，能恰當?shù)剡x擇數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，劃分整合任務(wù)，理解程序設(shè)計過程中角色劃分的重要性，可獨立或合作完成團隊任務(wù)。以項目反轉(zhuǎn)課堂為例，評價課堂教學是否使學生達到預(yù)期學習成果，課堂教學與學習效果的評價如表5所示。

如本研究基于學習效果來設(shè)計課堂考核方式，考察是否達成了學習成果，同時按照各教學點對畢業(yè)要求指標項支撐要求確定各考核環(huán)節(jié)的權(quán)重。不同的課堂考核方式針對相應(yīng)的教學策略，對于項目式翻轉(zhuǎn)課堂的課堂考核，表5中已列出項目。項目完成情況的評價將取決于每一項的得分。其中，項目完成過程主要考核學生分析問題、繪制流程圖、構(gòu)建數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、劃分整合任務(wù)、進行團隊協(xié)作的能力；答辯過程主要考核知識運用、方案設(shè)計、溝通交流的能力；各類文檔主要考核現(xiàn)代工具使用、語言表達、優(yōu)化方案的能力。采用每種教學策略的課時數(shù)與該策略的課堂考核所占比重成正比，根據(jù)實際需要采用該教學策略的課堂考核結(jié)果。近年來，對計算機科學與技術(shù)專業(yè)進行C語言程序設(shè)計課程改革探索，整個評價過程形成一個閉環(huán)反饋機制，教學改進的依據(jù)為上一次任務(wù)的成果評價。實踐表明，大部分學生課程目標達成度良好，針對小部分學生，教學策略持續(xù)改進，最終亦完成了課程目標。

（二）教學效果

為驗證改革的效果，本研究對計算機科學與技術(shù)專業(yè)2019級和2020級200多名學生的教學效果進行了驗證。開展多元教學后，學生對編程、軟件開發(fā)等方面興趣漸濃，相比前幾屆教學效果明顯提高，以下從成績考核、認證比賽、實踐能力、教學評價四個方面介紹取得的教學效果。

1.成績考核

2019級按照原大綱進行教學，2020級按照新大綱采用改進后的教學模式進行授課。學生對課程的興趣明顯增強，期末成績考核也明顯好于無改革班級， 2020級學生的學習成績（包含筆試成績、項目完成成績）得到了明顯提高，優(yōu)秀率明顯增加，不通過率為0，見圖3所示。

2.認證比賽

學生參加各級各類認證考試、比賽的人次及人數(shù)也可以看到，學生學習興趣有所增加。計算機2019級學生沒有人考取軟件方面的認證（例如H3C公司、華為、思科），在計算機2020級學生中有29人次獲得各級各類認證考試，其中12人考取了H3C的NE認證、2人考取了H3C的SE認證、1人考取了H3C的安全認證，在第十四屆藍橋杯軟件設(shè)計大賽中，報名參賽31人，有11名學生獲獎，獲獎率為35%，其中一等獎3項，二等獎4項，三等獎4項。

圖3? 教學改革后兩個年級成績對比

3.實踐能力

實驗教學質(zhì)量得到提升，學生對實驗的興趣明顯提高，學生的動手能力得到鍛煉和培養(yǎng)。學生對程序設(shè)計方面的興趣明顯增加，學生實訓(xùn)過程目標更加明確，實踐能力得到提高。2020級學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目、“互聯(lián)網(wǎng)+”、挑戰(zhàn)杯等獲批立項共15項，榮獲全國性大學生各類學科競賽10余項。開展多元教學，以現(xiàn)實生活中的場景作為案例，不僅讓學生學會了工程性思維，還可以與現(xiàn)實應(yīng)用相結(jié)合。小組協(xié)作不僅能夠鍛煉學生的溝通協(xié)作能力，還可以培養(yǎng)學生的集體責任感和榮譽感。

4.教學評價

表6顯示了2019級和2020級學生對教學效果的評價。如表6所示，采用了新的教學模式后，2020級學生對教學效果的評價總體上較2019級有了明顯的改善，學生對課程及教師的滿意度逐步提高。

四、結(jié)語

教育部關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實施意見中明確指出“必須將教學改革成果落實在課程建設(shè)上”。本文結(jié)合某高校應(yīng)用型本科的定位，及省級一流專業(yè)“計算機科學與技術(shù)”專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標，以O(shè)BE教育理念為導(dǎo)向，針對C語言程序設(shè)計課程的特點，融合深度學習理論，在程序設(shè)計課程的開發(fā)及應(yīng)用中以項目式教學為主，貫穿多元教學方法，采用多元考核方式，探索新的教學模式，提高教學質(zhì)量和教學效果。

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責任編輯：彭治民