新工科背景下思政引領+OBE導向的程序設計類課程混合式教學模式實踐探究

雷紅艷,鄒漢斌,屠添翼

（湖南文理學院計算機與電氣工程學院，湖南常德4 150001)

0 引言

新工科建設要求高校培養(yǎng)能夠滿足產業(yè)需求、能夠對社會復雜工程問題進行分析研究，并能夠解決復雜工程問題的創(chuàng)新型人才[1]，OBE 教育理念是適應新工科建設時代對人才培養(yǎng)的新需求。習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上指出“要堅持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現全程育人、全方位育人，努力開創(chuàng)我國高等教育事業(yè)發(fā)展新局面”[2],與新工科的內涵：以立德樹人為引領，以應對變化、塑造未來為建設理念，以繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協調與共享為主要途徑，培養(yǎng)未來多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才[3]吻合。

程序設計是通往計算世界的大門，全國各高校工科專業(yè)：計算機、通信工程、自動化控制、機械自動化等領域中復雜專業(yè)問題求解的大部分落腳點都是程序設計，程序設計能力在工程科學領域變得越來越重要，且信息技術和智能技術的應用已經融入各行各業(yè)。程序設計類課程是計算機大類以及其他工科專業(yè)的重要基礎課程，新工科背景下思政引領+OBE 導向的程序設計類課程混合式教學模式，為滿足新工科建設對人才培養(yǎng)的需求，不僅僅讓學生掌握各類程序設計的規(guī)則、技術和方法而且能訓練學生能用各類程序設計思維和方法對復雜規(guī)模工程問題使進行分析能力；能對設計實施方案用各類程序設計的技術和編碼實現能力，更能達到培養(yǎng)學生具有正確的世界觀、人生觀和價值觀以及良好的軟件開發(fā)職業(yè)素養(yǎng)，具有科技報國的家國情懷和使命擔當、人文精神、工匠精神和創(chuàng)新精神的軟件開發(fā)人才[4]。

1 程序設計類課程教學的現狀

程序設計類課程都是實踐性很強的課程，在傳授理論知識的同時注重實際操作能力的培養(yǎng)，若干年來程序設計課程教學效果評價一直都不是很高，該課程普遍存在的問題如下。

1)學習興趣不高、難度大：教學內容都是些單調、枯燥的代碼，且很抽象，讓學生難以理解、很難有學習興趣。

2)解決實際問題的能力不夠：傳統(tǒng)的教學大部分都是對語法和算法進行講解，很少結合現實中的案例，很難達到利用程序設計思想和方法對現實生活的復雜問題進行有效的自主分析并編碼解決問題。

3)教學效果評價方式不合理：傳統(tǒng)的教學效果評價以學生筆試+實驗報告的形式為主，無法全面考核學生在工程實踐中的程序設計能力，存在大面積的“高分低能”現象，從而導致很多學生在就業(yè)時適應專業(yè)技術相關的崗位能力不足。

4)線上教學資源質量不高。程序設計語言學習需要較強的邏輯思維和較好的數學基礎，而大學生來自全國各地，不同地域的學生基礎知識儲備方面存在很大差異，通過線上資源的反復學習，用笨鳥先飛或勤能補拙的形式可以彌補學生知識的先天不足，但由于線上教學資源質量不高，學生利用線上資源課前預習、課后輔導、答疑等程序設計學習的進度和效果不是很理想。

5)現有課程思政吸引力和感染力不夠：近年來少數教師嘗試將課程思政引入程序設計類課程的教學，但很少深入挖掘思政元素，思政教學內容的針對性和與專業(yè)課教學內容的契合點不佳。

6)近年來，受疫情的影響行業(yè)內大量裁員，軟件開發(fā)人才需求逐年下滑，單一的程序設計類學生就業(yè)率不高。

2 新工科背景下思政引領+OBE 導向的程序設計類課程混合式教學模式

程序設計類課程以習近平總書記提出立德樹人為引領，以社會或行業(yè)需求為依托，遵循《高等學校課程思政建設指導綱要》[5]對工學類專業(yè)課程思政的培養(yǎng)要求，提出思政元素與專業(yè)知識有機融合，線上線下、課內課外雙管齊下的程序設計類課程混合式教學模式，其整體教學模式如圖1所示：

圖1 思政引領+OBE導向的程序設計類課程混合式教學模式框架

根據社會/行業(yè)需求制定教學目標，其中包括知識目標、能力目標和育人目標，由教學目標通過結合思政元素、學情、課程特點確定教學內容。將教學內容貫穿教學過程，通過課前線上自主預習、課中知識內化和課后鞏固三階段[6]的教學過程來落實教學內容。由教學目標指導教學效果評價，通過課前、課中和課后全方位的教學效果評價驗證教學目標是否達成。

1)教學目標

程序設計類課程是計算機大類專業(yè)的核心課程，其中程序設計基礎是專業(yè)課程的啟蒙，面向對象程序設計是專業(yè)核心課程中的承上啟下課程、是程序設計基礎的升華、是目前軟件開發(fā)行業(yè)主流的程序設計方法。故程序設計類課程在計算機大類專業(yè)以及其他工科專業(yè)都占有重要地位，其教學的目標包括：

知識目標：理解各類程序設計語言的基本思想和方法；掌握各類程序設計的規(guī)則、技術和方法。

能力目標：能用的各類程序設計思維和方法對復雜規(guī)模工程問題進行分析能力；能針對設計實施方案用各類程序設計的技術和編碼實現能力。

育人目標：培養(yǎng)學生具有正確的世界觀、人生觀和價值觀以及良好的軟件開發(fā)職業(yè)素養(yǎng)；培養(yǎng)學生具有科技報國的家國情懷和使命擔當、人文精神、工匠精神和創(chuàng)新精神的軟件開發(fā)人才。

2)教學內容

以馬克思主義立場、社會主義核心價值觀、習近平新時代中國特色社會主義思想、中華民族優(yōu)秀傳統(tǒng)文化、憲法法治、職業(yè)素養(yǎng)和道德規(guī)范等為指導，充分挖掘蘊含在程序設計類課程相關專業(yè)知識中的思政元素，將其有機地融入教學內容中。根據程序設計類課程內容都是些單調、枯燥的代碼且很抽象、課程是實踐性很強的特點，以及學生對枯燥的內容很難掌握、學習興趣不高，解決實際問題的能力不夠等學情，確定思政引領+OBE導向的程序設計類課程混合式教學課前、課中和課后教學內容,以及線上線下的教學內容。

3)教學過程

思政引領+OBE導向的程序設計類課程混合式教學模式的教學過程分為課前預習、課堂內化和課后鞏固三個階段，其教學過程整體設計流程如圖2所示：

圖2 教學過程整體的設計流程

課前預習采用任務打卡式：教師通過線上教學平臺提前整理和發(fā)布課前預習任務，任務驅動學生自主觀看線上教學視頻預習課堂知識，并進行思考完成在線測試，這樣不僅減輕了課堂教學內容的壓力，而且提高學生對課堂知識的吸收效率；課堂內化采用問題驅動式：課堂教學的核心原來語言語法規(guī)則和算法的講授，轉移問題分析和知識的綜合應用實現，利用案例法、探究法、討論法及練習法等教學方法，對課程案例進行深度剖析和編程實現，從而即解決解決課前預習階段存在的疑惑，又引導學生串聯碎片化的知識點應用到完整的案例中去，達到程序設計知識的內化，且促進了師生之間更深層次的互動和交流以及生生之間的協作和交流；課后鞏固采用有的放矢：相較于傳統(tǒng)教材中的習題作業(yè)，更注重針對學生課前、課中存在的問題，結合當今社會和行業(yè)需求布置多學科交叉的綜合練習和討論，讓學生利用網絡資源自主尋求答案，充分挖掘每個學生自主思維的潛能。同時針對興趣點參加學科競賽或項目組實現自我知識升華，從而增強學生學習的自主思維能力和綜合應用能力和創(chuàng)新能力。

4)教學效果評價

思政引領+OBE導向的程序設計類課程混合式教學模式采用理論評價與實踐評價相結合、過程性評價與期末評價相結合的全方位評價方式。理論評價主要是對基礎知識掌握情況、問題分析能力和知識應用能力的考核，實踐評價是動手編程實現能力的考核。過程性評價：理論部分是平時課前自主學習情況的考核、課中課堂表現的考核和課后作業(yè)的考核，實驗部分是平時課堂實驗完成情況的考核和實驗報告的考核。期末評價以期末考試的方式通常以主觀題為主，主要考核學生的問題分析能力和綜合應用能力。

3 新工科背景下思政引領+OBE 導向的程序設計類課程混合式教學模式實施方案

3.1 組建優(yōu)秀的課程教學團隊

優(yōu)秀的課程教學團隊教師本身應具有過硬的專業(yè)素養(yǎng)和強烈的課程思政意識，從而打造出高質量的課程教學資源，任課教師要認識到程序設計類課程教學內容不僅僅是單一的語法和算法，而是將多學科交叉融合，深挖思政元素并將其有機融合到線上和線下教學中去，并能合理地制訂線上、線下教學和課內、課外教學內容，且能用多形式的教學方法教授教學內容，同時還要能引領學生參加綜合性課外項目、考級考證及學科競賽等。

3.2 重構優(yōu)質的教學內容

教學內容除了完成知識目標的學習，更重要的是在教學過程中教學內容要達到能力目標和育人目標，所以教學內容不僅僅是教材中單一的語法和算法知識，教學內容應該滿足新工科建設對人才培養(yǎng)的需求，在思政引領下以產出為目標來重構教學內容。

1)課前教學內容：對教材的內容進行梳理提煉，制作出知識點講解的線上教學資源，供學生自主學習、并發(fā)布針對性的學習效果檢測的在線練習，從而讓學生理解程序設計的基本思想和方法和掌握程序程序設計的基本語法和算法。

2)課中教學內容：對知識點結合行業(yè)需求進行深度剖析，設計有效融入思政元素的課堂教學內容。課堂上重點通過案例的引入，講授如何對問題進行分析、如何使用知識點進行應用以及對案例實施效果進行分析其存在的問題和不足，以及如何改進，從而培養(yǎng)學生對復雜規(guī)模工程問題進行分析的能力和對設計實施方案運用各類程序設計的技術和編碼實現能力，同時達到育人的目標。

3)課后教學內容：結合新工科背景對知識點進行多學科交叉融合，有針對性地布置綜合應用性的線下作業(yè)和線上討論的教學內容，供學生自主思考、分析和并編程實現，從而培養(yǎng)學生自主思維、創(chuàng)新能力，同時培養(yǎng)學生良好的軟件開發(fā)職業(yè)素養(yǎng)，勇攀高峰、精益求精的工匠精神和創(chuàng)新精神。

3.3 運用形式多樣的教學方法

運用靈活多樣的教學方法可以更好地落實教學內容，提高教學效果，可采用如下形式教學方法：

案例法：用于課程引入，通過以OBE理念為導向、含思政元素的多學科交叉案例引入，可以更好地讓學生明白學習課堂內容后能用所學知識解決什么樣的問題，同時達到育人目標。

講授法：用于知識點的梳理和案例的分析等，將教學目標中知識目標內容有層次地展現出來，從知識基礎到應用再到實施，層層遞進。

探究法：用于課堂討論，在案例應用實施時如何使用講授的知識。

練習法：用于課前平臺自主在線測試練習；課中課堂在線平臺測試練習，對所學內容進行消化并及時檢測學習效果；課后作業(yè)，通過在線或線下練習對所學知識進行遷徙和拓展。

討論法：用于隨堂討論，對課堂案例的解決方案、方案實施存在的問題進行思考，對如何讓作品更完善進行分析和討論，并將其討論的結果在課堂上進行分享，師生之間進行互動和交流、學生之間進行相互學習和交流。

自主學習法：用于課前準備，通過課程線上平臺提供的教學資源，包括教學視頻和基礎知識和案例分析完成自主學習，并將學習效果進行反饋且提出疑問，供大家探討。

3.4 開展內容豐富的課外實踐活動

大學的課后時間非常充足，學生應利用課后時間開展豐富多彩、有意義的課外實踐活動，這樣才能讓課堂知識和思政教育得到有效拓展，其活動通常有如下：

鼓勵學生積極參加專業(yè)技能有關的考級考證，如：全國計算機軟件專業(yè)技術資格（水平）考試、PAT計算機編程能力測試、CCF/CSP 計算機軟件能力認證等活動為今后的考研、就業(yè)作鋪墊；

鼓勵學生參加教師的工作室，運用程序設計語言輔助教師開展科研實驗，培養(yǎng)他們的實踐能力、科研精神和團隊協作精神；

鼓勵學生自己組織小團隊深入觀察社會和生活實際，開發(fā)可解決生活中實際問題的小作品，并以此為基礎申報大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目、互聯網+項目等實踐項目，激發(fā)學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識，訓練學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思維與能力，培養(yǎng)計算機軟件開發(fā)行業(yè)的職業(yè)素養(yǎng)；

指導學生參加軟件開發(fā)方面的程序設計大賽、北斗導航、天梯賽、綠色計算等學科競賽活動；激發(fā)他們的學習熱情，挖掘他們內在的潛力，鍛煉他們不畏艱辛、勇攀高峰、挑戰(zhàn)自我、精益求精的意志品質。

4 結論

本研究是為了滿足新工科建設人才培養(yǎng)的新需求，構建了程序設計類課程的思政引領+OBE 導向的混合式教學模式，該模式以產出為目標制定合理課程教學目標、重構適合課程特點和學習現狀，并有機融合課程思政的教學內容、設計科學的教學過程和采用全方位的教學效果評價，經過3個學期的教學實踐并持續(xù)改進，相關的教學數據和反饋信息表明，程序設計類課程新的混合教學模式提升了課程教學資源與混合式教學形式的匹配度，提升了學生對復雜工程問題的分析能力和實踐能力，深化了線下課堂教學互動的層級，體現了課程的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度。從而整體提高程序設計類課程的教學質量、達到育人育才的目標。

但經過3 個學期的實踐，該教學模式也存在一些不足，如：學生體驗不夠真切，由于教學環(huán)境的限制，不能讓學生在實驗環(huán)境中真正體驗設計的完整實施過程。學生的互動不夠，由于時間的限制和大班上課，課堂討論分析沒有充分的時間，在課堂上不能讓培養(yǎng)每個學生分析問題、解決問題的能力完全落到實處。因此在以后的課程教學中還需要持續(xù)改進。