基于OBE理念的Python語言程序設計課程教學設計與實踐

關鍵詞：OBE理念；Python程序設計；公共課；混合式教學；多元化評價

0 引言

近年來，計算機基礎編程在社會各行各業得到了廣泛應用，促使高校面向非計算機專業學生開設程序設計課程[1]。Python語言是云計算、大數據、人工智能等領域的首選編程語言，廣泛應用于醫療、金融、商務、制造等行業。大學生學習程序設計，培養編程技能及應用方法，可以利用計算機解決學習和工作中遇到的數據分析和科學計算問題。通過編程實訓，可以提高學生的創新實踐能力以及對高速發展的現代化科學技術的探索能力。在學習過程中，學生能夠進一步了解我國當前科技發展的前沿，增強愛國情懷。例如，在人工智能領域的研究中，我國已處于世界領先地位，無人駕駛汽車已成為一種代步工具，為人們的生活帶來了全新的體驗。隨著各行業產業數字化升級，對人才的計算機應用能力提出了更高的要求。結合社會對人才的需求，學習程序設計可以提升學生的工作競爭力。

目前，Python 語言程序設計課程作為公共基礎課，在教學中存在一些問題：學生編程基礎薄弱，課程理論與實踐共48學時，教學內容涵蓋程序設計基本方法、數據類型、程序結構、函數的定義與使用，以及Py? thon的計算生態庫等。課程內容繁多，而學時有限；理論教學未與實際應用相結合，缺乏編程實踐案例；教學內容缺乏育人元素；教學方法以教師課堂講授為主，教學模式單一；考核方式不全面，教師無法隨時了解學生知識掌握的情況等。因此，為了更好地培養實踐能力強、創新能力強的高素質人才，需要采用OBE 教育理念對傳統教育理念進行改革，從以教師為主導轉為以學生為主導。改革體現在課程教學內容設計、編程實踐案例選擇、素質育人元素融入、教學模式設計以及考核和評價方式等方面[2]。

1 OBE 教育理念

OBE（Outcome-Based Education） 是一種以成果為導向的教育理念。OBE理念強調以學生為中心，注重學生的學習成果和能力培養，其核心是從學生需求出發，并以學生的學習成果來衡量教學質量[3]。該教育理念認為，教育的目的在于培養學生所需的知識、技能和素養，因此，教育目標應具備明確性、可測量性、可達成性和相關性。自1981年由Spody等人提出以來，OBE教育理念作為一種先進的教育理念，迅速獲得了廣泛重視和認可。目前，OBE教育理念已成為美國、英國、加拿大等國家教育改革的主流理念，并對引導我國教育改革具有重要意義[4]。在教育部印發的《普通高等學校本科教育教學審核評估實施方案（2021—2025年）》中，強調要全面對接“學生中心、產出（成果）導向、持續改進”的國際先進理念，以提高人才培養質量和教育產出質量[5]。

OBE教育理念強調學生是教育的主體，教育應以學生為中心，尊重學生的個性和差異，以滿足學生的學習需求。教師應通過多種途徑了解學生的學習情況。OBE理念以成果為導向，首先，要根據學生的專業需求和畢業要求制定可實現的教學目標。其次，依照教學目標和學生的專業基礎選擇課程學習內容，以確保學生所學知識能夠與專業相結合，提高信息技術水平。再次，教師應設計教學策略，幫助和促進學生的自主學習。最后，應構建教學評價體系，對學生的學習成果進行定期評估，以了解學生是否掌握了知識，并督促學生學習，以達到預期的學習成果。

2 基于OBE 理念的Python 語言教學設計

Python語言程序設計課程為公共基礎課，授課對象為非計算機專業的大一學生，因此學生的學習基礎存在較大差異。哈爾濱師范大學為本科師范院校，課程授課對象涵蓋文學、藝術和體育等多個專業，而同一專業又分為師范和非師范學生，入學要求各不相同。基于OBE理念的教學設計是根據學生的專業需求定制課程學習目標，依據學習目標選擇教學內容，采用線上線下混合式教學模式，通過多元化的考核評價方式對教學成果進行評估，從而促進學習成果的達成?；贠BE理念的教學設計流程如圖1所示。

2.1 教學目標設計

課程教學中最重要的環節是依據教學大綱制定課程教學目標，從而明確學生在完成課程學習后應掌握的知識和技能。Python作為一種高級編程語言，在許多領域都有廣泛應用。學習這門課程的學生來自不同專業，計算機基礎知識水平存在差異，因此對課程的學習需求也各不相同，教學目標和教學內容也隨之有所不同。課程教學目標包括Python的基本語法和編程技巧，注重培養學生的實際應用能力和創新思維，同時與學生所學專業的畢業要求和人才培養指標相關聯。在學習程序設計專業知識時，特別強調學生分析問題和解決問題能力的培養，為學生今后的職業發展和終身學習奠定基礎。

基于OBE教育理念，按照學生的畢業要求，從培養學生的知識目標、能力目標和素質目標出發，定制Python語言程序設計課程的教學目標，具體課程教學目標如表1所示。

2.2 教學內容設計

OBE教育理念強調以學生為中心的個性化教學，圍繞教學目標制定不同的教學方案，以確保學生在學習結束時能夠取得良好的學習成果。Python程序設計的教學內容圍繞程序設計的基本語法、常用算法和實際應用展開，教學分為理論教學和實踐教學兩部分。理論教學部分旨在達成學生的知識目標，這部分學習內容包括Python的發展史、語法基礎、程序控制結構、基本數據類型、組合數據類型、函數、文件讀寫、異常處理等，幫助學生從編程初學者逐步掌握程序編寫、調試和運行的基本方法。通過實踐教學，旨在達成學生的能力目標和素質目標，同時檢驗理論教學的學習成果。

實踐教學以案例驅動，將理論課程按章節知識點劃分為不同模塊，每個模塊根據學生的專業需求設計編程案例，通過編程實踐鞏固基礎知識。課后拓展訓練讓學生通過編程實踐進一步提高編程能力、創新能力及計算思維。

哈爾濱師范大學藝術與體育專業的學生普遍認為學習編程與專業課程無關，且學習難度較大。為此，我們在教學內容中增加了海龜繪圖設計，這部分知識不僅涵蓋程序設計的基本語法元素，還包括庫的引用和庫函數的使用方法。學生通過編寫圖形繪制程序來鞏固理論知識，從而提高學習興趣和編程實踐的積極性。美術專業的學生利用所學編程方法繪制的創意圖形，也可以作為教學案例分享給其他專業的學生。

針對哈爾濱師范大學師范專業學生較多的特點，在實踐教學環節設計了輸出九九乘法表、為小學生出算題等編程案例。學生在學習了結構化程序設計語句后，利用循環語句編寫程序，可以輸出由星號（*） 組成的三角形、四邊形等圖案。在拓展訓練中，學生編寫程序生成九九乘法表和口算練習題，通過編程實踐提高專業技能，運用所學知識解決實際應用問題。

3 混合式教學方法設計

基于以學習成果為導向的教育理念，課程教學方法采用線上與線下相結合的混合式教學，充分利用超星學習通教學平臺。網絡學習平臺有助于教師科學合理地制定學生學習成果藍圖，實時跟蹤學生的學習活動進展，并對學習成果給予準確的評價。在混合式教學中，學生的學習活動分為課前、課中和課后三個部分。

3.1 課前導學

教師提前將教學資料上傳到學習通教學平臺，資料包括PPT課件、教學視頻、軟件安裝指南和案例素材等學生所需的學習資源。開課前，教師提醒學生自行閱讀資料和觀看教學視頻。在觀看過程中，學生可以通過教學平臺直接與教師進行互動答疑，平臺同時會記錄學生的學習過程并給予客觀的學習評價。課前，學生利用視頻資源進行知識點預習，課后則可反復觀看視頻，以鞏固所學知識。學習通教學平臺能夠記錄學生觀看視頻的時長、重復觀看次數以及教學文件的下載情況等。教師通過學習平臺的數據統計功能，關注并跟蹤學生的學習狀態，以培養學生的自主學習能力。

3.2 課中教學

課中教學環節主要圍繞學生反饋的學習疑點、程序設計問題以及實踐操作難點展開，教師進行針對性的答疑指導。教師通過實驗案例或項目講解，引導學生分析程序結構、選擇算法、完成程序的編寫、調試和運行，從而最終達成教學目標。在課堂上，教師利用教學平臺發布知識點測試習題，一次測試的時間一般為1分鐘，通過測試教師可以快速了解學生的學習成果。學生將課上編寫的程序代碼及其運行結果拍照并上傳至教學平臺，作為學習成果的評價依據。相較于傳統的教師提問式互動，課中使用手機教學平臺進行課堂測試和實驗結果提交能夠更有效地增強學生的參與積極性。與傳統的師生一對一互動方式相比，手機教學平臺能夠快速實現一對多的互動，并支持選人答題、搶答、問卷和討論等多種互動方式。通過在課中使用手機教學平臺進行不定時互動，不僅能夠提高學生的參與積極性，活躍課堂氛圍，還能有效防止學生上課沉迷于玩手機。

3.3 課后拓展

課后拓展旨在幫助學生鞏固和提升課堂所學知識，并提供更多進行創新實踐的機會。教師在網絡學習平臺上發布課后學習資源，包括基礎知識測試習題、拓展編程案例和課程階段性小結等。課后作業需在下一次上課之前完成，學習平臺會在截止日期前一天向未完成作業的學生發送提醒信息，督促其按時提交作業。基礎知識測試要求學生獨立完成，學習平臺將自動進行評分。拓展編程習題選自教師團隊精心挑選的不同層次編程案例，旨在通過解決實際應用問題激發學生學習、鉆研和創新的興趣。學生可以選擇獨立或小組合作的方式完成拓展編程習題，并將程序代碼和運行結果提交至學習平臺。教師將根據完成情況進行評分，并在課上對學生的創新設計進行點評。階段性知識小結要求學生在學習完某一部分內容后，繪制思維導圖對所學知識進行歸納整理。

4 教學評價

基于OBE理念，課程考核評價采用多元化機制，從多個維度評估學生的學習成果，以判斷是否達成培養目標。多元化評價包括學習過程評價和期末成績評價，具體的多元化教學評價如表2所示。

過程性評價旨在關注學生整個學期的學習狀態。借助網絡教學平臺的統計功能，教師可以有效記錄和分析學生在線和線下的學習行為。具體而言，教師可以通過線上課前簽到、課上提問的搶答、隨機測試、課堂討論以及程序調試結果上傳等方式，收集學生的學習數據，并利用課后時間進行分析和評估。網絡教學平臺會自動記錄學生的在線學習數據，包括視頻觀看時長、作業完成情況和每次測試成績等。教師可以通過平臺的統計數據，及時了解學生的學習動態，并對學習進度滯后的學生進行預警和干預。

基于OBE理念的教學改革在2022級與2023級計算機公共課的教學中進行了實踐，并取得了積極成果。根據多元化的考核評價機制，課程目標達成度得到了有效評估。結果顯示，最初制定的知識目標、能力目標和素質目標均達成并超過預期。以2023級漢語言文學專業Python語言程序設計的期末課程教學目標達成度分析為例，課程目標達成度報告如圖2所示。教師預期課程達成度為0.7，而學生的實際考核結果均超過0.7，表明取得了較好的學習成果，最終學生成為課程改革的最大受益者。

5 結束語

基于OBE理念，針對Python語言程序設計課程的教學改革，有效解決了預期成果、教學內容、教學方法和評價機制等方面的問題。實踐表明，該教學改革取得了積極的成效，不僅提高了教學質量，還激發了學生的學習興趣，促進了學生之間的互動交流，提升了學生的綜合素質，為專業人才的培養奠定了良好的基礎。

未來，教研團隊將繼續反思和總結經驗，在已有成果的基礎上不斷優化和改進教學設計，以提供更加有效的教學保障，確保人才培養的質量和效果。通過持續的教學改革和創新，團隊將致力于適應不斷變化的教育需求，培養出更具競爭力和創新能力的專業人才。