融入OBE理念的面向对象编程教学实践_裴晓英.pdf

第 39 卷 第 2 期 福 建 电 脑 Vol.39 No.2 2023 年 2 月 Journal of Fujian Computer Feb.2023 本文得到新疆政法学院高教项目资助项目基于OBE理念的C+面向对象程序设计课程教学探索（No.XZJG2022022）资助。裴晓英(通信作者)，女，1977年生，主要研究领域为数据挖掘、计算机教育。E-mail:。刘伟，男，1980年生，主要研究领域为网络安全、计算机教育。E-mail:。李帅东，男，1988年生，主要研究领域为电子技术、计算机教育。E-mail:。融入 OBE 理念的面向对象编程教学实践 裴晓英1 刘伟2 李帅东1 1(新疆政法学院信息网络安全学院 新疆 图木舒克 843900)2(河北司法警官职业学院信息管理中心 河北 邯郸 056004)摘 要 针对 C+面向对象程序设计课程实践教学中存在语法复杂、概念抽象和学生编程动手能力薄弱等问题，本文探讨了基于 OBE 理念的教学模式，聚焦实训教学目标，综合运用多种教学方法和信息化教学手段，进行教学改革实践。结果表明OBE 理念教学模式，明显提高了学生学习的积极性和主动性，学生对于实训任务完成度好，质量较高，理解了实训对于面向对象编程学习的意义，期末成绩明显提高，80 分以上比率较高，普遍掌握了面向对象的基本思想，达到了预期目标。关键词 C+语言；成果导向教育；实践教学；教学改革 中图法分类号 G642 TP312 DOI:10.16707/ki.fjpc.2023.02.025 Teaching Practice of Object-Oriented Programming with the Concept of OBE PEI Xiaoying1,LIU Wei2,LI Shuaidong1 1(School of Information Network Security,Xinjiang University Of Political Science And Law,Tumxuk,China,843900)2(Information management center of Hebei Vocational College For Correctional Police,Handan China,056004)Abstract In view of the problems existing in the practical teaching of C+Object-Oriented Programming，such as complex grammar,abstract concepts and students weak programming ability,etc.discussion on the Teaching Mode based on the concept of OBE,focus on the goal of practical training and teaching,comprehensive use of various teaching methods and information-based teaching methods,carried out the practice of teaching reform.The results show that the OBE concept teaching can obviously improve the students enthusiasm and initiative in learning.The students have a good degree of completion and high quality for the practical training tasks,Understand the significance of practical training for OOP learning.the final grade is significantly improved,and the ratio of more than 80 points is higher.and have generally mastered the basic idea of object-oriented and achieved the expected goals.Keywords C+;Outcome Based Education;Practical Teaching;Teaching Reform 1 引言 自 2016 年提出新工科建设后，从“复旦共识”、“天大行动”到“北京指南”，新工科建设研究逐步成为高等工程教育改革的重要课题1-4。2018 年教育部发文指出本科教育要围绕激发学生学习兴趣和潜能深化教学改革，促进学生全面发展为中心，既注重“教得好”，更注重“学得好”5。2019 年进一步提出，要以目标为导向加强课程建设，立足经济社会发展需求和人才培养目标，优化重构教学内容与课程体系，破除课程千校一面6。目前，“新工科”理念未完全融入师生日常教学行为与评价过程。以 OBE（Outcome Based Education）理念为核心的教学过程尚未融入日常教学行为中，部分课程仍然停留在以教师为中心的教106 裴晓英等：融入 OBE 理念的面向对象编程教学实践 第 2 期 学模式。教学管理与评价体系中注重教师教什么、怎么教以及教得怎么样，忽视知识点对专业能力、综合能力及创新力的支撑，学生就业的结构性矛盾依然突出7。OBE 是一种以学生的学习成果为导向的教育理念，认为教学设计和教学实施的目标是学生通过教育过程最后所取得的学习成果。它由 Spady 等人于 1981 年首次提出，并指出，OBE 是清晰地聚焦和合理地组织教育系统资源，使之围绕引领学生取得未来成功的实质性经验。OBE 理念受到各国教育改革者的青睐，已成为美国、英国、加拿大等国家教育改革的主流理念8。在此背景下，本文结合教学工作实际，以 OBE视角，对 C+面向对象部分的实践教学进行了探讨和实践，以期为新工科下面向对象程序设计教学改革提供参考和借鉴。2 学情分析 C+面向对象程序设计课程是计算机相关专业本科基础课程，对于培养学生解决实际问题能力、理解面向对象思想以及后续专业课程的学习起到了重要的作用9。为此，2022 年春季对新疆政法学院信息网络安全学院 2021 级计算机科学与技术专业 1、2、3 班学生的学习情况进行前期调查，了解学生对传统教学方法的态度、看法意见、学习兴趣、学习效果、预习复习习惯和喜欢的学习方式等信息10。调查研究表明，课程实践教学存在如下问题：（1）C+语言理论概念抽象，语法复杂，知识点多，学生编程基础薄弱。他们编程学过C语言，但对 C 语言的“函数和指针”部分学习不够深入，掌握不够扎实，不能灵活运用。（2）学时偏少（32 学时），很难使诸如继承、多态等众多复杂知识体系的教学效果达到完全的理解掌握并加以运用的要求。（3）学生精力不足。课程开设一般在大一下学期，同期开设的还有高等数学、大学物理、电子技术。对于这些课程，学生都需投入大量精力进行练习才能掌握，精力上被分散，难以有大量整片时间投入本课程的学习。基于以上因素，很多学生对于本课程易滋生畏难情绪，缺少学习信心和兴趣。这给课程授课带来一定困难，学生课程学习积极性不高，主动性不足，自觉上机编程实践少，课程学习不够深入，浮于表面，编程能力难以得到提高。在理论抽象概念复杂、学生编程基础薄弱、课时少、学生学期课业压力大且用于本课程学习时间少的情况下，需要结合课程培养目标，对授课内容侧重点进行取舍，突出实践教学，实训育人，使学生在编程实践学习中内化知识。提高能力是课程教学改革的核心，与 OBE 的教学理念一致。综上，本文融入 OBE 教育模式的核心理念，结合C+面向对象程序设计课程的教学实际，尝试探索解决教学中的瓶颈额问题。3 OBE 理念下教学改革实践 OBE 教育理念，从对学生的核心能力培养目标出发，反向设计教学内容，并采取多元化的教学方法。实施要点中前三个关键性步骤是：（1）确定学习成果。学习成果既是 OBE 的终点，也是其起点。（2）构建课程体系。（3）确定教学策略。OBE 强调的是学生学到了什么知识而不是教师教了什么知识11。C+面向对象程序设计课程作为计算机专业基础课程，旨在培养学生初步具备面向对象抽象、继承、封装和多态的编程思想，引导学生学会将问题域中的事物抽象成类，实现从问题空间到程序空间的映射，进而简化实际问题的求解，为培养学生解决复杂工程问题打下基础，满足新时代人才培养需求以及学生自身职业发展需要。针对前期调研中发现的问题，依据 OBE 理念实施的主要关键步骤，结合课程培养目标，组织开展教学改革实践。3.1 OBE理念下现存问题解决方案 OBE 理念下的教学设计，秉承“以学生为中心、成果导向、持续改进”原则，能够很好地解决目前学情分析中存在的主要问题。主要的解决方案如下。针对理论抽象、概念复杂、学生编程能力薄弱问题，依据 OBE 理念实施关键步骤：（1）确定学习成果实训任务成果。（2）围绕实训目标构建课堂内容，以成果为导向，设计关键知识点。（3）确定教学策略，围绕学生如何完成好实训任务，组织教学活动。在实施关键步骤（1）、（2）、（3）时，遵循布鲁姆（Bloom）教育分类法。美国著名心理学家、教育家布卢姆将认知过程分为记忆、理解、应2023 年 福 建 电 脑 107 用、分析、评价和创造 6 个层次。前三个属于低阶层次，后三个属于高阶层次。高阶层次的认知活动发展的是高阶能力，低阶层次的认知活动发展的是低阶能力。低阶知识主要是陈述性知识，高阶知识主要是程序性知识和策略性知识。依据布鲁姆教育目标分类理论，确定学生每个单元的学习成果，并对课堂教学内容进行重构11，将一些记忆性的低阶知识布置给学生自学。课堂上围绕实训任务目标，重点讲授程序性和策略性知识，使得学生对目标任务更加明晰，在具体的编程实践中逐渐找到感觉。通过编程实践，能更轻松更直观地消化理解许多复杂抽象的理论，建立信心，形成正向激励。重构和优化课堂内容，也从根本上解决了课时少的突出矛盾，使得有限的课堂兼顾“提升高阶性、突出创新性、增加挑战度”的原则，并在课程和实验设计逐步增加研究性、创新性、综合性内容，加大学生学习投入，科学“增负”，使学生体验“跳一跳才能够得着”的学习挑战，增强学生经过刻苦学习收获能力和素质提高的成就感6。针对学生学期课业繁重精力不足的客观因素，依据 OBE 理念实施关键步骤（3）确定教学策略，开展基于“蓝墨云班课”的混合式教学。在课前、课中、课后推送 PPT、测试题、实训任务，并自制个性化教学资源，如重点知识讲解图示、练习代码、实训任务讲解微课等，同时在线互动答疑，总结评价，精准实时关注学生学习全过程。采用云班课进行辅助教学，学生可随时利用碎片化时间进行课前预习，课后完成小测试，反复查看教师提供的实训任务讲解微课，以及查看来自教师和同伴的评价反馈。在碎片化时间里完成一个个小任务，符合学生作为“新一代网络原著民”的生活习性，学生既减少了焦虑情绪，又积累巩固了理论知识。节省的精力可以专注于高阶任务的完成。3.2 OBE理念教学总体思路 理论和实践相融合、以实训任务为中心的 OBE理念教学模式，总体思路如图 1 所示。围绕学习成果，理论课上回顾点评上一实训任务完成情况，随后引导学生完成对本次实验任务的论证分析与知识技能要求分析。教师通过案例演进一步加深学生对于对应知识、技能的理解。课后学生先自行完成对实验任务的代码编写与调试，教师线上同步发布实验讲解微课视频帮助学生解决关键疑难。在实训课上，教师现场辅导，指导学生完成对代码的调试完善，引导学生之间交流协作，对共性问题及时进行集中讲解，课时充裕时采用小组答辩的形式，由学生对实验结果进行展示讲解，其他学生循环点评反馈，教师最后总结。实