基于OBE理念的计算机专业项目实践课程设计_李佳芮.pdf

信息化与计算机教育本栏目责任编辑：王力Computer Knowledge and Technology电脑知识与技术第19卷第6期(2023年2月)第19卷第6期(2023年2月)基于OBE理念的计算机专业项目实践课程设计李佳芮，彭玉兰，补冲（电子科技大学成都学院，四川 成都 610000）摘要：为了适应国家战略和区域发展对新工科人才需求，文章计算机专业项目实践课程以游戏开发为主题，基于OBE(Outcomes-based Education)理念设置项目课题，将课程分为前期、中期、后期三个阶段，在每个阶段中强调培养学生的不同能力，从而培养出具有创新、独立思考、沟通合作等多种能力的学生。经过一学期课程建设后，学生反响良好，也验证了基于OBE理念对计算机专业项目实践课程进行设计能提高课题教学效果。关键词：OBE理念；项目设计；课程设计中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1009-3044(2023)06-0135-03开放科学（资源服务）标识码（OSID）：随着科技高速发展，国家战略和区域发展的需求也在发生着翻天覆地的变化。自2017年开始，教育部便号召各高校积极响应并完成新工科的建设。新工科概念提出以来，培养新工科人才成为各高校目前主要面临的问题。相对于传统工科人才而言，新工科人才不只侧重于知识层面的理解与掌握，更着重打破传统对工科生的刻板印象，培养创新、合作、协调、沟通等方面的能力。这与以学生为本为核心的OBE(Outcomes-based Education)理念高度契合，OBE理念是指以成果为导向的教育理念1,近年来被广泛用于国内外教学改革当中。贾勇2基于OBE理论对项目实践教学的实施方法上进行了一系列研究。针对我国应用型人才培养存在的问题，凤权3利用OBE理念进行应用型人才培养模式的研究。吴秋凤等4利用OBE理念来指导完成高等工程类专业教学改革，强调“以学生为中心”的教学理念从而进行反向的教学设计。针对传统C程序设计课程存在的诸多问题，刘杰等5利用OBE理念进行教学改革从而保证了教学过程，提高教学效果。如何对现有工科专业进行教学改革从而培养出国家战略和发展区域所需的新工科人才是目前新工科课程教学改革的要点。1项目实践课程概述项目实践课程是各高校计算机专业必修课，相比于其他课程来说，更加偏向对前置课程中涉及理论知识的应用。为了迎合国家战略对新工科人才需求，需要针对各年级各专业学生设计出能重点培养综合素质能力的课程。传统项目实践课程中，学生对课程目标理解不足，从而缺乏主动思考和自我创新能力。初步的研究调研表明，相比于软件开发领域，计算机专业学生对游戏开发更感兴趣，因此本次教改基于OBE理念，强调以学生为中心，以项目为导向，利用游戏在学生心中的地位，充分调动学生在项目实践中的积极性。游戏是现代大学生离不开的话题，游戏开发需要接触可操作的游戏对象，自定义动画实现，多种精美的场景切换等，相比于传统项目开发流水化的开发模式，游戏开发在视觉上更吸引学生，因此提到游戏开发更能提高大部分学生兴趣，促进教学与项目实践相结合，从而提高教学效果。目前游戏开发引擎主要有cocos、unity引擎、虚幻引擎（Unreal Engine 4）等，不同引擎使用的语言和侧重点有所区别。cocos主要面向2D 游戏开发，使用 Javascript 或者 TypeScript 语言开发；unity主要面向3D游戏开发，主要使用C#语言开发；虚幻引擎主要面向3A（高成本、高体量、高质量）游戏开发，主要使用C+语言开发。考虑学生现有的硬件设备和前置课程语言基础，以及引擎本身的扩展性，本门项目实践主要选用unity引擎进行课堂教学。在这过程中，除了要求培养学生对知识理解和应用的能力，还需要培养学生具备创新、独立思考、沟通合作等多种能力，也对教师在课程设计中提出了更高的要求。教师要从学生角度出发，以学生为中心，设计出学生更感兴趣，参与度更高的项目实践课堂。基于上述理念，利用计算机专业学生对游戏的兴趣，设计了以游戏开发为背景的项目实践课题。项目实践课程设计的目的在于，让学生设计并开发出关于游戏的项目，一方面提升了计算机专业学生项目实践能力，一方面扩展了学生对于知识的综合运用。此外，学生在课堂中的设计作品还可推荐到学科竞赛中，从而达到以赛促教的效果。收稿日期：2022-08-30基金项目：电子科技大学成都学院校级预研项目（以学生为主体的融合性教学模式课堂建设）（项目编号：2021JXJG12）作者简介：李佳芮(1994)，通讯作者，女，助教，主要研究方向为虚拟现实、大数据技术研究；彭玉兰（1988），女，讲师，主要研究方向为信息安全研究；补冲（1984），女，中级工程师，主要研究方向为软件测试、大数据技术研究。E-mail：http：/Tel：+86-551-65690963 65690964ISSN 1009-3044Computer Knowledge and Technology电脑知识与技术Vol.19,No.6,February2023135DOI:10.14004/ki.ckt.2023.0327本栏目责任编辑：王力信息化与计算机教育Computer Knowledge and Technology电脑知识与技术第19卷第6期(2023年2月)第19卷第6期(2023年2月)2 计算机专业项目实践课程设计内容2.1 总体思路游戏开发是一项涉及设计、编程、美术等综合能力的实践项目，需要学生在课程中体验式学习才能掌握整个流程。但对于部分计算机专业学生来说，C#程序设计，unity引擎基础等前置课程并没有得到系统化地学习。故一开始即使学生兴趣很大，也会被诸多门槛给限制。针对该问题，需要教师在课程设计中安排含有特定知识点的项目，以项目为导向，让学生掌握游戏开发基础，在此前提下才能让学生利用所学知识做出自己的作品。表1 基于游戏开发的项目实践课程内容课程阶段前期中期后期内容安排C#语言基础Unity基础综合实验创新实验组织形式课前自主学习+课中习题练习基础实验案例“做中学”在基础实验上增加需求，让成员组队自行完成小组合作完成课程整体分为前期、中期和后期三个阶段，如表1所示。在课程前期主要设置C#语言基础和Unity引擎等基础课程。一方面，对于程序设计语言而言，高年级学生已经学过多门高级语言，所以即使前置课程中没有专门开设C#语言，同学也可自行将前置高级语言学习经验迁移到这门课程当中，因此采用课前自主学习形式，学生需自行翻阅代码手册学习C#语言，并且在课程中通过布置编程习题的方式，让学生们对C#语法有初步的基础运用。另一方面，对于游戏引擎的使用，通过课程中示范“飞机大战”“AR图书”等基础案例，使得学生们在跟做的过程中学习unity引擎基本操作，以及掌握unity引擎中碰撞系统、动画、UI等知识体系内容。在课程的中期，需要布置综合性实验，在基础实验上增设新的需求，或者布置新的实验，让学生自行分组完成，比如完成一个完整的“飞机大战”游戏，“纸钢琴”等。在这个过程中，教师不再要求学生边学边做，而应以启发思路为主，将关键步骤为同学们梳理好，让学生自行完成。目的让学生熟悉翻找并且运用unity手册，通过广阔的资料中精准找到自己所需的内容，从而培养学生勇于面对问题的心态，学会正确运用、高效的方式解决问题。在课程的后期，需要增设创新实验，这部分需求可由学生自行提出或者来源教师项目课题，根据学生自主意愿，再次组成小组，让学生自行准备素材，合作完成。在这个过程中教师要以把握方向为主，实时掌握学生作品的总体方向，评估学生目标作品的技术可行性，为学生做好向导，从而培养学生创新设计能力。2.2 基于OBE理念的项目实践课程关键基于OBE理念的项目实践课程关键在于设计多元化的项目实践活动，打破传统单一教授模式，以项目为导向，使得学生能够学习和运用课程知识体系内容的同时，利用游戏开发项目充分调动学生兴趣点和自主学习积极性。根据课程总体思路将项目实践课程分为前期、中期、后期三个阶段，在课程前期主要强调学生对C#语言和unity引擎的基础使用，在这个过程中，教师需要根据学生自身能力，专业前置课程安排，以及项目实践课程中的重难点设计出对应习题和基础项目案例。教学资源主要来源于网络上公开的代码手册，对于计算机专业的学生来说，学会正确使用在线资源以及运用代码手册是一项必不可少的技能。教师需要在最开始设计难度适宜的实验，让学生在心理上接受这门课程。此外，在课程前期要让学生了解并接受本门项目实践课程的最终目标，以此为基础设计课程主题内容、课后调研以及课堂分享与讨论。在课程前期阶段基于OBE理念，以项目为导向充分激发出学生的兴趣，从而调动学生在课堂中整体的积极性。课程中期强调学生在基础知识理解之上，自主完成新的需求任务。在这个过程中，教师不再花大量时间对知识进行讲解，而是应该以实际案例为背景，让学生查阅在线资料从而解决对应问题。为了让学生之间相互督促，可以采用分组的形式，让学生以小组形式去完成某个具体半开放课题或者解决新的需求。学生在团队合作中，除了可相互探讨问题外，因学生间有个体能力的差异，对知识理解较弱的学生可向同组能力较强成员请教，这样能解决教师指导多位学生需要花费大量课堂时间的问题。另外，对于部分性格内向同学来说，问题的内部解决会使其心理负担更小。课程中期的设计理念优势在于对知识快速理解的学生能够带动对知识理解较慢的同学的效果，学生以小组形式进行开发会比单独完成更加高效。课程后期强调的是培养学生创新、独立思考和沟通合作能力。在这个过程中，课题来源学生自主设计或教师项目课题，学生可以根据兴趣自行选题并且组队。为了防止最后期末作品的良莠不齐，经过课程前期和中期两个阶段，教师也对班级学生的能力有了大概的认识，所以在分组上教师可以根据需要选出优秀学员，为学生分组提出建议，每组成员最好是由优秀、一般、较差三类同学组成。另外，因为项目以游戏开发为主，好的作品离不开内部编程逻辑以及外部界面美观程度，编程和素材都需要自行准备，所以每组成员还要根据自己的长处进行合理分工，力求每组都能有编程和素材担当。相较于中期的半开放问题，这个阶段的项目实践安排应该是全开放问题。所以要求教师在发布命题之时，评估出该命题的技术可行性，以及对应需求难易程度，难易程度需适中，需要在学生的知识储备基础上，略微提出一些进阶的需求。另外，除了引导学生总体开发方向之外，还应该利用期末课程分数或者比赛等外部力量激励同学的开发热136信息化与计算机教育本栏目责任编辑：王力Computer Knowledge and Technology电脑知识与技术第19卷第6期(2023年2月)第19卷第6期(2023年2月)情。学生通过小组合作的形式，在共同解决开放性问题上，学会了要用更积极的态度面对问题、独立思考以及团队中沟通表达的能力。3 实践过程问题及解决方法基于OBE理念的项目实践课程设计在实践中会碰到学生容易被失败劝退，在创新项目中查阅资料受阻等问题，教师需要在过程中控制好整体创新性项目的难度，在适当的时候为学生指出正确的解决方法，或者提供解题思路。另外，教师需要在之前课程实践设置当中就要安排解题的思路，让学生在跟着做的时候，不仅学会如何解决这一类问题的方法，同时要让学生学会正确利用互联网资源查找并解决好问题。为了防止学生在过程中产生放弃的心理，在前期、中期、后期的实验设置当中要由浅至深逐步过渡，并且前后实验要彼此之间有所关联，不能独立存在，要让学生学会举一反三，在后续的创新型实验中都能解决好这一系列的问题。另外，教师需要在课堂中设置诸如加分等奖励环节，充分调动学生的积极主动性,让学生在快乐兴趣中掌握知识以及解决问题的方法。教师还应该观察班级中积极主动、能力强的学生，以此为依据，在分组中合理分配好人员，起到学生互助的作用。4 教学效果本文以2022年春季学期计算机专业大三开设的工程项目实践为载体进行实验。经过一学期课程后，有同学表示：“该课程项目内容十分有趣，每当解决完一个需求时，非常有成就感，未来想继续深入研究。”也有同学表