基于成果导向的C++程序设...培养目标达成度评价方法探索_邢艳丽.pdf

第 4 期2023 年 4 月 10 日计 算 机 教 育Computer Education中图分类号：G642198基金项目：中国民办教育协会 2021 年度规划课题（学校发展类）“产教科融合视域下高水平民办大学建设路径研究”（CANFZG21003）。第一作者简介：邢艳丽，女，讲师，研究方向为计算机软件及计算机应用、高等教育，。0引 言工程教育专业认证提出 3 个基本理念：产出导向(OBE,Outcomes-based Education)、以学生为中心(SC,Student Centering)、持续改进(CQI,continuous Quality improvement)1，其中 OBE 居于核心地位。我国教育界对 OBE 的教育理念已有较为广泛的认知，但是从近年来工程教育专业认证的实施情况来看，OBE 理念在课程层面的实践还不够深入，尤其是面向产出的课程评价机制还没有完全建立起来，基于课程的产出是否明确、具体、可测量，也缺少典型的案例和实践经验2。如何有效地将 OBE 理念落实到课程上，提升课程教学质量，是提高本科教育人才培养质量的重点，也是难点。1成果导向的课程培养目标持续改进闭环机制将 OBE 理念落实到课程中，其逻辑起点是课程目标（预期学习效果）的设定，课程目标的设定应遵循反向设计原则3：首先从社会需求和专业定位入手确定专业培养目标，再将专业培基于成果导向的 C+程序设计课程培养目标达成度评价方法探索邢艳丽1，申 华1，芮文璐2（1.大连东软信息学院 智能与电子工程学院，辽宁 大连 116023；2.中国通信学会，北京 100000）摘 要：以 C+程序设计课程为例，阐述在 OBE 理念指导下如何以学生为中心、以成果为导向、基于专业培养目标和毕业要求反向设计课程目标，并将之分解为具体的知识、能力、思维和素质 4 个目标维度，然后围绕这 4 个目标维度介绍课程教学内容、教学方法以及考核方式的设计，并基于教学大数据分析对课程的教学目标达成度进行定量和定性分析，针对下一轮课程教学实施改进给出建议。关键词：工程教育；成果导向；学生中心；持续改进；达成度分析文章编号：1672-5913(2023)04-0198-06养目标按照工程认证标准细化为毕业要求能力指标，然后将毕业要求指标分解落实到对应的课程，课程目标体现的是对专业毕业要求部分能力指标点的支撑；围绕课程目标进行教学内容、教学方法设计，以预期学习效果为导向构建教学标准、教学实施过程以及课程考核评价方式，并以定量和定性相结合的课程目标达成度分析为依据，实现对课程培养目标及毕业要求的达成度评价和持续改进，从而形成人才培养的闭环机制。闭环构建逻辑和关联如图 1 所示。2课程培养目标的设计基于工程认证的理念，课程培养目标承载着毕业要求的某些能力指标。以 C+程序设计课程为例，作为一门体现面向对象编程思想的程序设计类课程，除了承载知识、能力和素质等方面的培养要求外，还需训练学生的编程思维。表 1给出了 C+程序设计课程所支撑的毕业要求指标点以及对应的课程目标。课程从“知识传授、能力培养、思维创新和素质养成”4 个维度描述了具体的课程目标及预期学习效果，并依据布鲁姆认知模型进行了目标定位。DOI:10.16512/ki.jsjjy.2023.04.025教育与教学研究第 4 期199表 1 C+程序设计课程所支撑的毕业要求及其课程目标目标分类毕业要求一级指标毕业要求二级指标点课程目标/预期学习效果目标定位知识传授1.工程知识1.2 能够运用计算机工程基础知识解决电子信息工程中相关软硬件问题的分析与设计目标 1：通过面向对象编程语法知识的学习，能够独立阅读面向对象程序，并能够理解面向对象设计思想记忆理解能力培养4.研究4.2 针对电子信息领域的工程问题，能够基于信息系统的特征、性能指标选用或者设计构建实验系统，设计实验方案、开展实验并正确地获取实验数据目标 2：能够按照嵌入式软件开发流程开展实验研究；分析功能需求，应用面向对象程序框架编写、编译、调试程序，并能正确的分析程序运行结果应用分析思维创新3.设计/开发解决方案3.2 根据设计目标，综合考虑社会、健康、法律和文化以及环境因素，利用电子技术、计算机技术以及信息获取和处理技术设计满足要求的解决方案目标 3：应用面向对象程序设计框架，考虑社会、环境等因素，完成单元项目及课程综合项目的设计、分析与评价；能够阅读 UML 类图，并根据项目需求应用面向对象思想设计及评价 UML 类图应用综合评价素质养成8.职业规范8.4 理解工程伦理的核心理念，在嵌入式系统、电子设备、信号传输与处理系统的工程实践过程中遵守职业道德与规范目标 4：在项目开发过程中理解并遵循软件工程师职业道德规范及软件编码规范；能利用线上学习平台开展自主与合作学习理解应用3基于成果产出的教学内容与教学方法设计3.1项目驱动式教学内容设计在教学内容的设计方面，充分体现以项目为载体，以培养解决复杂工程问题能力为目标的指导思想，以支撑课程目标的达成。本课程内容共分为 4 个单元。第 1 单元为C+基础编程知识，学生理解并掌握基础的 C+语言编程知识。第 2 单元为面向对象程序设计基础，培养学生利用面向对象思想分析与理解问题能力。第 3 单元为面向对象程序设计进阶知识，包括继承、多态、模板等，主要培养学生对于复杂工程问题的抽象与建模能力；这一部分内容引入 UML 类图设计，不仅使学生易于形象生动地理解类的结构、类与类之间的关系及类的功能扩 专业人才培养目标 毕业要求指标项 课程目标预期学习效果课程内容 以学习效果为导向的考核评价 多角度的达成度分析 教学方法 丰富有效学习资源 细化支撑落实验证 教学设计以学生为中心的持续改进措施 图 1 成果导向的课程培养目标持续改进闭环机制展等，更有助于加深对面向对象程序设计思想的理解。第 4 单元为面向对象程序设计综合应用，引入 QT 图形化界面开发项目，强化面向对象设计思维的训练，通过项目的设计实施培养学生构思解决方案，让学生综合理解如何运用面向对象思想解决实际的复杂工程问题。3.2线上线下混合式教学方法设计为了实现对学生编程思维和编程能力的训练，C+程序设计课程教学采用了“做中学”和“项目驱动式”教学方法。课程分别以基于 C+与基于 QT 界面开发的 2 个实际项目为主线，将项目所涉及的知识内容逐级分解到各个单元，在项目实施过程中，逐步培养学生运用面向对象的思想设计和解决复杂工程问题的能力。在实验教学中，除设置基础验证性实验外，还设计了一个开放性项目，要求学生从生活当中利用2023200计 算 机 教 育Computer Education面向对象思想抽象拟解决的问题，并借助 UML类图设计其中的继承关系，在项目实施过程中允许学生自发形成小组，互相讨论、互相检查，培养学生的创新思维、自主学习能力及团队合作能力。借助学校自主开发的混合式教学平台，提供不同层次、不同难度的课前/课中/课后在线资源，包括微课视频、作业库、实验项目资源等；为满足学生的个性化学习需求，还为学有余力的学生提供大量的高阶性学习资源，包括高校编程类竞赛真题、趣味性强的游戏开发案例等。在课程教学过程中，采用线上线下一体化混合式教学方法；在线下课程中，以程序和项目案例为载体，融合主要的语法知识和面向对象编程思想，引导学生“做中学”；在线上学习中，以学生自学为主，借助线上教学资源，采取自主学习、同伴互教、教师答疑等灵活互动的学习方式，发挥学生的自主性，自我评价、自我提升。同时，课程教学适时融入软件行业典型案例和软件开发规范，使学生理解并遵守计算机专业人员在软件开发过程中所必须遵守的职业道德和职业素养，树立开发国产自主软件的爱国主义情怀。四维一体化线上线下混合式教学设计如图 2 所示。图 2 四维一体化线上线下混合式教学设计个性化定制 开放性四级项目 趣味性案例互评 启发创新思维 面向应用 案例驱动 项目拆分 做中懂语法 设计中学思想 先修资源、基本资源、拓展资源 程序设计类课程“知识、能力、思维、素质”四维一体化混合式教学 以赛促学 辅以竞赛驱动 引入竞赛真题 多层次激励 目标升维 岗位实操技能 严谨的程序员思维 软件产业工匠精神 4面向预期学习效果的课程评价方法设计课程内容、教学方法设计之后，课程目标的达成取决于一个科学合理的课程评价方法。尤其是能力达成的评价，不能仅仅依靠试卷，更需要根据课程的实施特点，以及各个教学环节预期达成效果进行有针对性的设计。4.1根据课程目标确定考核方式C+程序设计课程采取形成性考核和终结性考核相结合的评价方式。将学习效果导向评价贯穿于教学的全过程，其中形成性考核评价包括作业、阶段性测试、基础实验、开放性实验、线上学习、学习笔记，通过各个形成性的学习环节，以学习成果为导向作为阶段性激励机制来调动学生的学习积极性，培养学生自主学习能力和合作学习能力；终结性考核以项目开发、项目答辩作为主要的考核方式，题目的设置具有一定的挑战性、开放性和拓展性，侧重考核评价学生解决复杂工程问题的能力4。4.2将课程目标的分值在各考核环节上进行分解将课程目标的考核根据形成性考核环节和终结性考核环节按照“知识传授、能力培养、思维创新和素质养成”4 个维度进行细分5，假设课程总共引入 n 种考核方式，则每个课程目标的达成度评价值的计算公式如下：（1）其中，表示在考核方式 k 中，对应于课程目标 i 的平均得分；表示考核方式 k 在总评成绩中的占比；表示在考核方式 k 中，对应于目标 i 的目标得分。课程目标与各考核方式的对应关系及其支撑权重具体细分见表 2。教育与教学研究第 4 期201表 2 课程分目标对应各考核分项权重及达成度计算方法课程目标形成性考核各环节对课程目标达成度权重终结性考核各环节对课程目标达成度权重各目标的达成度支撑程度课程目标达成度评价值计算方法作业线上学习学习笔记基础实验开放性实验阶段性测验项目成果题签问题项目代码项目答辩知识传授 0.050.150.10.30能力培养 0.10.050.15思维创新 0.10.250.100.45素质养成 0.050.050.14.3围绕课程目标针对 4 个维度定义评价量规为了更好地分析课程目标的达成度，针对学生的学习结果，包括学习作品和学习过程按照“明确、具体、可测量”的原则针对知识、能力、思维和素质等 4 个维度的课程目标分别设计了优、良、中、差 4 个等级的评价量规（见表 3）。为了避免评价过于主观失去公平性，针对课程目标中对学生的预期学习效果制定，按照知识、能力、思维和素质等 4 个维度，不仅详细规定了学生所要达到的学习目标，而且详细地为各等级（优、良、及格、不及格）给出了详细的评价标准，用于全方位评价学生的学习过程和实践成果。表 3 C+程序设计课程目标达成的评价量规课程目标分值考核依据评分标准85%-100%（优秀）70%-85%（良好）60%-70%（及格）70%），但每个分项目标的考核又是由多个教学考核环节组成，整体目标达成并不意味着各个分项的考核环节目标达成，因此需要针对支撑课程分目标的考核项进行细化分析，才能更有效地分析教学环节的有效性。将表 2 的每个课程分目标基于形成性考核和终结性考核进行分项评价，可计算出每个考核分项的达成情况（见表 5）。表 5 C+程序设计课程目标考核项达成评量表课程目标核心能力（满分值 M*=M1+M2+M3=100 分）考核成绩（A*分）（目标考核项）评价值（C*）（目标考核项评价）达成度1.知识传授目标分值（形成性+终结性M1=30 分）1.1 作业（M11=5 分）考核成绩 A11=2.8评价值 C11=A11/M11=0.56未达成1.2 阶段性测验（M12=15 分）考核成绩 A12=12.3评价值 C12=A12/M12=0.82已达成1.3 终结性题签问题（M13=10 分）考核成绩 A13=7.7评价值 C13=A13/M13=0.77已达成2.能力培养目标分值（形成性+终结性 M2=15 分）2.1 基础实验（M21=10 分）考