基于OBE的基礎編程能力教學實施方案改革探索

竇如林 沈維燕

摘要：在基礎編程能力教學實施方案改革過程中，結合工程教育認證，構建聯(lián)系緊密的小課程群。本文主要探索了工程教育能力要素與編程能力課程的結合方法，提出相應的教學方式、評價方式、培養(yǎng)模式，構建出螺旋改進的課程群建設模型，闡述了目前的教學實施過程中產(chǎn)生的實施效果。

關鍵詞：OBE教育模式;教學實施方案;基礎編程能力

中圖分類號：TP311 ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）25-0117-02

隨著社會不斷地發(fā)展，信息技術涵蓋了社會大部分行業(yè)，對軟件專業(yè)的人才需求不斷增加。但在軟件專業(yè)人才培養(yǎng)上，尤其是應用型本科院校中，普遍存在諸多問題，主要表現(xiàn)在培養(yǎng)理念、授課方式、考核方式、教學方法等上面。傳統(tǒng)教學導致學生的編程能力和邏輯思維能力得不到有效的鍛煉，進而學生的實踐能力和創(chuàng)新能力使其在行業(yè)競爭中滿足不了社會的需求。所以，軟件專業(yè)學生的基礎編程學習成效直接影響著學生后續(xù)課程的學習，如何提高學生的基礎編程能力成為目前重中之重的教學實施方案改革的目標。

1 OBE教育模式

近年來，工程教育專業(yè)認證作為“新工科”建設的重要內(nèi)容得到了廣泛的關注。工程教育專業(yè)認證是國際通行的工程教育質量保障制度，也是實現(xiàn)工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎。工程教育專業(yè)認證的核心是基于學習產(chǎn)出的教育模式（Outcomes-based Education，OBE），強調以學生為中心，能力產(chǎn)出以課程目標、畢業(yè)要求、培養(yǎng)目標為導向的合格性評價，并能建立合理有效的持續(xù)改進機制[1，2]。

軟件工程專業(yè)培養(yǎng)的是工程技術人才，編程能力是軟件工程專業(yè)學生必備的技能，也是工程教育認證對軟件工程專業(yè)學生最基本的能力要求?；A的編程能力的培養(yǎng)涉及程序語言類課程、算法類課程、數(shù)據(jù)庫類課程和應用開發(fā)類課程。大多高校根據(jù)這一技能所涉及的課程構建包含多門課程的大課程群，如包含“C語言程序設計、算法與數(shù)據(jù)結構、C++程序設計、MySQL/SQL Server數(shù)據(jù)庫技術、Java程序設計”或“C語言程序設計、數(shù)據(jù)結構、算法設計與分析、面向對象JAVA程序設計”。

將“學生能力產(chǎn)出為導向”的模式應用到學生的基礎編程能力相關課程群的教學過程中[3，4]，可以有效地鍛煉學生的計算思維，培養(yǎng)學生的編程實踐能力和自主解決實際問題的能力，為后續(xù)專業(yè)課程的學習打好基礎，進而加強學生的終生學習能力、創(chuàng)新能力和職業(yè)能力[5]。

2基于OBE理念的教學實施方案探索

2.1實施方案探索

編程能力是軟件工程專業(yè)的核心能力。學生在編程能力培養(yǎng)過程中面臨三個傳統(tǒng)問題：一是編程類課程學時有限，授課內(nèi)容無法強化;二是編程類課程語法太多、授課方法缺乏趣味性;三是編程類實驗課程內(nèi)容缺乏體系和嚴格考核標準。

我院在教學過程中針對上面三個問題，注重改進教學方法，逐漸形成了自助式、合作式及研究式為主的教學方法，并在教學中引進信息化教學平臺。在教學實施方案的改革過程中，將與編程能力培養(yǎng)相關的課程組成課程群統(tǒng)一建設，引入計算機程序設計能力考試（簡稱PAT）和PTA系統(tǒng)，作為教學資源支撐和檢測學生編程能力的重要手段。主要有以下三個方面：

（1）以學生為主、教師引導的教學方式

基礎編程能力課堂體系的授課過程中，不再進行知識講解為主的教學方法，采用了實踐理論一體化的教學方式，課程內(nèi)容全部在實驗室進行，以學生為主教師為輔，讓學生全程參與教學過程，教師在教學過程中根據(jù)學生的實際情況實時引導學生、組織和協(xié)調后續(xù)教學過程?；A編程能力培養(yǎng)課程體系中的課程實踐環(huán)節(jié)完全依托于杭州百騰開發(fā)的PTA平臺。通過靈活地使用該平臺，將編程能力課程的實驗教學、練習和考核結合在一起，學生可以隨時隨地登錄平臺提交所寫的代碼，有效調動了學生學習的積極性、鍛煉了學生的編程能力。這種教學方式解決了由于原有教學方式單一、教學方法傳統(tǒng)落后、局限的教學場地導致的學生實踐能力培養(yǎng)不足的問題。

（2）合理有效的學生評價方式

在學生考核與評價的過程中，可以借助PAT能力測試考試與日常教學的PTA平臺，對高級語言編程、算法與數(shù)據(jù)結構、綜合編程課程設計的考核方式進行徹底的改革，突出對能力的考核與評價。我院軟件工程專業(yè)的《高級語言編程》（C語言程序設計）自2017年開始取消了理論考試，考試成績由平時上機測驗成績和期末上機考試成績構成，建立了與課程目標一致的實踐能力考核框架。為保障平時實驗考核結果的公平性、有效性，PTA平臺的提供代碼查重和防作弊功能的技術手段，充分保證了實驗考核和期末機試的結果有效性。依托PTA平臺的在線測評實現(xiàn)課程的日常編程練習，通過一系列的階段性的實驗抽測，解決了原來對學生平時實踐能力無法準確考核評價的問題。

（3）教考相長、教競相長的實踐能力培養(yǎng)模式

基礎編程能力課程的改革提高了計算機類專業(yè)學生實踐能力，為了不斷激發(fā)學生的學習興趣和動力，我校軟件工程專業(yè)所有學生在學習完《綜合編程課程設計》后，統(tǒng)一參加PAT能力測試，并將PAT能力測試成績作為該課程通過的標準。同時，為了能夠讓優(yōu)秀的學生有著更好地發(fā)揮空間，進一步提升他們的實踐創(chuàng)新能力，我院將考試成績優(yōu)秀的學生組織起來，進行集中訓練，然后組織學生積極參加各類大學生程序設計競賽，實現(xiàn)編程能力相關課程教學與大學生程序設計競賽的有機結合，形成以教學帶動競賽、以競賽促進教學的教競相長的培養(yǎng)模式。

2.2實施方案具體內(nèi)容

依據(jù)工程教育專業(yè)認證的要求，我院創(chuàng)建了以能力為導向組建包含《高級語言編程》《算法與數(shù)據(jù)結構》和《綜合編程課程設計》的小課程群，層次遞進的開設這三門課程，大一上開設《高級語言編程》，大一下或大二上開設《算法與數(shù)據(jù)結構》，大二上開設《綜合編程課程設計》。三門課程均使用PTA教學平臺作為日常教學手段。把PTA教學平臺+PAT能力測試+綜合項目考評作為檢驗課程群建設有效性的標準，將PAT能力測評作為編程能力產(chǎn)出的最終檢測手段，課程群形成能力螺旋改進模型，如圖1。

（1）細化階段：學習并分析工程教育專業(yè)認證對軟件工程專業(yè)的能力要求，把抽象寬泛的描述細化到每門課程的教學大綱中，并確定課程群中每門課程能夠體現(xiàn)該能力的知識點;

（2）構建階段：把課程群中三門課程按照能力遞進順序進行梳理，確定相互之間的關聯(lián)，在課程知識點中同時兼顧PAT考試的能力要求。通過《綜合編程課程設計》，整合《高級語言編程》和《算法與數(shù)據(jù)結構》課程的重要知識點，使學生完成綜合性的完整項目，并重點培養(yǎng)學生參加PAT考試的編程能力;

（3）檢驗階段：組織學生參加PAT考試和綜合項目考評，分析成績分布，進一步修正課程群的知識點，完善教學內(nèi)容和教學環(huán)節(jié)，形成基于PTA教學平臺+PAT考試+綜合項目考評的能力達成度螺旋改進模型。

PAT考試側重應用型和綜合性編程能力的考核，而以往的《高級語言編程》和《算法與數(shù)據(jù)結構》課程中大多進行一些綜合性小的驗證性實驗，學生對學過的零散知識不會進行綜合和應用。把PTA教學平臺+PAT考試+綜合項目實踐作為課程群建設的檢驗和考評，以期在滿足工程教育認證能力要求的前提下提升學生的綜合應用能力。

3教學方案實施效果

3.1教學實施過程

我院引入PTA平臺的優(yōu)質教學資源，用于學生編程能力的培養(yǎng)，在基礎編程能力培養(yǎng)的日常教學中，自2016年起，在必修課程《高級語言編程》和《綜合編程課程設計》課程中，全面使用PTA平臺完成日常的教學和考核，實現(xiàn)線上過程考核（作業(yè)、實驗、測驗），PTA題庫中有大量接近實際需求、不同難度等級的題目，教師可以有針對性地對學生進行強化性訓練、實時觀測每個知識點的得失分率，通過結果反饋調整課程學習進度和難度，提高課程目標達成度。

借助PTA平臺，我院的軟件工程專業(yè)和信息安全專業(yè)每屆近400名學生完成兩門課程的平時作業(yè)、單元測試和期末考試。為真實的檢測學生實際的編程能力，學院引入第三方評測，在《高級語言編程》課程結束后，組織所有學生參加PTA的黃金段位考試，將該成績作為課程成績的一部分，同時可與其他高校學生的編程水平進行橫向比較。在《綜合編程課程設計》課程結束后，組織所有學生參加PAT乙級考試，將乙級考試成績作為課程成績的40%，通過可信的第三方評測，檢驗學生編程能力培養(yǎng)的達成情況。

3.2教學實施效果

在日常課程教學中，為保證考試成績的可信性，利用PTA提供的代碼查重和考試防作弊技術手段，使平時實驗作業(yè)和測試考核成績更加有效、客觀，近三年來，每門課程都有12次以上的作業(yè)、4次以上的測試，學生年作業(yè)提交次數(shù)在8000次以上，通過分析在有監(jiān)督環(huán)境下產(chǎn)生的、可信的學生學習數(shù)據(jù)，可反映學生真實學習情況，調動學生比、趕、超的學習積極性，提升計算機類專業(yè)基礎編程能力教學質量。

目前已實現(xiàn)我院軟件工程專業(yè)二年級學生全覆蓋，學生的編程能力得到有效提高，在中國高校計算機大賽——團體程序設計天梯賽等賽事中取得較好成績。

為促進畢業(yè)生專業(yè)能力與行業(yè)需求接軌，縮短畢業(yè)生的工作適應期，自2015年起學院推行PAT考試，作為所有學生必修課程的考核項目。自2016年開始至今，共組織了11期考試。2018年在我院學生中全面鋪開，近2年有728人獲得PAT考試證書，總體取得了良好成績，最高分達到100分。

4結論

本文面向工程教育認證，以基礎編程能力培養(yǎng)為目標，構建聯(lián)系緊密的小課程群。主要探索了工程教育能力要素與編程能力課程的結合方法，構建了螺旋改進的課程群建設模型，解決目前課程群建設缺少有效檢驗手段等問題。從我院的基礎編程能力課程改革成效來看，學生的實踐創(chuàng)新能力有了很好的促進作用、學生的學習積極性也被充分調動。同時，本文也為其他課程群的建設提供參考和借鑒。

參考文獻：

[1] 李志義，朱泓，劉志軍，等.用成果導向教育理念引導高等工程教育教學改革[J].高等工程教育研究，2014（2）：29-34，70.

[2]Spady W·D.Outcome-based education critical issuesand answer [M].Arlington Virginia：American Associationof School Administrators，1994：1-25.

[3] 杜翔云，AnetteKolmos，JetteEgelundHolgaard.PBL：大學課程的改革與創(chuàng)新[J].高等工程教育研究，2009（3）：29-35.

[4] 李志義.成果導向的教學設計[J].中國大學教學，2015（3）：32-39.

[5] 蔣宗禮.計算機類專業(yè)人才專業(yè)能力構成與培養(yǎng)[J].中國大學教學，2011（10）：11-14.

【通聯(lián)編輯：梁書】