基于OBE理念的Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

關(guān)鍵詞：OBE理念；Python程序設(shè)計(jì)；公共課；混合式教學(xué)；多元化評(píng)價(jià)

0 引言

近年來(lái)，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)編程在社會(huì)各行各業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，促使高校面向非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)程序設(shè)計(jì)課程[1]。Python語(yǔ)言是云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等領(lǐng)域的首選編程語(yǔ)言，廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、金融、商務(wù)、制造等行業(yè)。大學(xué)生學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)，培養(yǎng)編程技能及應(yīng)用方法，可以利用計(jì)算機(jī)解決學(xué)習(xí)和工作中遇到的數(shù)據(jù)分析和科學(xué)計(jì)算問(wèn)題。通過(guò)編程實(shí)訓(xùn)，可以提高學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力以及對(duì)高速發(fā)展的現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的探索能力。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生能夠進(jìn)一步了解我國(guó)當(dāng)前科技發(fā)展的前沿，增強(qiáng)愛(ài)國(guó)情懷。例如，在人工智能領(lǐng)域的研究中，我國(guó)已處于世界領(lǐng)先地位，無(wú)人駕駛汽車(chē)已成為一種代步工具，為人們的生活帶來(lái)了全新的體驗(yàn)。隨著各行業(yè)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化升級(jí)，對(duì)人才的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力提出了更高的要求。結(jié)合社會(huì)對(duì)人才的需求，學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)可以提升學(xué)生的工作競(jìng)爭(zhēng)力。

目前，Python 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程作為公共基礎(chǔ)課，在教學(xué)中存在一些問(wèn)題：學(xué)生編程基礎(chǔ)薄弱，課程理論與實(shí)踐共48學(xué)時(shí)，教學(xué)內(nèi)容涵蓋程序設(shè)計(jì)基本方法、數(shù)據(jù)類(lèi)型、程序結(jié)構(gòu)、函數(shù)的定義與使用，以及Py? thon的計(jì)算生態(tài)庫(kù)等。課程內(nèi)容繁多，而學(xué)時(shí)有限；理論教學(xué)未與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，缺乏編程實(shí)踐案例；教學(xué)內(nèi)容缺乏育人元素；教學(xué)方法以教師課堂講授為主，教學(xué)模式單一；考核方式不全面，教師無(wú)法隨時(shí)了解學(xué)生知識(shí)掌握的情況等。因此，為了更好地培養(yǎng)實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)的高素質(zhì)人才，需要采用OBE 教育理念對(duì)傳統(tǒng)教育理念進(jìn)行改革，從以教師為主導(dǎo)轉(zhuǎn)為以學(xué)生為主導(dǎo)。改革體現(xiàn)在課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)、編程實(shí)踐案例選擇、素質(zhì)育人元素融入、教學(xué)模式設(shè)計(jì)以及考核和評(píng)價(jià)方式等方面[2]。

1 OBE 教育理念

OBE（Outcome-Based Education） 是一種以成果為導(dǎo)向的教育理念。OBE理念強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，注重學(xué)生的學(xué)習(xí)成果和能力培養(yǎng)，其核心是從學(xué)生需求出發(fā)，并以學(xué)生的學(xué)習(xí)成果來(lái)衡量教學(xué)質(zhì)量[3]。該教育理念認(rèn)為，教育的目的在于培養(yǎng)學(xué)生所需的知識(shí)、技能和素養(yǎng)，因此，教育目標(biāo)應(yīng)具備明確性、可測(cè)量性、可達(dá)成性和相關(guān)性。自1981年由Spody等人提出以來(lái)，OBE教育理念作為一種先進(jìn)的教育理念，迅速獲得了廣泛重視和認(rèn)可。目前，OBE教育理念已成為美國(guó)、英國(guó)、加拿大等國(guó)家教育改革的主流理念，并對(duì)引導(dǎo)我國(guó)教育改革具有重要意義[4]。在教育部印發(fā)的《普通高等學(xué)校本科教育教學(xué)審核評(píng)估實(shí)施方案（2021—2025年）》中，強(qiáng)調(diào)要全面對(duì)接“學(xué)生中心、產(chǎn)出（成果）導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的國(guó)際先進(jìn)理念，以提高人才培養(yǎng)質(zhì)量和教育產(chǎn)出質(zhì)量[5]。

OBE教育理念強(qiáng)調(diào)學(xué)生是教育的主體，教育應(yīng)以學(xué)生為中心，尊重學(xué)生的個(gè)性和差異，以滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。教師應(yīng)通過(guò)多種途徑了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。OBE理念以成果為導(dǎo)向，首先，要根據(jù)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)需求和畢業(yè)要求制定可實(shí)現(xiàn)的教學(xué)目標(biāo)。其次，依照教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)選擇課程學(xué)習(xí)內(nèi)容，以確保學(xué)生所學(xué)知識(shí)能夠與專(zhuān)業(yè)相結(jié)合，提高信息技術(shù)水平。再次，教師應(yīng)設(shè)計(jì)教學(xué)策略，幫助和促進(jìn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)。最后，應(yīng)構(gòu)建教學(xué)評(píng)價(jià)體系，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行定期評(píng)估，以了解學(xué)生是否掌握了知識(shí)，并督促學(xué)生學(xué)習(xí)，以達(dá)到預(yù)期的學(xué)習(xí)成果。

2 基于OBE 理念的Python 語(yǔ)言教學(xué)設(shè)計(jì)

Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程為公共基礎(chǔ)課，授課對(duì)象為非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的大一學(xué)生，因此學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)存在較大差異。哈爾濱師范大學(xué)為本科師范院校，課程授課對(duì)象涵蓋文學(xué)、藝術(shù)和體育等多個(gè)專(zhuān)業(yè)，而同一專(zhuān)業(yè)又分為師范和非師范學(xué)生，入學(xué)要求各不相同?；贠BE理念的教學(xué)設(shè)計(jì)是根據(jù)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)需求定制課程學(xué)習(xí)目標(biāo)，依據(jù)學(xué)習(xí)目標(biāo)選擇教學(xué)內(nèi)容，采用線上線下混合式教學(xué)模式，通過(guò)多元化的考核評(píng)價(jià)方式對(duì)教學(xué)成果進(jìn)行評(píng)估，從而促進(jìn)學(xué)習(xí)成果的達(dá)成。基于OBE理念的教學(xué)設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

2.1 教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

課程教學(xué)中最重要的環(huán)節(jié)是依據(jù)教學(xué)大綱制定課程教學(xué)目標(biāo)，從而明確學(xué)生在完成課程學(xué)習(xí)后應(yīng)掌握的知識(shí)和技能。Python作為一種高級(jí)編程語(yǔ)言，在許多領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。學(xué)習(xí)這門(mén)課程的學(xué)生來(lái)自不同專(zhuān)業(yè)，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)水平存在差異，因此對(duì)課程的學(xué)習(xí)需求也各不相同，教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容也隨之有所不同。課程教學(xué)目標(biāo)包括Python的基本語(yǔ)法和編程技巧，注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力和創(chuàng)新思維，同時(shí)與學(xué)生所學(xué)專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)要求和人才培養(yǎng)指標(biāo)相關(guān)聯(lián)。在學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)時(shí)，特別強(qiáng)調(diào)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)，為學(xué)生今后的職業(yè)發(fā)展和終身學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

基于OBE教育理念，按照學(xué)生的畢業(yè)要求，從培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)出發(fā)，定制Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)目標(biāo)，具體課程教學(xué)目標(biāo)如表1所示。

2.2 教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

OBE教育理念強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心的個(gè)性化教學(xué)，圍繞教學(xué)目標(biāo)制定不同的教學(xué)方案，以確保學(xué)生在學(xué)習(xí)結(jié)束時(shí)能夠取得良好的學(xué)習(xí)成果。Python程序設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容圍繞程序設(shè)計(jì)的基本語(yǔ)法、常用算法和實(shí)際應(yīng)用展開(kāi)，教學(xué)分為理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩部分。理論教學(xué)部分旨在達(dá)成學(xué)生的知識(shí)目標(biāo)，這部分學(xué)習(xí)內(nèi)容包括Python的發(fā)展史、語(yǔ)法基礎(chǔ)、程序控制結(jié)構(gòu)、基本數(shù)據(jù)類(lèi)型、組合數(shù)據(jù)類(lèi)型、函數(shù)、文件讀寫(xiě)、異常處理等，幫助學(xué)生從編程初學(xué)者逐步掌握程序編寫(xiě)、調(diào)試和運(yùn)行的基本方法。通過(guò)實(shí)踐教學(xué)，旨在達(dá)成學(xué)生的能力目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)，同時(shí)檢驗(yàn)理論教學(xué)的學(xué)習(xí)成果。

實(shí)踐教學(xué)以案例驅(qū)動(dòng)，將理論課程按章節(jié)知識(shí)點(diǎn)劃分為不同模塊，每個(gè)模塊根據(jù)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)需求設(shè)計(jì)編程案例，通過(guò)編程實(shí)踐鞏固基礎(chǔ)知識(shí)。課后拓展訓(xùn)練讓學(xué)生通過(guò)編程實(shí)踐進(jìn)一步提高編程能力、創(chuàng)新能力及計(jì)算思維。

哈爾濱師范大學(xué)藝術(shù)與體育專(zhuān)業(yè)的學(xué)生普遍認(rèn)為學(xué)習(xí)編程與專(zhuān)業(yè)課程無(wú)關(guān)，且學(xué)習(xí)難度較大。為此，我們?cè)诮虒W(xué)內(nèi)容中增加了海龜繪圖設(shè)計(jì)，這部分知識(shí)不僅涵蓋程序設(shè)計(jì)的基本語(yǔ)法元素，還包括庫(kù)的引用和庫(kù)函數(shù)的使用方法。學(xué)生通過(guò)編寫(xiě)圖形繪制程序來(lái)鞏固理論知識(shí)，從而提高學(xué)習(xí)興趣和編程實(shí)踐的積極性。美術(shù)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生利用所學(xué)編程方法繪制的創(chuàng)意圖形，也可以作為教學(xué)案例分享給其他專(zhuān)業(yè)的學(xué)生。

針對(duì)哈爾濱師范大學(xué)師范專(zhuān)業(yè)學(xué)生較多的特點(diǎn)，在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)了輸出九九乘法表、為小學(xué)生出算題等編程案例。學(xué)生在學(xué)習(xí)了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)句后，利用循環(huán)語(yǔ)句編寫(xiě)程序，可以輸出由星號(hào)（*） 組成的三角形、四邊形等圖案。在拓展訓(xùn)練中，學(xué)生編寫(xiě)程序生成九九乘法表和口算練習(xí)題，通過(guò)編程實(shí)踐提高專(zhuān)業(yè)技能，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題。

3 混合式教學(xué)方法設(shè)計(jì)

基于以學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向的教育理念，課程教學(xué)方法采用線上與線下相結(jié)合的混合式教學(xué)，充分利用超星學(xué)習(xí)通教學(xué)平臺(tái)。網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)有助于教師科學(xué)合理地制定學(xué)生學(xué)習(xí)成果藍(lán)圖，實(shí)時(shí)跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)進(jìn)展，并對(duì)學(xué)習(xí)成果給予準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。在混合式教學(xué)中，學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)分為課前、課中和課后三個(gè)部分。

3.1 課前導(dǎo)學(xué)

教師提前將教學(xué)資料上傳到學(xué)習(xí)通教學(xué)平臺(tái)，資料包括PPT課件、教學(xué)視頻、軟件安裝指南和案例素材等學(xué)生所需的學(xué)習(xí)資源。開(kāi)課前，教師提醒學(xué)生自行閱讀資料和觀看教學(xué)視頻。在觀看過(guò)程中，學(xué)生可以通過(guò)教學(xué)平臺(tái)直接與教師進(jìn)行互動(dòng)答疑，平臺(tái)同時(shí)會(huì)記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程并給予客觀的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)。課前，學(xué)生利用視頻資源進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)預(yù)習(xí)，課后則可反復(fù)觀看視頻，以鞏固所學(xué)知識(shí)。學(xué)習(xí)通教學(xué)平臺(tái)能夠記錄學(xué)生觀看視頻的時(shí)長(zhǎng)、重復(fù)觀看次數(shù)以及教學(xué)文件的下載情況等。教師通過(guò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能，關(guān)注并跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，以培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

3.2 課中教學(xué)

課中教學(xué)環(huán)節(jié)主要圍繞學(xué)生反饋的學(xué)習(xí)疑點(diǎn)、程序設(shè)計(jì)問(wèn)題以及實(shí)踐操作難點(diǎn)展開(kāi)，教師進(jìn)行針對(duì)性的答疑指導(dǎo)。教師通過(guò)實(shí)驗(yàn)案例或項(xiàng)目講解，引導(dǎo)學(xué)生分析程序結(jié)構(gòu)、選擇算法、完成程序的編寫(xiě)、調(diào)試和運(yùn)行，從而最終達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。在課堂上，教師利用教學(xué)平臺(tái)發(fā)布知識(shí)點(diǎn)測(cè)試習(xí)題，一次測(cè)試的時(shí)間一般為1分鐘，通過(guò)測(cè)試教師可以快速了解學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。學(xué)生將課上編寫(xiě)的程序代碼及其運(yùn)行結(jié)果拍照并上傳至教學(xué)平臺(tái)，作為學(xué)習(xí)成果的評(píng)價(jià)依據(jù)。相較于傳統(tǒng)的教師提問(wèn)式互動(dòng)，課中使用手機(jī)教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行課堂測(cè)試和實(shí)驗(yàn)結(jié)果提交能夠更有效地增強(qiáng)學(xué)生的參與積極性。與傳統(tǒng)的師生一對(duì)一互動(dòng)方式相比，手機(jī)教學(xué)平臺(tái)能夠快速實(shí)現(xiàn)一對(duì)多的互動(dòng)，并支持選人答題、搶答、問(wèn)卷和討論等多種互動(dòng)方式。通過(guò)在課中使用手機(jī)教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行不定時(shí)互動(dòng)，不僅能夠提高學(xué)生的參與積極性，活躍課堂氛圍，還能有效防止學(xué)生上課沉迷于玩手機(jī)。

3.3 課后拓展

課后拓展旨在幫助學(xué)生鞏固和提升課堂所學(xué)知識(shí)，并提供更多進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐的機(jī)會(huì)。教師在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)上發(fā)布課后學(xué)習(xí)資源，包括基礎(chǔ)知識(shí)測(cè)試習(xí)題、拓展編程案例和課程階段性小結(jié)等。課后作業(yè)需在下一次上課之前完成，學(xué)習(xí)平臺(tái)會(huì)在截止日期前一天向未完成作業(yè)的學(xué)生發(fā)送提醒信息，督促其按時(shí)提交作業(yè)?；A(chǔ)知識(shí)測(cè)試要求學(xué)生獨(dú)立完成，學(xué)習(xí)平臺(tái)將自動(dòng)進(jìn)行評(píng)分。拓展編程習(xí)題選自教師團(tuán)隊(duì)精心挑選的不同層次編程案例，旨在通過(guò)解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)、鉆研和創(chuàng)新的興趣。學(xué)生可以選擇獨(dú)立或小組合作的方式完成拓展編程習(xí)題，并將程序代碼和運(yùn)行結(jié)果提交至學(xué)習(xí)平臺(tái)。教師將根據(jù)完成情況進(jìn)行評(píng)分，并在課上對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。階段性知識(shí)小結(jié)要求學(xué)生在學(xué)習(xí)完某一部分內(nèi)容后，繪制思維導(dǎo)圖對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行歸納整理。

4 教學(xué)評(píng)價(jià)

基于OBE理念，課程考核評(píng)價(jià)采用多元化機(jī)制，從多個(gè)維度評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，以判斷是否達(dá)成培養(yǎng)目標(biāo)。多元化評(píng)價(jià)包括學(xué)習(xí)過(guò)程評(píng)價(jià)和期末成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)，具體的多元化教學(xué)評(píng)價(jià)如表2所示。

過(guò)程性評(píng)價(jià)旨在關(guān)注學(xué)生整個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)狀態(tài)。借助網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的統(tǒng)計(jì)功能，教師可以有效記錄和分析學(xué)生在線和線下的學(xué)習(xí)行為。具體而言，教師可以通過(guò)線上課前簽到、課上提問(wèn)的搶答、隨機(jī)測(cè)試、課堂討論以及程序調(diào)試結(jié)果上傳等方式，收集學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，并利用課后時(shí)間進(jìn)行分析和評(píng)估。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)會(huì)自動(dòng)記錄學(xué)生的在線學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，包括視頻觀看時(shí)長(zhǎng)、作業(yè)完成情況和每次測(cè)試成績(jī)等。教師可以通過(guò)平臺(tái)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，并對(duì)學(xué)習(xí)進(jìn)度滯后的學(xué)生進(jìn)行預(yù)警和干預(yù)。

基于OBE理念的教學(xué)改革在2022級(jí)與2023級(jí)計(jì)算機(jī)公共課的教學(xué)中進(jìn)行了實(shí)踐，并取得了積極成果。根據(jù)多元化的考核評(píng)價(jià)機(jī)制，課程目標(biāo)達(dá)成度得到了有效評(píng)估。結(jié)果顯示，最初制定的知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)均達(dá)成并超過(guò)預(yù)期。以2023級(jí)漢語(yǔ)言文學(xué)專(zhuān)業(yè)Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的期末課程教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度分析為例，課程目標(biāo)達(dá)成度報(bào)告如圖2所示。教師預(yù)期課程達(dá)成度為0.7，而學(xué)生的實(shí)際考核結(jié)果均超過(guò)0.7，表明取得了較好的學(xué)習(xí)成果，最終學(xué)生成為課程改革的最大受益者。

5 結(jié)束語(yǔ)

基于OBE理念，針對(duì)Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)改革，有效解決了預(yù)期成果、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和評(píng)價(jià)機(jī)制等方面的問(wèn)題。實(shí)踐表明，該教學(xué)改革取得了積極的成效，不僅提高了教學(xué)質(zhì)量，還激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)了學(xué)生之間的互動(dòng)交流，提升了學(xué)生的綜合素質(zhì)，為專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)奠定了良好的基礎(chǔ)。

未來(lái)，教研團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)反思和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，在已有成果的基礎(chǔ)上不斷優(yōu)化和改進(jìn)教學(xué)設(shè)計(jì)，以提供更加有效的教學(xué)保障，確保人才培養(yǎng)的質(zhì)量和效果。通過(guò)持續(xù)的教學(xué)改革和創(chuàng)新，團(tuán)隊(duì)將致力于適應(yīng)不斷變化的教育需求，培養(yǎng)出更具競(jìng)爭(zhēng)力和創(chuàng)新能力的專(zhuān)業(yè)人才。