“产出导向”的电子信息类专业面向对象程序设计教学改革

刘帅 陈书贞 吴培良 彭秀平

摘要：面向对象程序设计是一门理工科普遍开设的课程，为了提高教学质量，对课程进行了教学改革。文章首先论述了目前的教学模式及教改的必要性，按照以学生学习产出为导向的人才培养理念，从课程教学目标、教学内容和教学评价三个方面进行了改革。本文以电子信息工程专业为例，引入基于产出导向的教学模式，激发学生学习兴趣，培养学生实践能力，取得了良好的教学效果。

关键词：面向对象程序设计；C++；教学改革

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）01-0048-02

一、引言

面向对象程序设计在现代工程技术研发中有较广泛的应用，是电子信息类专业中普遍开设的课程。学习和掌握程序设计的基本方法，可以提高电子信息类学生的软件研发能力，为后续需要编程的专业课程（如：单片机、数字信号处理和数字图像处理）打下坚实的基础[1]。C++语言是应用最广泛的面向对象程序设计的语言之一，由于知识点繁多、语法规则复杂，对初学者来说学习难度大，因此很多高校开展了教学改革，取得了一定的效果[2]。但如何进一步提高工程技术人才编程能力，增强工科人才培养对信息产业发展的适应性，依然是有待研究的课题。OBE（Outcomes-based Education）即基于产出的教学，是工程教育认证推崇的教学模式[3]。教学者首先必须对学生应达到的能力有清楚的构想，然后采用合适的教学手段保证学生达到这些预期的教学目标，教师要在教学过程中指导学生主动参与、团队协作和探索创新。笔者在对OBE教学模式研究的基础上，探讨了“产出导向”的电子信息类专业学生面向对象程序设计的教学方案。

二、教学模式改革的必要性

近年来，许多高校都对面向对象程序设计课程进行了相关教改工作，但从教学设计和教学过程来看，还存在如下问题。

（一）课程教学目标

课程教学目标是教学设计的首要问题，能否制定出明确、规范的教学目标关系着教学的成败。目前许多面向对象课程设计没有说明支撑的毕业要求。课程教学目标大部分针对的是知识目标，较少涉及能力目标。传统教学目标关注的仅仅是知识掌握的多少，缺少有针对性地锻炼学生解决问题的能力、团队意识、沟通能力、终身学习的意识和能力等。

（二）课程教学内容和活动

课程教学内容是实现课程目标的保证。目前，教学大纲中课程教学内容多是按教学知识点罗列，每个教学活动支撑了哪些教学目标在教学大纲中没有体现。课程教学活动方式单一，主要是教师讲授以及学生实验。学生不清楚课程知识在专业中的应用，不会应用。课程教学中的实践环节与专业应用脱节，制约了学生技术应用能力和后续课程的学习。

（三）考核评价

现阶段考核方式没有明确说明其与教学目标的关系，考核的每项内容需要细化与知识目标或能力目标的对应关系。考核学生的方式主要以期末考试及实验形式进行，主要考核学生对知识的掌握，缺乏对学生能力的考核。考核方式单一，不能全面有效的评价学生。

三、“产出导向”的教学改革探索

针对目前面向对象程序设计教学中的一些问题，本文以燕山大学电子信息工程专业为例，設计了“产出导向”的教学模式。

（一）课程教学顶层设计

C++面向对象程序设计主要培养学生使用现代信息技术工具的能力，并能初步应用于电子信息领域。电子信息工程专业的毕业要求共12条，面向对象程序设计主要支撑毕业要求的第5条：能够针对电子信息工程领域的综合性工程实践和复杂工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对复杂工程问题的建模、模拟与测试，并能够理解其实际可行性。首先根据课程支撑的电子信息工程专业毕业要求指标点确定课程的教学目标，主要包括知识目标和能力目标两大类。通过精选案例、分解任务、讨论和项目有机融合，明确其对教学目标的支撑作用，将相关知识点融入讨论和项目，让学生更好地掌握C++面向对象程序设计技术。

（二）教学内容优化与拓展，注重学生能力培养

以学生学习产出的OBE教学理念为指导，对教学内容进行优化和拓展。教学内容包括理论知识讲解、讨论课、课程项目和实验。理论知识讲解和实验主要支撑知识目标；讨论课和课程项目主要支撑能力目标。理论知识教学主要采用案例式教学，通过编程实例教授函数、类、对象、继承和多态等知识点。讨论课就课程涉及的关键知识点进行讨论，能够使学生加深对基础知识及实际应用的理解、扩宽知识面、初步具备查阅文献、阅读相关技术资料和调查研究的能力，并引导学生积极思考、主动学习，锻炼和提高学生的交流、沟通和表达能力以及团队合作能力。课程设有3次讨论课，第1次讨论课设置在类和对象的知识点授课结束后，围绕绘制频谱图形功能进行探讨，用面向对象编程思想探讨类的使用；第2次讨论课设置在派生类和继承的知识点授课结束后，围绕MFC中画笔和画刷的继承关系及其在绘制图形中的应用进行探讨，体会继承的优点；第3次讨论课设置在多态性的知识点授课结束后，采用面向对象编程思想中的编译时和运行时的多态性进行编程模拟。讨论课要求学生按照讨论题目分组查阅资料，归纳总结，撰写报告，制作汇报用PPT。课程项目要求学生使用MFC实现学生学号数字的单极性码生成和图形绘制，结合教学的进程，要求学生2—3人一组，分组查阅资料，编写程序，撰写项目研究报告并制作汇报用PPT，分组完成学号后四位单极性码生成、MFC界面设计、图形绘制、坐标绘制等功能，为后续课程奠定编程能力基础。课程实验教学使学生能验证、巩固和补充课堂讲授的理论知识。本课程和数字信号处理、通信原理三门课程还联合开设了《数字通信仿真课程设计》，是多学科知识的综合应用，进一步锻炼了学生针对电子信息工程中的实际问题编写面向对象程序的能力。

（三）考核方式多样化，多角度评价教学效果

学生成绩由讨论课、课程项目、实验和结课考试成绩构成。讨论课成绩依据资料的查阅整理及PPT制作质量、PPT讲解情况和回答问题情况几个方面进行评价，占总成绩的10%。课程项目成绩依据研究报告、项目程序代码和汇报情况综合评定，占总成绩的20%。实验成绩占总成绩的10%，要求学生认真准备，全程参与，独立完成并按时提交实验报告。结课考试占总成绩的60%。根据教学大纲和考试评定方式，课程组还确定了课程目标与考核内容的对应关系，计算出了各教学目标的达成度评价值，该评价值可以进一步支撑毕业要求达成度的计算。

四、结束语

面向对象程序设计是一门教学难度较大的课程，提高教学效果需要不断改进教学理念和方法。本文结合电子信息类专业教学实践，基于OBE的教学理念，探讨了以产出为导向的教学改革思路。针对电子信息工程专业设计了课程目标、讨论课和课程项目。教改明确了课程目标中的知识和能力目标，课程目标与毕业要求的对应关系，课程目标与课程考核的对应关系。通过多轮教学实践证明，教改提升了学生的编程能力，达到了预期的教学目标，有效提高了电子信息类人才培养质量。

参考文献：

[1]包理群，李锦珑，兰聪花.应用型本科电子信息类学生编程能力培养的探索与实践[J].教学研究，2015，38（06）：85-88+92.

[2]何国斌，吴春明.C++面向对象程序设计教学改革与实践[J].西南师范大学学报（自然科学版），2016，41（11）：189-193.

[3]胡正平，许成谦，李英伟，等.从专业认证角度谈工科课程三级项目设计[J].教学研究，2017，40（01）：96-99+105.