基于OBE理念的C语言程序设计多元教学

李永华 辛建军

收稿日期：2022-12-21

基金项目：陕西省教育科学“十四五”规划课题（SGH22Y1469）；陕西省高等教育学会项目（XGH21228）；商洛学院教育教学改革研究项目（22jyjx103）

作者简介：李永华，女，甘肃嘉峪关人，硕士，高级工程师

doi：10.13440/j.slxy.1674-0033.2023.05.011

摘 要：针对以内容为中心的传统教学模式带来的教學方法单一、学习方式被动等弊端，根据工程教育认证标准，引入OBE（Outcome-based education）理念，结合应用型人才培养目标，以学生为中心、以产出为导向，从教学内容、课堂教学、考核方式等方面进行教学改革探索。结合深度学习理论，以课程目标为导向、开发项目为主线，教学模式采用多元课堂、多元考核的方式，同时融入课程思政，从而激发学生的学习积极性，调动学生学习的主观能动性，培养学生团队合作、自主深度学习等方面的能力。

关键词：OBE；多元教学；课程改革；课程思政；C语言

中图分类号：G642  文献标识码：A文章编号：1674-0033（2023）05-0077-07

引用格式：李永华，辛建军.基于OBE理念的C语言程序设计多元教学[J].商洛学院学报，2023，37（5）：77-83.

Multiple Teaching Methods for

C Language Programming Based on OBE Concept

LI Yong-hua， XIN Jian-jun

（School of Mathematics and Computer Application， Shangluo University， Shangluo  726000， Shaanxi）

Abstract： As to single teaching method， passive learning style caused by the traditional content-centered teaching mode， OBE（Outcome-based education） idea is introduced by combining with the applied talents training target， in terms of the engineering education accreditation standard. Teaching reform is carried out in teaching content， classroom teaching and examination mode with students as the center and output as the guidance. Multivariate classroom teaching mode and multiple appraisal way are employed with curriculum goal oriented， development project as the main line on the basis of deep learning theory. Meanwhile， the course education is integrated to stimulate students' learning enthusiasm， mobilize students' subjective initiation and cultivate students' teamwork， the capacity of deep learning， etc.

Key words： OBE; multiple teaching; curriculum reform; course education; C Language

“C语言程序设计”是计算机及相关专业的一门专业基础课程，是学生接触到的第一门程序设计类课程，主要培养学生问题分析与建模、数据结构选择构建、任务划分与整合等方面的能力，也是诸多后续专业课程的基础，是学生改变思维方式、建立计算思维的主要课程。传统的教学模式是以学科为主的课程体系，多以案例教学为主，学生被动接受知识，考核学习效果的方式多为课后习题和期末考试，学生学习积极性不高。基于此，在借鉴工程教育认证以“毕业目标达成度评价”的基础上[1-2]，坚持“以学生为中心，以成果为导向”的教学设计[3]，在C语言程序设计课程中引入OBE（Outcome-based education）理念，以深度学习理论为基础，以产出导向、开发项目为主线，从课程目标、教学设计、考核方式等方面对传统的C语言程序设计课程进行了重新构建。相对于教学模式为学科导向的传统教学，基于OBE理念的教学强调以学生为中心，围绕学习成果开展教学设计，进行教学实施及教学质量评价[4]，并根据评价结果，进行持续改进。

一、课程教学目标

本研究以应用型本科人才培养目标为依据，结合省级一流本科专业——“计算机科学与技术”专业毕业目标，在2014版C语言课程教学大纲（简称“原大纲”）的基础上，重新制定了C语言程序设计课程的教学大纲（以下简称“新大纲”）。根据OBE理念的“清楚聚焦”原则，在新大纲制定时，明确了毕业生的能力要求，弥补了原大纲对毕业生知识、技能的要求方面的缺陷。新大纲强调，学生通过课程学习能够具备问题分析与建模、数据结构选择与构建、任务划分与整合的能力；运用结构化程序设计思想分析、解决实际问题的专业能力；具有将所学知识运用于复杂工程问题模型的实现，进行系统的研发、设计和维护的能力[5]。在此基础上，依据OBE的“清楚聚焦”和“反向设计”原则，进一步将前述能力要求细化为6个具体明确的课程目标，见表1。

在前述课程目标的基础上，再次依据OBE反向设计原则，将计算机专业学生的毕业要求指标与前述的6个课程目标相结合，形成了学生毕业要求指标与课程目标体系之间的映射关系，见表2。

二、课程教学

（一）教学流程

根据OBE中反向设计原则，建立了C语言的教学流程框架，课程教学设计起点依据学生最终培养目标，立足学习成果产出需求，设计课程教学、课程评价。如图1所示，根据社会需求、企业需求、毕业学生反馈，以学生期望达成的目标，以及社会、企业需要学生所具备的能力为落脚点，制定培养目标、毕业指标，进而对课程知识体系进行规划，确定课程教学内容、方式。具体教学工作以教师授课为主，并联合企业工程师进行综合项目研发设计、指导、考核，同时设计合理的教学监督及教学评价体系，对教学工作进行评价。最终形成一个根据校内外评价，对课程各项指标进行持续改进的良性闭环。

（二）教学内容

1.专业内容

为使学生的学习成果达到毕业目标要求，新大纲借鉴OBE关于课程体系建设与学生能力结构之间必须形成映射关系的要求，对C语言程序设计课程教学内容进行整合、优化，以课程目标为依据，以学习成果为预期，划分、组织教学内容。新大纲中不再按照传统的依据教材章节知识进行课程内容设计，而是将课程内容按照模块划分，各个模块包含对应课程核心知识点，并将其与毕业要求指标、课程目标进行关联，形成了对应关系清晰，各模块核心知识点相互支撑的教学内容体系，见表3。

2.课程思政

为全面落实“立德树人”根本任务，本课程在教学内容的设计上强调专业与思政融合，强化对学生世界观、人生观、价值观的教育，结合项目模块的具体内容，认真遴选、楔入了与之相关的思政教育目标、内容，实现了教书和育人的有机统一。表4展示了本课程部分专业知识与课程思政目标、内容的对应关系。如，在C语言基础知识教学中，本课程在详细描述其发展历程的同时，着重强调了务实肯干、坚持不懈、精雕细琢的工匠精神。

通过表4可以看出，思政元素的引入，既有利于学生世界观、价值观的塑型，同时也避免了纯知识内容讲授的枯燥，有利于吸引学生更好地参与到课堂学习中来，同时能够引发学生的思考，学生的学习积极性被激发出来，学习主动性大大提高。这也体现了以学生为中心的教育方式的转变，让学生从单一吸收知识点转向自主思考学习，从学习知识的传授转变为学习成果的获取。在这个过程中，教师要起到正确引导的作用，帮助学生树立正确的价值观，培养学生的家国情怀、国际视野，达到立德树人的效果。

3.产教融合

C语言作为最基础的计算机语言，其本身具备极强的实践要求。基于对C语言内在要求和本专业培养目标、产业发展需求的认识，本课程在教学内容及学习方式上强调产教融合，确定了以产业需求和以程序设计岗位职业能力要求为导向的教学目标。在OBE理念扩大机会、清楚聚焦、反向需求原则的统摄，以及教学内容项目化设置的前提下，积极搭建校企合作平台，进一步将教学内容与企业需求相结合，立足企业生产实际，进行动态化的实习、见习项目设计，通过学生进入企业见习、实习与企业人才定期来校指导的方式，让企业直接参与教学活动，实现了课程教学与产业发展之间的有效衔接。学生的实操作业以企业中的小型项目为目标，将教学内容与项目进行融合，以学校教师加企业工程师组成教学团队制定具有实际应用性的工程项目，将项目依据工作岗位划分成若干子项目，将课程的知识点贯穿到每个子项目的若干子任务中。在每个子项目中都融入了学习的知识点，学生在项目进行过程中既学习了知识又培养了技能，达到了知识学习与企业需求相一致，实现校企共同育人，产教深度融合的目的。

（三）教学过程

结合OBE的要求与C语言程序设计课程的特点，本课程在教学过程设计上强调成果产出导向，结合深度学习理论，以项目研发为目标，采用多元课堂的教学手段[6-7]，进行项目式翻转课堂的教学设计，其设计思路如图 2所示。

基于对教学设计为最终学习成果的达成服务的认识，在图2所示的具体教学设计中，本课程将教材的较为分散的知识，整合为目标明确的教学项目，以项目促进学习目标的达成。课程第一阶段先确定学习目标及内容，预估学生的学习成果，由学习目标确定教学目标，给学生提供学习资源，并确定教学项目，以项目驱动学习成果的达成。第二阶段，在学生达成学习目标的前提下，要求学生运用所学知识，进行团队协同合作，共同探究，对项目进行分析，分工协作解决问题，完成项目目标，通过展示项目成果的方式，各组学生进行深度学习交流，从而引出下一阶段的项目。第三阶段，各组交流后学生互评、教师评价引导，对项目进行改进、提交、反思。课程最终通过分工协作、深度学习、交流改进等手段，引导帮助学生达成课程知识、能力、素养等各方面的目标。

三、教学评价

（一）评价体系

要评判学生是否达到目标学习成果，应对照毕业要求指标同教学内容、教学实施之间的对应关系，形成科学、合理的教学效果及学习成果评价[8-9]。对C语言程序设计课程来说，学习获得的效果可归纳为：理解及运用知识分析、解决复杂程序设计的问题，能恰当地选择数据结构，划分整合任务，理解程序设计过程中角色划分的重要性，可独立或合作完成团队任务。以项目反转课堂为例，评价课堂教学是否使学生达到预期学习成果，课堂教学与学习效果的评价如表5所示。

如本研究基于学习效果来设计课堂考核方式，考察是否达成了学习成果，同时按照各教学点对毕业要求指标项支撑要求确定各考核环节的权重。不同的课堂考核方式针对相应的教学策略，对于项目式翻转课堂的课堂考核，表5中已列出项目。项目完成情况的评价将取决于每一项的得分。其中，项目完成过程主要考核学生分析问题、绘制流程图、构建数据结构、划分整合任务、进行团队协作的能力；答辩过程主要考核知识运用、方案设计、沟通交流的能力；各類文档主要考核现代工具使用、语言表达、优化方案的能力。采用每种教学策略的课时数与该策略的课堂考核所占比重成正比，根据实际需要采用该教学策略的课堂考核结果。近年来，对计算机科学与技术专业进行C语言程序设计课程改革探索，整个评价过程形成一个闭环反馈机制，教学改进的依据为上一次任务的成果评价。实践表明，大部分学生课程目标达成度良好，针对小部分学生，教学策略持续改进，最终亦完成了课程目标。

（二）教学效果

为验证改革的效果，本研究对计算机科学与技术专业2019级和2020级200多名学生的教学效果进行了验证。开展多元教学后，学生对编程、软件开发等方面兴趣渐浓，相比前几届教学效果明显提高，以下从成绩考核、认证比赛、实践能力、教学评价四个方面介绍取得的教学效果。

1.成绩考核

2019级按照原大纲进行教学，2020级按照新大纲采用改进后的教学模式进行授课。学生对课程的兴趣明显增强，期末成绩考核也明显好于无改革班级， 2020级学生的学习成绩（包含笔试成绩、项目完成成绩）得到了明显提高，优秀率明显增加，不通过率为0，见图3所示。

2.认证比赛

学生参加各级各类认证考试、比赛的人次及人数也可以看到，学生学习兴趣有所增加。计算机2019级学生没有人考取软件方面的认证（例如H3C公司、华为、思科），在计算机2020级学生中有29人次获得各级各类认证考试，其中12人考取了H3C的NE认证、2人考取了H3C的SE认证、1人考取了H3C的安全认证，在第十四届蓝桥杯软件设计大赛中，报名参赛31人，有11名学生获奖，获奖率为35%，其中一等奖3项，二等奖4项，三等奖4项。

图3  教学改革后两个年级成绩对比

3.实践能力

实验教学质量得到提升，学生对实验的兴趣明显提高，学生的动手能力得到锻炼和培养。学生对程序设计方面的兴趣明显增加，学生实训过程目标更加明确，实践能力得到提高。2020级学生创新创业训练计划项目、“互联网+”、挑战杯等获批立项共15项，荣获全国性大学生各类学科竞赛10余项。开展多元教学，以现实生活中的场景作为案例，不仅让学生学会了工程性思维，还可以与现实应用相结合。小组协作不仅能够锻炼学生的沟通协作能力，还可以培养学生的集体责任感和荣誉感。

4.教学评价

表6显示了2019级和2020级学生对教学效果的评价。如表6所示，采用了新的教学模式后，2020级学生对教学效果的评价总体上较2019级有了明显的改善，学生对课程及教师的满意度逐步提高。

四、结语

教育部关于一流本科课程建设的实施意见中明确指出“必须将教学改革成果落实在课程建设上”。本文结合某高校应用型本科的定位，及省级一流专业“计算机科学与技术”专业应用型人才培养目标，以OBE教育理念为导向，针对C语言程序设计课程的特点，融合深度学习理论，在程序设计课程的开发及应用中以项目式教学为主，贯穿多元教学方法，采用多元考核方式，探索新的教学模式，提高教学质量和教学效果。

参考文献：

[1]  王保建，陈花玲，杨立娟，等.工程教育认证标准下的课程教学设置[J].实验室研究与探索，2018，37（8）：162-166，298.

[2]  蔡述庭，李卫军，章云.工程教育认证中毕业要求达成度的三维度评价实践[J].高等工程教育研究，2018（2）：71-76.

[3]  苏湛，艾均，沈昱明，等.基于OBE理念的高校毕业要求达成度评估研究[J].上海理工大学学报（社会科学版），2018，40（2）：184-189.

[4]  乔美英，陶慧.基于OBE理念的“3+2+1”毕业要求评价体系构建实施[J].实验科学与技术，2021，19（2）：73-78.

[5]  周春月，刘颖，张洪婷，等.基于产出导向OBE的阶梯式实践教学研究[J].实验室研究与探索，2016，35（11）：206-208，220.

[6]  陈国定，杨东勇，陈朋.强化工程实践与创新能力培养的微机类课程实验教学[J].实验室研究与探索，2017，36（4）：171-173.

[7]  黄俊莲，吕博学，段雪丽.基于OBE理念的教学改革与实践——以“Python编程与实践”课程为例[J].教育教学论坛，2021（13）：71-74.

[8]  李文骞.基于OBE理念的程序设计類课程教学改革初探[J].教育教学论坛，2020（28）：288-289.

[9]  张翠平，赵晖.基于“学习成果导向”理念的教学研究——以C语言程序设计课程为例[J].计算机教育，2020（3）：153-156，161.

责任编辑：彭治民