基于OBE的《Python数据分析》教学模式研究

由从哲　邱骏达　范洪辉

关键词：OBE；Python；数据分析；混合式教学；课程建设

中图分类号：G420 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2023）02-0150-03

1 概述

随着人工智能、大数据的飞速发展，如何紧跟我国经济社会发展和创新型国家发展的需求，培养高素质的人才，是高校建设的重要目标，其中创新实践能力的培养是最关键的一环。创新是一个民族的灵魂，课程教学改革中鼓励创新也是核心理念。在教学过程中，培养学生的创新能力和动手能力是一项长期的系统工程。因此，每一位教师在教学中都必须重视对学生创造性思维和实践能力的培养。未来科技进步和社会发展的关键在于人才，目前，各国各地区越来越重视对于人才的竞争，特别是富有创新实践能力的高科技人才[1]，为了社会的高质量可持续发展，为社会输送更多高素质人才是高校的重要任务。如何培养学生创新实践能力是一项系统性工程，其核心就在于提高学生的实践动手能力和科技创新能力。

随着国家对科技建设的重视，高校“新工科”建设势在必行[2]。其核心诉求在于改变传统的教学模式，提高学生创新实践能力。通过对高校计算机课程教学模式的调研，笔者发现，目前传统课堂教学模式仍采用教师讲授为主，这种模式下，学生被动接受知识的灌输，无法对所学内容产生浓厚的兴趣。此外，相关课程还会根据课程特点补充了一些实践教学，如编程语言和其他课程。教师通常会安排实验来培养学生的计算机编程技能。这种教学模式教学方法单一，不能满足学生的多样化需求。评估方法简单，已不能适应现代社会对培养计算机特长生的高要求。作为一个实践性很强的领域，计算机课程的教学需要根据学科特点进行设计[3]。随着教育信息化的发展，产生了越来越多的新型网络教学平台，如何更好地使用这些智能化、数据化的教学平台，对传统的课堂教学模式进行改革，打造混合式教学模式，切实提升教学效率、提高学生培养质量，是摆在高校计算机类课程改革的难题之一。

基于以上分析，结合课程教学实践，本研究提出了一种适用于计算机课程的基于OBE理念的混合式教学方法。该方法以结果为导向，结合线上和线下教学资源，设计相关的教学活动，以及围绕课前、课内和课后三个阶段的混合课堂教学过程。对于计算机实践课程，充分利用智能化数据化教学平台和资源，提出了以应用案例为中心的混合实践教学过程。

2 OBE 理论与创新实践能力的培养

OBE（基于结果的教育）是Spady在1981年提出的一种以结果为导向的教育。OBE是工程教育认证的核心理念之一，又称作目标导向或者能力导向。它强调以学生为中心，各教学环节的核心目标是培养学生的能力。OBE的核心理念是根据社会发展对人才的需求和学生的个人能力以及他们希望实现的成就，有针对性地培养学生，以扭转教学过程的设计。

在基于OBE概念的课程设计中，有必要关注一系列问题，例如，通过课程学习，学生最终的学习效果，学生过程性考核成绩，如何对学生进行分析帮扶，如何对学生成果进行验证评价。为了设计培训计划、教学过程等，结果导向教育主张设计逆向原则。这一原则强调以学生为中心，可以避免传统教学模式中过分强调以教师为主导的各种弊端，强调学生最终能力的达成。近年来，计算机行业发展迅速，计算机教育与传统学科有所不同。如数学、物理和化学。学校应重视应用型教学，注重培养适应社会需求的技术人才。然而，在实际教学过程中，大多数教师仍采用传统的以教师为中心的教学，课程教学仍以课堂教学为基础，忽视了学生自主学习和探索新知识能力的培养。这种单一的教育模式没有结合计算机科学的特点，已经不能适应现在社会对应用技术人才的需要了。探索基于OBE理念的新型教学模式，进一步提高计算机科学的教学质量势在必行。

OBE理念强调以学生为中心，以问题为中心，是基于学生学习结果的逆向教学模式的教学设计和实施。OBE教学理念要求在教学环节将理论与实践相结合，在教学环节设置互动活动，增加实践活动在教学过程中的比例，从而提高学生的实践能力和创新能力，培养学生的问题解决能力。Python数据分析是计算机专业课程中一门实践性很强的课程。因此，以培养创新实践能力为目标，将OBE理念应用于编程类课程教学改革中，是一种有意义的探索和实践。

3 面向创新人才培养的Python 数据分析教学研究

学生创新实践能力的培养是一项系统性工程，需要学校、教师和学生三方的充分参与与互动。教学实践活动的安排注重理论与实践相结合，并充分强调创新实践能力的培养。教学内容要充分细化，引入实践性案例教学。教学方法充分结合网络教学平台，丰富课程教学方法。通过教学各环節的优化设置，充分锻炼提高学生的实践创新能力[4]。

3.1 科学设置课程目标

应用型高校计算机类专业学生主要培养目标为培养应用技术型专业人才。根据当前人工智能、大数据的发展状况和经济社会发展的需要，对于Python数据分析的课程目标要进行充分调研，科学设置[5]。除了学习基础理论知识外，学生还可以多参加编程竞赛或科研项目。通过竞赛或研究项目，把理论知识和实际操作很好地结合起来。通过这种模式的教学实践，既可以加深学生对理论知识理解的深度，又可以快速提高学生解决具体实际项目的实践能动手力，从而充分增强学生未来发展的综合竞争力。

在OBE理念的指导下，将与OBE理念相结合的知识模块重构为教学目标的核心，并设计了覆盖知识系统的教学驱动项目，项目贯穿了Python数据分析教程的各个知识点。实现课程目标、学生目标和教学目标的统一。

3.2 创新教学方法

目前，各高校计算机类课程传统的教学方法缺少对学生解决实际问题能力的培养，更多地关注于各种理论知识的灌输。这种模式较为枯燥，无法真正激发学生学习的动力，更无法达成最终的创新实践能力的培养目标。目前，程序设计类课程学生的学习积极性不高，主要原因就是没有激发学生的编程兴趣。在课程内容的设置上需要安排一些趣味性的编程问题，从而促使学生产生兴趣，产生好奇心，从而使学生主动地进行编程实践。在教学实践过程中，教师也要更多地鼓励学生进行更多的尝试，保护学生丰富的想象力，这样，学生就对自己遇到的实践问题有了强烈的积极性和主动性，把教师强制要求完成的某项任务转变为我来完成、我想完成、我能完成。这不仅提高了学生的学习主动性，也拓展了学生的思维和创新能力。因此，Python数据分析课程的教学方式一定要以学生的参与为主。调动学习自主性和学习兴趣，激发学生的创新意识[6]。

3.3 丰富教学模式

传统教学模式以教师为主导，强调教师知识的灌输，忽略了以学生为中心的工程教育理念，同时，各教学环节中缺乏学生的充分参与，也无法保证最终的教学质量和学生学校效果，无法达成最终的教学目标。因此，在实际教学过程中，要充分结合各种教学工具，丰富教学模式，如采用翻转课堂、微课堂、基于MOOC 的学习空间等多种教学模式[7]，通过信息化智能化教学模式的引入，提高学生的学习兴趣，充分参与到各教学环节，提高学生的创新实践能力。

突出实践创新能力的培养，大幅提高实践课程和课时的比例，增加案例教学和项目实践的内容。信息技术创新实践能力的培养不仅需要扎实系统的理论知识，还需要积极的创新意识和创新思维、工程背景知识以及分析和解决问题的能力。帮助学生在各种类型的实验中掌握专业发展的综合技能，提高学生的工程实践能力；鼓励学生探索创新，进行创新性实验设计，充分发挥个人潜能，提高创新能力；鼓励学生通过讨论和展示，互相帮助，提高沟通合作能力。

3.4 及时更新知识点

计算机行业发展迅速，技术的迭代更新很快，为了满足发展的需要，Python不断吸收新的理论、方法和框架，而大学教科书的教学内容相对落后，特别是案例项目远远跟不上行业发展，很可能造成学生刚学完，所学技术和知识已经被行业所淘汰。因此，课程教学内容必须紧跟行业前沿，课程组教师必须深入科研和企业一线，接受行业实践锻炼。教学过程中，在相关知识点中融入最新技术，缩短课堂与行业的距离，杜绝企业开发技术与高校教学内容脱节的现象发生。同时要加强校企合作，将企业真实项目作为课程教学案例，让学生在学习过程中真正接触项目开发，提高学生实践创新能力。

4 混合式教学的应用

随着MOOC平台、SPOC平台和微课程等在线教学方法的兴起，高等教育教学模式迎来了新一轮的改革。其中，MOOC平台是一个大型的开放式在线教学平台。它整合了各种在线数字资源，形成了丰富的课程资源。它适用于课前准备。它有着广泛的受众和庞大的学生群体。另一方面，SPOC平台是一个小型的私人在线课程，可以与离线课堂相结合，为学生提供定制和个性化的服务。微课关注某一知识或技能点，内容凝练，主题突出，可作为辅助教学的课程资源。这三种教学方法都使用在线教学方法，各有优缺点。

本研究以计算机类专业《Python数据分析》课程为例，将线上授课方式与线下传统课堂教学相结合。围绕教学环节的三个阶段——课前、课中和课后，提出了以OBE理念为基础的混合式教学模式。

4.1 准备阶段

在课前准备阶段，教师需要根据课堂内容设计并制定预习任务表，并将其发布在线上教学资源中；然后，他们需要将相关学习视频或资源上传到学习平台，供学生下载。学生自主学习，是利用老师提供的学习资源。完成准备工作问题，并及时提交给老师复习。在此过程中，应及时进行学习反馈和沟通[8]。

在线下准备阶段，学生需要使用课本和其他课外阅读材料，自己学习课程内容，通过应用程序进行交流和实时提问。通过细化教学内容，这种线上线下的课前准备方法一方面细分为多个知识点，让学生可以利用空闲时间观看和学习；另一方面，通过对学生预习情况的实时记录，教师能对学生预习情况进行测量。从而便于在课堂上有的放矢地进行教学，从而提高课堂的教学效益。

4.2 课堂教学阶段

在课堂教学阶段，相对于以教师为中心的传统教学方式，线上线下混合式授课方式有以下改进：（1）在课堂讲授中，提供案例教学环节；教师将在线发布课堂案例，学生将在课堂上进行小组讨论；课堂提问和讨论旨在提高课堂效率；（2）使用在线测验等辅助教学方法；学生将回答这些问题并将其提交给一个系统，该系统将自动审查并及时报告结果；这样对教师掌握学生的学习动态会有一定的帮助。进一步提高针对性教学；（3）线上线下结合使用，有效提供学习反馈，及时纠正，引导学生学习，事半功倍。

在混合式教学模式下，必须对教学内容进行重组，整合课程的知识点。充分利用项目驱动式教学方法，在传统课堂教学的基础上增加了微课、MOOC和在线编程测评等方式。学生主要通过在线MOOC和微型课完成需要记忆的知识。对于需要学生理解和分析的内容，主要在传统课堂教学中使用BOPPPS模型进行解释，穿插着翻转课堂、项目探索、实践讲座、同伴问答、编程实践和課后复习等，然后使用在线测试平台进行测试，每次测试内容都有迭代变化，从而回顾和检查学生的掌握情况。最后，将根据作业和测试结果进行统一的在线问答。根据课程实施情况，由教师或学生牵头进行讨论和讲解，一方面促进教与学的相互成长，另一方面也增强了学生的自主学习能力、团队合作能力，提高了学生的表达能力和计算思维能力。

4.3 复习评价阶段

在课后复习阶段，还采用了线上和线下相结合的混合复习方法。老师们会提前上传相关课件、在线教学资源、测试和作业分析、扩展阅读资源，这些问题将自动从题库中提取出来，形成作业练习。另一方面，教师将课本上的练习安排为线下作业形式的练习。完成作业后，老师会手动检查并回答学生的问题。最后，学生将总结并向老师提供反馈。

教学实施完成后，教师、学生和企业将从多个角度评价教学效果[9]。教学效果主要基于MOOC、雨课堂等在线平台，邀请相关课程教师、学习该课程的学生对项目实施情况进行评估，从而实现课程项目实施的多维细粒度分级，进一步优化教学过程，培养学生的科学实验能力、工程设计能力、专业实践能力和科研能力。

5 结论

本文提出的基于OBE理念的创新实践教学模式，在实际讲授计算机基础课程中，对培养学生的实践能力和解决问题的能力具有重要作用。在这种模式下，教学目标细化，教学主线明确，重点突出学生。实现了学生对基础知识和专业技能的掌握，学生自主学习的主动性大大提高。同时也提高了教师的专业技能还有进一步的提高，这就要求教师成为最好的双师型教师。从细节出发，扎扎实实地完成每个教学环节，既能培养学生的动手能力，又能培养学生的创新能力。还可以帮助他们形成良好的学习和研究习惯，为学生就业打下坚实的基础。