OBE理念下C语言程序设计实验教学改革探析

岑琴

关键词： OBE理念；C语言程序设计；实验教学

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2023）08-0119-03

1 引言

“以成果为导向的教育”即Outcomes-based Edu⁃cation（简称OBE） ，该教育模式于20世纪80年代在美国兴起。在理念上，OBE是一种“以学生为本”的教育哲学[1]；在实践上，是一种聚焦于学生受教育后获得什么能力和能够做什么的培养模式。强调教学的结果导向，一切教育活动、教育行为都是围绕实现预期的学习结果[2]，从结果反向设计教学，并由此确定教学内容、方法和策略，确保在学习完该课程后，每个学习者都能达到预先设定的目标。与传统的教育方式相比，成果不再是作为教学的最终评价指标，而是整个教学过程的核心与驱动力[3]。因此，以OBE为指导的教学中，教师必须对学生完成某课程后应达到的能力、水平有着清晰的构想，从而设计适宜的教学模式来保证学生能达到这些预期目标。各个教学环节必须紧紧围绕学生的特点进行设计并实施，这对培养有工程思维、创新能力的应用型人才具有十分重要的意义。

2 基于OBE 理念的实验教学体系架构

程序设计课程的目的归根结底是为了实现应用，也就是为了解决具体的问题，通过分析解决问题的需求，用规范的方法和技术，进行合理的设计，使用编程语言将整套解决方案呈现出来，通过计算机执行，最终解决问题。由此可见，实现应用本质上就是计算思维能力的培养。根据OBE理念，该课程教学实施中强调以学生为主体，以社会需求为导向，以培养学生把理论知识转化为解决实际问题的能力为目标，让学生从实践中理解和掌握计算机求解问题的基本方法和思维模式[4]，培养计算机思维，建立如图1所示的实验教学体系。

根据该专业的人才培养方案，明确C语言程序设计实验课程的能力目标，以3P模型和OBE教学理念为指导思想，确定前提、过程及结果3个阶段的相互关系，形成环环相扣的反馈环。以学生为中心，分析学生的不同特点，因材施教，所有的教学活动都是为了培养学生未来的职业素养，且根据学生的表现持续改进教学内容及方式，形成良性循环，确保能达到预期的能力目标。

2.1 确定教学目标

C语言程序设计是高校计算机相关专业的基础核心课程，对学生后续专业课程的学习乃至实现人才培养的目标都起着至关重要的作用。学完该课程后，要求学生能具备一定的程序设计、开发和测试的能力，能应用计算思维方法去分析问题和解决问题，培养能力目标可归纳为设计实践能力、计算思维能力、自主学习能力、团队协作能力[4]及创新能力等5个方面。课程培养目标既是OBE的终点，也是其起点。根据能力目标反向设计对应的教学目标，如表1所示。

2.2 设计递进式、多元化的实验教学项目

为了培养出更符合社会需求的人才，设置“基础型、综合设计型、研究创新型”三种类型的实验内容，逐步提高学生的综合应用能力和研究创新能力，突显以学生为主体、个性化教学的教育理念。

1） 基础实验以课内实验的验证型题目为主，以深化学生对所学理论知识的理解和应用为主，提高逻辑分析、抽象思维和程序设计能力，在培养实践能力方面起着重要作用。

2） 综合设计型实验以提高学生综合设计和应用所学知识解决问题的能力[5]。紧密联系生活，以“简易计算器”“学生成绩管理系统”等学生熟悉的课题作为实践项目。其中，“简易计算器”项目是要求学生熟练掌握程序的基本结构和函数的应用，然后循序渐进地过渡到较为复杂的“学生成绩管理系统”，进一步要求学生掌握对数组、指针、结构等的应用。学生以小组形式自由组合，从开始的需求分析、模块设计、代码实现到最后的整体测试，都是通过小组成员之间的沟通、协作合力完成。教学也不再拘泥于传统的课堂和固定的上课时间，冲破空间和时间的限制，课堂内外的教师与学生、学生与学生之间形成良好的互动，创建立体式课堂教学模式。

3） 研究创新型实验以PTA平台（即程序设计类实验辅助教学平台）实训题为主，辅以天梯赛练习题和PAT （Basic Level） Practice，以培养学生能应用所学知识进行综合应用，强化实践和创新能力为主。该平台可以在线自动评测，教师可随时掌控学生的答题情况、整体完成情况及正确率，做到实时指导，而学生也能及时了解自己的水平。该平台能纠正编程过程中的不良习惯，使学生总结出更多的编程经验，增强学生编程的自信心和主动性，也培养了学生不断进行钻研的科学精神，对学生进行了全方位考核。但由于学生的水平有所差異，辅助部分只做引导，学有余力的学生可做进阶练习，学习过程中鼓励学生多接触并积极参加校内外竞赛，尤其PAT考试。计算机程序设计能力考试（Programming Ability Test，简称PAT） 旨在通过统一组织的在线考试及自动评测方法客观地评判考生的算法设计与程序设计实现能力，科学的评价计算机程序设计人才，为企业选拔人才提供参考标准。这项考试被很多企业认可，鼓励学生参加该考试，为自己的未来就业赢得加分项。

层次化的实验教学体系符合个体的学习认知规律，从易到难，从简单到复杂，从模仿到创新，形成了层次分明、互相促进的循序渐进式的实验教学体系，能满足不同水平学生的需求，做到个性化学习。同时将课内实验、课外实训、学科竞赛以及未来就业规划各环节关联起来。

2.3 构建多维度、全过程的课程评价体系

为有效地对课程的学习效果进行评价，对实验教学过程进行控制，针对每个同学制定考核档案。按照理实一体化的思路，个人考核档案由三部分构成，即30%的过程考核评估、40%的综合实验效果、30%的研究创新型实验，共同构成“三四三”的综合评价体系。通过将过程性考核和最终考核相结合，更全面、更客观地对学习的过程和效果进行考核，同时激发学生的学习积极性。

1） 过程考核评估：以组内互评为主，从考勤、讨论、团队协作、项目管理能力四个维度进行评估。组内互评以学生自评和组长评价来评估学生的学习态度、团队协作能力和项目管理能力。

2） 综合实验效果：以组间互评为主，依据小组项目的算法设计、代码质量、文档书写、现场答辩四个维度检测学生的程序设计能力。其中代码评分细则如表2所示。引入小组间答辩互评的方式，旨在加强对学生自主学习与理解、口头表达、知识迁移与反思、团队协作与沟通等能力的培养[6]。

3） 研究创新型实验：这部分评分属于标准化评分，以平台自动评分值和题目完成度为主，开展分层次教学，根据学生的水平差异及不同需求，设置难度各异的分级训练题，既注重基础能力的培养又强调个性的发展。

3 教学实践效果分析

为避免不同的教师、专业等因素的影响，对两个教学班的学生设置了一个对照组，其任课教师、教学计划、学生的专业都是相同的，唯一不同的就是实验教学方法。普通班仍然采取传统的教学方法，教改班采用OBE理念的教学方法。通过问卷方式分析可知，普通班学生认为对稍复杂点的算法、文件尤其指针的理解应用不到位，有部分学生无法独立完成综合型项目，学习积极性不高；而教改班的学生普遍认为通过递进式、多层次的实验设置，使得知识不再是零散、割裂的，对课程中的难点理解更加透彻，能较好地将所学的知识应用起来，对综合型项目的开发有更为全面的认识和把控，大部分学生愿意参与综合型项目的设计、实现，更有兴趣研究较有难度的问题。经过一个学期的学习，两个班最后成绩统计图如图2所示。

从上图可知，教改班在平均分、优秀率及及格率方面全面超过普通班，成绩优秀的学生比例大幅增加，平均分也提升了不少，在学习过程中，由于注重过程考核，不再是一次考核定最终成绩，给部分基础差的学生带来信心，能激发他们的学习兴趣。

4 小结

综上分析，将OBE教育理念引入到“C语言程序設计”的实践教学中，对教学效果有一定的促进作用。优秀的学生容易脱颖而出，他们对程序设计思维有了更深、更全面的认识，同时，小组内的互帮互助，对那些基础较差的学生，给了他们二次学习的机会，降低挫败感，也愿意参与课程项目，共同合作完成任务，形成良好的学习氛围。实验教学中，在注重培养分析问题和解决问题的能力的同时，也让他们提前具备一定的职业素养。虽然本实验课程教学方法针对的是C语言程序设计课程，但对其他课程的实验教学，尤其是以计算机操作为主的实验教学，有一定的借鉴作用。