基于OBE的基础编程能力教学实施方案改革探索

窦如林 沈维燕

摘要：在基础编程能力教学实施方案改革过程中，结合工程教育认证，构建联系紧密的小课程群。本文主要探索了工程教育能力要素与编程能力课程的结合方法，提出相应的教学方式、评价方式、培养模式，构建出螺旋改进的课程群建设模型，阐述了目前的教学实施过程中产生的实施效果。

关键词：OBE教育模式;教学实施方案;基础编程能力

中图分类号：TP311        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）25-0117-02

随着社会不断地发展，信息技术涵盖了社会大部分行业，对软件专业的人才需求不断增加。但在软件专业人才培养上，尤其是应用型本科院校中，普遍存在诸多问题，主要表现在培养理念、授课方式、考核方式、教学方法等上面。传统教学导致学生的编程能力和逻辑思维能力得不到有效的锻炼，进而学生的实践能力和创新能力使其在行业竞争中满足不了社会的需求。所以，软件专业学生的基础编程学习成效直接影响着学生后续课程的学习，如何提高学生的基础编程能力成为目前重中之重的教学实施方案改革的目标。

1 OBE教育模式

近年来，工程教育专业认证作为“新工科”建设的重要内容得到了广泛的关注。工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保障制度，也是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础。工程教育专业认证的核心是基于学习产出的教育模式（Outcomes-based Education，OBE），强调以学生为中心，能力产出以课程目标、毕业要求、培养目标为导向的合格性评价，并能建立合理有效的持续改进机制[1，2]。

软件工程专业培养的是工程技术人才，编程能力是软件工程专业学生必备的技能，也是工程教育认证对软件工程专业学生最基本的能力要求。基础的编程能力的培养涉及程序语言类课程、算法类课程、数据库类课程和应用开发类课程。大多高校根据这一技能所涉及的课程构建包含多门课程的大课程群，如包含“C语言程序设计、算法与数据结构、C++程序设计、MySQL/SQL Server数据库技术、Java程序设计”或“C语言程序设计、数据结构、算法设计与分析、面向对象JAVA程序设计”。

将“学生能力产出为导向”的模式应用到学生的基础编程能力相关课程群的教学过程中[3，4]，可以有效地锻炼学生的计算思维，培养学生的编程实践能力和自主解决实际问题的能力，为后续专业课程的学习打好基础，进而加强学生的终生学习能力、创新能力和职业能力[5]。

2基于OBE理念的教学实施方案探索

2.1实施方案探索

编程能力是软件工程专业的核心能力。学生在编程能力培养过程中面临三个传统问题：一是编程类课程学时有限，授课内容无法强化;二是编程类课程语法太多、授课方法缺乏趣味性;三是编程类实验课程内容缺乏体系和严格考核标准。

我院在教学过程中针对上面三个问题，注重改进教学方法，逐渐形成了自助式、合作式及研究式为主的教学方法，并在教学中引进信息化教学平台。在教学实施方案的改革过程中，将与编程能力培养相关的课程组成课程群统一建设，引入计算机程序设计能力考试（简称PAT）和PTA系统，作为教学资源支撑和检测学生编程能力的重要手段。主要有以下三个方面：

（1）以学生为主、教师引导的教学方式

基础编程能力课堂体系的授课过程中，不再进行知识讲解为主的教学方法，采用了实践理论一体化的教学方式，课程内容全部在实验室进行，以学生为主教师为辅，让学生全程参与教学过程，教师在教学过程中根据学生的实际情况实时引导学生、组织和协调后续教学过程。基础编程能力培养课程体系中的课程实践环节完全依托于杭州百腾开发的PTA平台。通过灵活地使用该平台，将编程能力课程的实验教学、练习和考核结合在一起，学生可以随时随地登录平台提交所写的代码，有效调动了学生学习的积极性、锻炼了学生的编程能力。这种教学方式解决了由于原有教学方式单一、教学方法传统落后、局限的教学场地导致的学生实践能力培养不足的问题。

（2）合理有效的学生评价方式

在学生考核与评价的过程中，可以借助PAT能力测试考试与日常教学的PTA平台，对高级语言编程、算法与数据结构、综合编程课程设计的考核方式进行彻底的改革，突出对能力的考核与评价。我院软件工程专业的《高级语言编程》（C语言程序设计）自2017年开始取消了理论考试，考试成绩由平时上机测验成绩和期末上机考试成绩构成，建立了与课程目标一致的实践能力考核框架。为保障平时实验考核结果的公平性、有效性，PTA平台的提供代码查重和防作弊功能的技术手段，充分保证了实验考核和期末机试的结果有效性。依托PTA平台的在线测评实现课程的日常编程练习，通过一系列的阶段性的实验抽测，解决了原来对学生平时实践能力无法准确考核评价的问题。

（3）教考相长、教竞相长的实践能力培养模式

基础编程能力课程的改革提高了计算机类专业学生实践能力，为了不断激发学生的学习兴趣和动力，我校软件工程专业所有学生在学习完《综合编程课程设计》后，统一参加PAT能力测试，并将PAT能力测试成绩作为该课程通过的标准。同时，为了能够让优秀的学生有着更好地发挥空间，进一步提升他们的实践创新能力，我院将考试成绩优秀的学生组织起来，进行集中训练，然后组织学生积极参加各类大学生程序设计竞赛，实现编程能力相关课程教学与大学生程序设计竞赛的有机结合，形成以教学带动竞赛、以竞赛促进教学的教竞相长的培养模式。

2.2实施方案具体内容

依据工程教育专业认证的要求，我院创建了以能力为导向组建包含《高级语言编程》《算法与数据结构》和《综合编程课程设计》的小课程群，层次递进的开设这三门课程，大一上开设《高级语言编程》，大一下或大二上开设《算法与数据结构》，大二上开设《综合编程课程设计》。三门课程均使用PTA教学平台作为日常教学手段。把PTA教学平台+PAT能力测试+综合项目考評作为检验课程群建设有效性的标准，将PAT能力测评作为编程能力产出的最终检测手段，课程群形成能力螺旋改进模型，如图1。

（1）细化阶段：学习并分析工程教育专业认证对软件工程专业的能力要求，把抽象宽泛的描述细化到每门课程的教学大纲中，并确定课程群中每门课程能够体现该能力的知识点;

（2）构建阶段：把课程群中三门课程按照能力递进顺序进行梳理，确定相互之间的关联，在课程知识点中同时兼顾PAT考试的能力要求。通过《综合编程课程设计》，整合《高级语言编程》和《算法与数据结构》课程的重要知识点，使学生完成综合性的完整项目，并重点培养学生参加PAT考试的编程能力;

（3）检验阶段：组织学生参加PAT考试和综合项目考评，分析成绩分布，进一步修正课程群的知识点，完善教学内容和教学环节，形成基于PTA教学平台+PAT考试+综合项目考评的能力达成度螺旋改进模型。

PAT考试侧重应用型和综合性编程能力的考核，而以往的《高级语言编程》和《算法与数据结构》课程中大多进行一些综合性小的验证性实验，学生对学过的零散知识不会进行综合和应用。把PTA教学平台+PAT考试+综合项目实践作为课程群建设的检验和考评，以期在满足工程教育认证能力要求的前提下提升学生的综合应用能力。

3教学方案实施效果

3.1教学实施过程

我院引入PTA平台的优质教学资源，用于学生编程能力的培养，在基础编程能力培养的日常教学中，自2016年起，在必修课程《高级语言编程》和《综合编程课程设计》课程中，全面使用PTA平台完成日常的教学和考核，实现线上过程考核（作业、实验、测验），PTA题库中有大量接近实际需求、不同难度等级的题目，教师可以有针对性地对学生进行强化性训练、实时观测每个知识点的得失分率，通过结果反馈调整课程学习进度和难度，提高课程目标达成度。

借助PTA平台，我院的软件工程专业和信息安全专业每届近400名学生完成两门课程的平时作业、单元测试和期末考试。为真实的检测学生实际的编程能力，学院引入第三方评测，在《高级语言编程》课程结束后，组织所有学生参加PTA的黄金段位考试，将该成绩作为课程成绩的一部分，同时可与其他高校学生的编程水平进行横向比较。在《综合编程课程设计》课程结束后，组织所有学生参加PAT乙级考试，将乙级考试成绩作为课程成绩的40%，通过可信的第三方评测，检验学生编程能力培养的达成情况。

3.2教学实施效果

在日常课程教学中，为保证考试成绩的可信性，利用PTA提供的代码查重和考试防作弊技术手段，使平时实验作业和测试考核成绩更加有效、客观，近三年来，每门课程都有12次以上的作业、4次以上的测试，学生年作业提交次数在8000次以上，通过分析在有监督环境下产生的、可信的学生学习数据，可反映学生真实学习情况，调动学生比、赶、超的学习积极性，提升计算机类专业基础编程能力教学质量。

目前已实现我院软件工程专业二年级学生全覆盖，学生的编程能力得到有效提高，在中国高校计算机大赛——团体程序设计天梯赛等赛事中取得较好成绩。

为促进毕业生专业能力与行业需求接轨，缩短毕业生的工作适应期，自2015年起学院推行PAT考试，作为所有学生必修课程的考核项目。自2016年开始至今，共组织了11期考试。2018年在我院学生中全面铺开，近2年有728人获得PAT考试证书，总体取得了良好成绩，最高分达到100分。

4结论

本文面向工程教育认证，以基础编程能力培养为目标，构建联系紧密的小课程群。主要探索了工程教育能力要素与编程能力课程的结合方法，构建了螺旋改进的课程群建设模型，解决目前课程群建设缺少有效检验手段等问题。从我院的基础编程能力课程改革成效来看，学生的实践创新能力有了很好的促进作用、学生的学习积极性也被充分调动。同时，本文也为其他课程群的建设提供参考和借鉴。

参考文献：

[1] 李志义，朱泓，刘志军，等.用成果导向教育理念引导高等工程教育教学改革[J].高等工程教育研究，2014（2）：29-34，70.

[2]Spady W·D.Outcome-based education critical issuesand answer [M].Arlington Virginia：American Associationof School Administrators，1994：1-25.

[3] 杜翔云，AnetteKolmos，JetteEgelundHolgaard.PBL：大学课程的改革与创新[J].高等工程教育研究，2009（3）：29-35.

[4] 李志义.成果导向的教学设计[J].中国大学教学，2015（3）：32-39.

[5] 蒋宗礼.计算机类专业人才专业能力构成与培養[J].中国大学教学，2011（10）：11-14.

【通联编辑：梁书】