基于OBE模式的Java程序设计课程教学改革与实践研究

伊华伟，王亚君，佟玉军，陈鑫

（辽宁工业大学，辽宁锦州 121001）

在信息化时代，人工智能已成为高科技领域的核心竞争力，而编程能力则是实现人工智能的基础。世界各国都对编程教育高度重视，以便培养更多编程人才。为促进人工智能发展，我国也制定了相应政策，2018年4月，教育部印发《高等学校人工智能创新行动计划》，提出要建构多层次人工智能教育体系，培养学生信息素养。Java 由于具有跨平台性、安全性、可靠性等优势，已被诸多高校作为计算机相关专业的程序设计必修课。为了培养优秀的编程人才，高校可基于OBE理念，对Java 程序设计课程开展教学改革，以提高教学质量，培养学生编程能力。

1 OBE理念概述

OBE（Outcome-Based Education）理念，即成果导向教育，强调以学生为中心，以学习结果为导向，持续改进教学，对促进学生达成预期目标、提高教学效果具有积极作用[1]。OBE理念强调学生能力发展，需围绕预期目标成果设计教学活动，对教学方式、教学内容无过多要求，仅要求学生、教师将注意力放在怎样达成预期教学成果上，关注学生学习知识后可以做什么[2]。基于OBE理念的教学模式和传统教学模式差异见表1。

表1 基于OBE理念的教学模式和传统教学模式差异

当今用人单位对人才岗位基本都有明确定位，如程序设计专业必须有相关技能储备。面对这一现状，基于OBE理念的教学模式强调根据教学目标成果对教学内容进行反向设计，使高校明确岗位目标，便于培养学生的专业能力。并且，随着大数据、人工智能等技术的迅速发展，许多教育类软件相继出现，促使教师角色发生相应变化，改变了传统教学组织形式，促进了基于OBE理念的教学模式的实施。

2 基于OBE理念的Java程序设计课程教学模式构建

2.1 确定学习成果

Java 程序设计课程以成果导向为理念，根据课程要求进行反向教学设计，为课程开展提供更好指导。在确定学生能力指标时，应遵循明确性、相关性原则。其中，明确性指的是每个能力指标均要反映学生应当实现的能力目标[3]；相关性是指将成果细分为若干相关的能力指标，因为一个能力指标难以涵盖若干成果，需将各能力指标结合，明确学习成果要求。为保证能力指标准确，可根据布鲁姆教育分类法确定能力指标，Java 程序设计能力指标见表2。

表2 Java 程序设计能力指标

2.2 达成学习成果

确定Java 程序设计预期学习成果后，即可开展教学活动，以达成成果目标。在此过程中，需拆解任务及创作作品活动，具体如下。

第一阶段，任务确定。确定任务是Java 程序设计学习的第一个步骤，只有明确任务目标，学生才能开展后续学习。教师提供单一任务时，已经确定学习成果，配合创设情境，有助于学生参与课堂教学活动，进而实现任务目标。在任务确定前，要求教师基于OBE模式确定目标成果。教学活动开始时，则呈现问题情境，引出探究的任务，激发学生兴趣，便于学生借助情境感知任务，确定任务要求[4]。任务问题设计有四个要点：一是设计问题始终以预期成果为主；二是任务要具备趣味性，可激发学生学习热情；三是任务要具备挑战性，满足“最近发展区”要求；四是任务要贴近学生生活，使学生能基于现实世界完成任务，体验解决实际问题的成就感，培养解决问题的能力。

第二阶段，计划制定。在该环节，教师应根据学生性格、兴趣、能力表现对其进行分组，分组时遵循“异质互补”原则，由教师为学生提供资源、辅助工具，包括任务计划书、思维导图等。学生能够在教师的支持下制定项目探究计划，确定小组负责人后，提交任务计划书，计划书由教师负责审查[5]。教师可根据任务计划书存在的问题，提出改进意见，保证各小组计划的合理性。在此过程中，教师应注意每组人数，每组人数应为4～6 人，避免人数过少或过多，并选择有领导能力、责任心强的学生为小组长，保证其能够引领成员按时保质完成任务[6]。

第三阶段，探究活动。学生在该环节要完成学习任务，掌握Java 程序设计相关知识。在探究活动中，教师可提前为学生准备微课视频、PPT 等学习资源，让学生对活动内容初步了解。教师还要承担监督责任，巡视各小组活动探究情况，整体把控任务探究进度，确保每个小组均能完成活动要求[7]。学生可以自主浏览资源，根据需求学习知识，或是利用网络查询资料，与成员交流协作完成任务活动。

第四阶段，制作作品。制作作品能够体现学生的学习价值，是基于OBE理念的教学模式落实的重要步骤，也是学生知识技能掌握的外化形式。在计算机支持下，学生作品可以研究报告、微电影、幻灯片、图片等形式呈现[8]。教师在该环节的任务是督促学生利用程序设计工具及协作交流工具，加工搜集到的资源，加快任务完成进度[9]。作品不是由一位学生单独完成，也不是成员所收集资料的聚合体，而是集体智慧的结晶，需要成员共同商讨、制作完成。

第五阶段，交流成果。基于OBE理念的教学模式强调学生成就感，为其赋予学习内生动力。在该环节，教师应组织学生汇报展示任务作品，保证学生明确评价作品的标准，实现综合点评[10]。展示成果时，由成员共同汇报组内作品、活动计划、学习体验等，可利用口头或多媒体方式进行汇报，其余小组评价并提出改进意见，各小组通过互相学习完善作品。学生在该环节还能锻炼表达能力，学会反思，互相取长补短。

2.3 评估学习成果

评估学习成果阶段主要是总结、评价学生的学习成效，这是OBE 模式实施的重要环节，采取有效的评价可以客观反映学生的学习产出，教师也能根据评价结果对教学活动进行优化[11]。为此，教师可利用问卷、试卷、作品评价等多种方式，评价学生学习成果，并注重评价主体的多样化，根据目标确定成果是否符合预期。在此过程中，教师需组织学生进行组内互评、自评、组间互评，并为其提供评价工具。

3 基于OBE理念的教学模式在Java程序设计课程的实践

3.1 学情分析

在教学活动设计中，教师应该严格遵守《软件技术专业教学标准》《Java 程序设计课程标准》和OBE 模式章程，以此来规范教学设计，分析授课群体学情。在技能与知识基础方面，学生已经学习了C 语言程序设计，大部分学生可基本完成编程任务。前一单元学生主要学习基础Java 语法与搭建Eclipse 环境，可编写小程序“Hello World”，深入理解Java 编程原理。在实践与认知方面，学生虽拥有良好的记忆总结能力，但对于编程任务还是难以完成。并且，学生习惯面向过程的编程模式，使其转换思维成为教学重点。在学习特点方面，学生喜欢讨论、动手实践，偏向于通过虚拟实验室、抖音等进行学习，其自主思考能力、创新思维与辩证思维有待加强。

3.2 教学目标

根据学生情况、人才培养方案及教学环境、条件，确定三维教学目标，具体如下。

知识与技能目标：掌握类、对象定义，掌握this关键字与构造方法，掌握方法重写与类的继承，使用super 关键字，掌握接口、抽象类、初始化及数组。

认知与实践目标：掌握面向对象的程序设计方法，利用Java 程序设计知识解决实际问题，通过JDBC创建数据库应用程序，将业务逻辑与用户界面逻辑相分离。

情感与态度目标：拥有独立思考能力与举一反三能力，做事精益求精、不畏艰难，具有爱国情怀。

3.3 教学过程

为实现实践与理论的结合，根据学生对教学内容的学习、技能的演练及项目实践，教师可选择真实企业案例布置任务。

（1）课堂展示。

根据课程内容及OBE理念的原则，使用网络教学平台，助力学生了解课堂教学内容，提取重要知识点进行讲解。例如，以奥运会为主题，讲解类与对象这部分内容。所以，引入新知识时，利用《以西游记视角看冬奥会》趣味视频创设情境，以提问方式引导学生：“怎样对视频中的事物分类？”引出Java 类概念。该环节采用雨课堂平台随机点名方式，营造愉悦而紧张的课堂氛围。之后，可通过虚拟人物对类、对象概念进行讲解，让学生了解客观事物均为对象。Java 视阈下，万物皆是“对象”，类则是拥有共同行为与属性的对象集合。以上两者关系类似于不同事物的实体和设计图纸关系。教师采用线上线下讲解、虚实结合的方式，转变以往单讲授理论知识的模式，营造活泼生动的课堂氛围，让学生把握知识要点[12]。

（2）任务布置。

在布置任务时，教师将学生划分为策划组、实施组与建模组，要求学生用Java 类、对象定义对冬奥会运动项目及运动员进行编程。建模组使用Viso 软件实现UML 建模绘制，策划组使用Scratch 软件进行实践操练，实施组以代码方式实现前两组的思路。分组标准为每小组4 人，每3 个小组组成1 个大组，确定学生任务要求，学生交流合作完成任务。

（3）检查评估。

学生完成任务后，即可开展自我评估，对任务完成经验进行总结分享；教师评价学生任务完成情况，确定不同等级，任务评价见表3。

表3 任务评价

（4）课堂小结。

课堂最后10 min，教师负责发起课堂弹幕活动，以大数据统计方式掌握学生对Java 语法的认知与理解情况，明确面向对象编程的优点：一是程序将现实世界事物看作不同对象进行问题解决；二是根据面向对象编程进行程序设计，代码与人类思维相符，更简单，更易理解。

3.4 优化建议

（1）强调主体作用。

在OBE 模式下，教师要围绕学生开展教学，做到以学生为中心，为学生服务，为其制定学习任务，使其能够根据任务进展解决问题，在完成个人目标的过程中取得进步，获得满足感[13]。在任务进程中，教师要以鼓励为主，为学生提供信息，助力学生把控任务进度，做好辅助与指导工作，引导学生集中注意力，取得突破性成果。

（2）提供优质资源。

在OBE 模式下，Java 程序设计应鼓励学生自主探究，为培养学生独立思考能力，教师可为其提供精准、丰富的课程资源、参考资料，不仅要讲授课程知识，还要拓宽学生视野，确保学生精准掌握知识。这在一定程度上可提高学生的学习主动性，增强学生的动脑与动手能力，提高学生的学习效率。从学习环境来看，学校是开展Java 程序设计实践的关键场所，学校需利用实训室、虚拟实验室等为学生创造良好的学习环境，满足学生的发展需求[14]。

4 结语

在传统Java 程序设计中，教师采取单一教学模式，导致学生获得的知识技能与社会实际人才岗位需求存在差异，不利于实现学生“毕业即就业”，其综合素养有待提升。为此，Java 程序设计课程应加强课程改革，从确定学习成果、实现学习成果、评估学习成果几个方面出发，以预期成果为教学导向开展教学活动，从而提高实践教学水平，助力学生能力、知识、素质的多方面发展。