基于OBE理念的Python语言程序设计课程教学设计与实践

关键词：OBE理念；Python程序设计；公共课；混合式教学；多元化评价

0 引言

近年来，计算机基础编程在社会各行各业得到了广泛应用，促使高校面向非计算机专业学生开设程序设计课程[1]。Python语言是云计算、大数据、人工智能等领域的首选编程语言，广泛应用于医疗、金融、商务、制造等行业。大学生学习程序设计，培养编程技能及应用方法，可以利用计算机解决学习和工作中遇到的数据分析和科学计算问题。通过编程实训，可以提高学生的创新实践能力以及对高速发展的现代化科学技术的探索能力。在学习过程中，学生能够进一步了解我国当前科技发展的前沿，增强爱国情怀。例如，在人工智能领域的研究中，我国已处于世界领先地位，无人驾驶汽车已成为一种代步工具，为人们的生活带来了全新的体验。随着各行业产业数字化升级，对人才的计算机应用能力提出了更高的要求。结合社会对人才的需求，学习程序设计可以提升学生的工作竞争力。

目前，Python 语言程序设计课程作为公共基础课，在教学中存在一些问题：学生编程基础薄弱，课程理论与实践共48学时，教学内容涵盖程序设计基本方法、数据类型、程序结构、函数的定义与使用，以及Py⁃ thon的计算生态库等。课程内容繁多，而学时有限；理论教学未与实际应用相结合，缺乏编程实践案例；教学内容缺乏育人元素；教学方法以教师课堂讲授为主，教学模式单一；考核方式不全面，教师无法随时了解学生知识掌握的情况等。因此，为了更好地培养实践能力强、创新能力强的高素质人才，需要采用OBE 教育理念对传统教育理念进行改革，从以教师为主导转为以学生为主导。改革体现在课程教学内容设计、编程实践案例选择、素质育人元素融入、教学模式设计以及考核和评价方式等方面[2]。

1 OBE 教育理念

OBE（Outcome-Based Education） 是一种以成果为导向的教育理念。OBE理念强调以学生为中心，注重学生的学习成果和能力培养，其核心是从学生需求出发，并以学生的学习成果来衡量教学质量[3]。该教育理念认为，教育的目的在于培养学生所需的知识、技能和素养，因此，教育目标应具备明确性、可测量性、可达成性和相关性。自1981年由Spody等人提出以来，OBE教育理念作为一种先进的教育理念，迅速获得了广泛重视和认可。目前，OBE教育理念已成为美国、英国、加拿大等国家教育改革的主流理念，并对引导我国教育改革具有重要意义[4]。在教育部印发的《普通高等学校本科教育教学审核评估实施方案（2021—2025年）》中，强调要全面对接“学生中心、产出（成果）导向、持续改进”的国际先进理念，以提高人才培养质量和教育产出质量[5]。

OBE教育理念强调学生是教育的主体，教育应以学生为中心，尊重学生的个性和差异，以满足学生的学习需求。教师应通过多种途径了解学生的学习情况。OBE理念以成果为导向，首先，要根据学生的专业需求和毕业要求制定可实现的教学目标。其次，依照教学目标和学生的专业基础选择课程学习内容，以确保学生所学知识能够与专业相结合，提高信息技术水平。再次，教师应设计教学策略，帮助和促进学生的自主学习。最后，应构建教学评价体系，对学生的学习成果进行定期评估，以了解学生是否掌握了知识，并督促学生学习，以达到预期的学习成果。

2 基于OBE 理念的Python 语言教学设计

Python语言程序设计课程为公共基础课，授课对象为非计算机专业的大一学生，因此学生的学习基础存在较大差异。哈尔滨师范大学为本科师范院校，课程授课对象涵盖文学、艺术和体育等多个专业，而同一专业又分为师范和非师范学生，入学要求各不相同。基于OBE理念的教学设计是根据学生的专业需求定制课程学习目标，依据学习目标选择教学内容，采用线上线下混合式教学模式，通过多元化的考核评价方式对教学成果进行评估，从而促进学习成果的达成。基于OBE理念的教学设计流程如图1所示。

2.1 教学目标设计

课程教学中最重要的环节是依据教学大纲制定课程教学目标，从而明确学生在完成课程学习后应掌握的知识和技能。Python作为一种高级编程语言，在许多领域都有广泛应用。学习这门课程的学生来自不同专业，计算机基础知识水平存在差异，因此对课程的学习需求也各不相同，教学目标和教学内容也随之有所不同。课程教学目标包括Python的基本语法和编程技巧，注重培养学生的实际应用能力和创新思维，同时与学生所学专业的毕业要求和人才培养指标相关联。在学习程序设计专业知识时，特别强调学生分析问题和解决问题能力的培养，为学生今后的职业发展和终身学习奠定基础。

基于OBE教育理念，按照学生的毕业要求，从培养学生的知识目标、能力目标和素质目标出发，定制Python语言程序设计课程的教学目标，具体课程教学目标如表1所示。

2.2 教学内容设计

OBE教育理念强调以学生为中心的个性化教学，围绕教学目标制定不同的教学方案，以确保学生在学习结束时能够取得良好的学习成果。Python程序设计的教学内容围绕程序设计的基本语法、常用算法和实际应用展开，教学分为理论教学和实践教学两部分。理论教学部分旨在达成学生的知识目标，这部分学习内容包括Python的发展史、语法基础、程序控制结构、基本数据类型、组合数据类型、函数、文件读写、异常处理等，帮助学生从编程初学者逐步掌握程序编写、调试和运行的基本方法。通过实践教学，旨在达成学生的能力目标和素质目标，同时检验理论教学的学习成果。

实践教学以案例驱动，将理论课程按章节知识点划分为不同模块，每个模块根据学生的专业需求设计编程案例，通过编程实践巩固基础知识。课后拓展训练让学生通过编程实践进一步提高编程能力、创新能力及计算思维。

哈尔滨师范大学艺术与体育专业的学生普遍认为学习编程与专业课程无关，且学习难度较大。为此，我们在教学内容中增加了海龟绘图设计，这部分知识不仅涵盖程序设计的基本语法元素，还包括库的引用和库函数的使用方法。学生通过编写图形绘制程序来巩固理论知识，从而提高学习兴趣和编程实践的积极性。美术专业的学生利用所学编程方法绘制的创意图形，也可以作为教学案例分享给其他专业的学生。

针对哈尔滨师范大学师范专业学生较多的特点，在实践教学环节设计了输出九九乘法表、为小学生出算题等编程案例。学生在学习了结构化程序设计语句后，利用循环语句编写程序，可以输出由星号（*） 组成的三角形、四边形等图案。在拓展训练中，学生编写程序生成九九乘法表和口算练习题，通过编程实践提高专业技能，运用所学知识解决实际应用问题。

3 混合式教学方法设计

基于以学习成果为导向的教育理念，课程教学方法采用线上与线下相结合的混合式教学，充分利用超星学习通教学平台。网络学习平台有助于教师科学合理地制定学生学习成果蓝图，实时跟踪学生的学习活动进展，并对学习成果给予准确的评价。在混合式教学中，学生的学习活动分为课前、课中和课后三个部分。

3.1 课前导学

教师提前将教学资料上传到学习通教学平台，资料包括PPT课件、教学视频、软件安装指南和案例素材等学生所需的学习资源。开课前，教师提醒学生自行阅读资料和观看教学视频。在观看过程中，学生可以通过教学平台直接与教师进行互动答疑，平台同时会记录学生的学习过程并给予客观的学习评价。课前，学生利用视频资源进行知识点预习，课后则可反复观看视频，以巩固所学知识。学习通教学平台能够记录学生观看视频的时长、重复观看次数以及教学文件的下载情况等。教师通过学习平台的数据统计功能，关注并跟踪学生的学习状态，以培养学生的自主学习能力。

3.2 课中教学

课中教学环节主要围绕学生反馈的学习疑点、程序设计问题以及实践操作难点展开，教师进行针对性的答疑指导。教师通过实验案例或项目讲解，引导学生分析程序结构、选择算法、完成程序的编写、调试和运行，从而最终达成教学目标。在课堂上，教师利用教学平台发布知识点测试习题，一次测试的时间一般为1分钟，通过测试教师可以快速了解学生的学习成果。学生将课上编写的程序代码及其运行结果拍照并上传至教学平台，作为学习成果的评价依据。相较于传统的教师提问式互动，课中使用手机教学平台进行课堂测试和实验结果提交能够更有效地增强学生的参与积极性。与传统的师生一对一互动方式相比，手机教学平台能够快速实现一对多的互动，并支持选人答题、抢答、问卷和讨论等多种互动方式。通过在课中使用手机教学平台进行不定时互动，不仅能够提高学生的参与积极性，活跃课堂氛围，还能有效防止学生上课沉迷于玩手机。

3.3 课后拓展

课后拓展旨在帮助学生巩固和提升课堂所学知识，并提供更多进行创新实践的机会。教师在网络学习平台上发布课后学习资源，包括基础知识测试习题、拓展编程案例和课程阶段性小结等。课后作业需在下一次上课之前完成，学习平台会在截止日期前一天向未完成作业的学生发送提醒信息，督促其按时提交作业。基础知识测试要求学生独立完成，学习平台将自动进行评分。拓展编程习题选自教师团队精心挑选的不同层次编程案例，旨在通过解决实际应用问题激发学生学习、钻研和创新的兴趣。学生可以选择独立或小组合作的方式完成拓展编程习题，并将程序代码和运行结果提交至学习平台。教师将根据完成情况进行评分，并在课上对学生的创新设计进行点评。阶段性知识小结要求学生在学习完某一部分内容后，绘制思维导图对所学知识进行归纳整理。

4 教学评价

基于OBE理念，课程考核评价采用多元化机制，从多个维度评估学生的学习成果，以判断是否达成培养目标。多元化评价包括学习过程评价和期末成绩评价，具体的多元化教学评价如表2所示。

过程性评价旨在关注学生整个学期的学习状态。借助网络教学平台的统计功能，教师可以有效记录和分析学生在线和线下的学习行为。具体而言，教师可以通过线上课前签到、课上提问的抢答、随机测试、课堂讨论以及程序调试结果上传等方式，收集学生的学习数据，并利用课后时间进行分析和评估。网络教学平台会自动记录学生的在线学习数据，包括视频观看时长、作业完成情况和每次测试成绩等。教师可以通过平台的统计数据，及时了解学生的学习动态，并对学习进度滞后的学生进行预警和干预。

基于OBE理念的教学改革在2022级与2023级计算机公共课的教学中进行了实践，并取得了积极成果。根据多元化的考核评价机制，课程目标达成度得到了有效评估。结果显示，最初制定的知识目标、能力目标和素质目标均达成并超过预期。以2023级汉语言文学专业Python语言程序设计的期末课程教学目标达成度分析为例，课程目标达成度报告如图2所示。教师预期课程达成度为0.7，而学生的实际考核结果均超过0.7，表明取得了较好的学习成果，最终学生成为课程改革的最大受益者。

5 结束语

基于OBE理念，针对Python语言程序设计课程的教学改革，有效解决了预期成果、教学内容、教学方法和评价机制等方面的问题。实践表明，该教学改革取得了积极的成效，不仅提高了教学质量，还激发了学生的学习兴趣，促进了学生之间的互动交流，提升了学生的综合素质，为专业人才的培养奠定了良好的基础。

未来，教研团队将继续反思和总结经验，在已有成果的基础上不断优化和改进教学设计，以提供更加有效的教学保障，确保人才培养的质量和效果。通过持续的教学改革和创新，团队将致力于适应不断变化的教育需求，培养出更具竞争力和创新能力的专业人才。