新工科背景下基于OBE的計算思維導論教學改革研究

　　摘要：新工科背景下，大學計算機公共基礎課程的教學核心是培養(yǎng)學生的計算思維能力。本文分析了計算機公共基礎必修課程存在的問題，提出在《計算思維導論》課程教學過程中引入聚焦學生素質(zhì)、知識、能力全面發(fā)展的OBE教學理念的課程改革方案。研究表明，引入OBE理念的計算思維課程教學改革，對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維、自主學習與終身學習意識有明顯的促進作用，提升了學生運用計算思維解決工程實際問題的能力。

　　本文源自張玉， 電腦知識與技術 發(fā)表時間：2021-03-25《電腦知識與技術雜志》創(chuàng)刊于1994年，本刊為旬刊，總編：楊輝軍 。編委委員均來自國內(nèi)各著名高校的教授和博士生導師，他們是我國計算機科學領域方面的專家、學者和權威人士。

　　關鍵詞：OBE;計算思維;教學理念;教學改革;能力

　　《計算思維導論》是計算機公共基礎必修課程，通常在非計算機專業(yè)大一新生中開設，其在高校計算機教育中覆蓋面是最大的，也是培養(yǎng)學生計算思維的一門關鍵課程，對學生綜合素質(zhì)提升、創(chuàng)新能力培養(yǎng)有著至關重要的基礎鋪墊作用。

　　計算機公共基礎課程從開始設置到發(fā)展至今經(jīng)歷了一系列的改革與變化，長期存在著課程設置重復，重技術應用、輕 “思維教育”，對專業(yè)課和后續(xù)課程的支撐力不足，學生普遍缺乏計算思維能力，綜合能力和創(chuàng)新能力不足等問題。如何解決大學計算機公共基礎課程改革中計算思維能力培養(yǎng)“落地”難的問題，如何培養(yǎng)出具有扎實理論知識和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)綜合人才，是擺在大學計算機公共基礎課程教學工作者面前的一項艱巨而又繁重的任務。

　　為了適應新工科建設要求，在教學中引入OBE教育理論，對《計算思維導論》課程進行了教學改革研究。

　　1 OBE教育理念概述和國內(nèi)現(xiàn)狀

　　1981 年美國學者 William G. Spady 率先提出“OutcomeBased Education”一詞，并在美國的學校中實施，到了1994年其在《基于學習產(chǎn)出的教育模式：爭議與答案》一書中對OBE的含義進行了解釋：“在一個教育系統(tǒng)中，必須明確焦點問題是所有學生在學習過程結束后能真正掌握什么知識和技能，實際能力如何，能勝任什么”。這意味著擁有一個成果導向的教育系統(tǒng)的關鍵一是開發(fā)一套清晰的學習成果，讓系統(tǒng)的所有組成部分都能圍繞這些成果展開工作;二是在系統(tǒng)內(nèi)建立條件和機會，讓所有學生能夠并鼓勵他們?nèi)〉眠@些基本成果。

　　近年來，成果導向教育模式之所以越來越得到國內(nèi)各大高校的認同，基于OBE教育模式的課程及一系列改革之所以在國內(nèi)的高校得到了廣泛推廣和實踐，源于其注重學生學習后獲得的知識和技能水平，真正聚焦“學以致用”。這與“新工科”背景下高等教育改革的根本目的是培養(yǎng)更多擁有綜合知識，專業(yè)技能熟練且具有“雙創(chuàng)”意識的學習者高度統(tǒng)一。

　　2 基于OBE理念的《計算思維導論》課程改革

　　教育部高等學校大學計算機課程教學指導委員會于2015 年11月推出《大學計算機基礎課程教學基本要求》，確立了推進大學計算機基礎課程教學改革的總體目標，即計算思維能力的培養(yǎng)將成為今后大學計算機基礎教學的新常態(tài)。2017年2 月，教育部高教司發(fā)布了新工科研究與實踐的文件，未來工作將是圍繞工程教育改革的新理念、新結構、新模式、新質(zhì)量、新體系開展。新工科背景下的需求是計算思維，新工科核心思維是計算思維，計算思維能力的培養(yǎng)是目前計算機基礎課程教學的核心任務，新一輪改革勢在必行。

　　2.1探索教學內(nèi)容和教學方法改革，提高教學質(zhì)量

　　在教學內(nèi)容上需要滿足計算機公共基礎課程新的教學目標和要求，以及兼顧本科生擬定研究方向的需要，貫穿《計算思維導論》課程寬基礎、重計算思維能力培養(yǎng)的理念。采用OBE 理念就需要教師事先明晰學生能夠達到的學習效果，劃分好課程內(nèi)容后要經(jīng)過多次梳理，理清組織脈絡，對理解起來較困難的部分概念問題案例化、通俗化。

　　在教學方法上采用多樣化的“智慧教學”方法，用MOOC解決課程創(chuàng)新問題，是推動大學教育供給側改革的重要引擎。 MOOC+SPOCs既能實現(xiàn)大規(guī)模，又能實現(xiàn)分層次差異化教學，是解決教育發(fā)展不均衡問題的重要途徑，而翻轉課堂則可以解決學習效果提升難問題。這些教學方法的使用，是解決實體課堂系列矛盾的重要手段。考慮到計算思維有些概念比較抽象、晦澀難懂，采用抽象知識內(nèi)容多媒體表示，通過動畫和視頻演示抽象的概念、算法和過程，便于學生理解，便于老師講授。借力多樣化的教學方法可將本課程的教學在時間和空間上進行最大限度的延展，系統(tǒng)化實施教育供給側改革，落實“以學生為中心”的教育理念。借助MOOC、SPOC、微課、翻轉課堂及學習通等先進教學手段及工具，徹底跳出“三尺講臺”的小圈子，打造“時刻可學習”的時空環(huán)境。這將意味著不同專業(yè)、不同學習能效的學生可以用不同的時間及空間、通過多種途徑和方式，最終達到完成學習目標，獲取學習成果的效果。

　　2.2創(chuàng)建和完善課程體系結構，促進教學改革的實施

　　經(jīng)過探索和實踐，不斷總結和提煉，創(chuàng)建完備的《計算思維導論》課程體系。在理論教學中，要使課程內(nèi)容能反映計算思維理論發(fā)展的特點和最新發(fā)展趨勢，并體現(xiàn)現(xiàn)代教育的優(yōu)勢和規(guī)律，兼顧經(jīng)典與現(xiàn)代的關系，適應新工科建設需求。圍繞計算思維意識、方法和能力這三個層次，研究更加合理的立體化的課程體系，以更好地培養(yǎng)學生的學習能力、溝通能力、團隊協(xié)作能力、開拓創(chuàng)新能力和工程實踐能力等綜合素質(zhì)。

　　2.3 建設全方位立體化信息教學網(wǎng)絡平臺，提高學生自主學習能力

　　組織課題組骨干老師對“計算思維”從概念到內(nèi)容進行深入研究，建設全方位立體化的教學資源——教材、多媒體和網(wǎng)絡課件。開發(fā)能適應課堂教學的PPT和多媒體教學軟件;為便于學生學習，組織教師開發(fā)適于網(wǎng)絡教學和學生自主學習的網(wǎng)絡教學錄像和網(wǎng)絡教學軟件。建設內(nèi)容豐富的、開放共享、動態(tài)更新的課程教學網(wǎng)絡平臺。

　　引導學生意識到知識信息獲得的多渠道性，尊重學生不同的認知方式，鼓勵學生的發(fā)散式思維，重視學生的自主和主動學習及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，真正做到“以學生為中心”。

　　2.4 建立新的成果評價方法

　　成果評價方式要改變以往的橫向比對方式，側重學生達成的學習成果和自我的進步，鼓勵學生的創(chuàng)新性思維，倡導學生研究性學習，并加強學生的主動思考能力和課堂參與程度，激發(fā)學生的學習興趣，以更好地提高教學效果。

　　3 結束語

　　將OBE理念引入《計算思維導論》課程進行教學改革研究，提出新的、行之有效的改革措施和實施方法，變傳統(tǒng)教學的“授人以魚，暫時飽腹”為“授人以漁，長久受益”。在教學內(nèi)容、教學方法和教學管理等方面遵循OBE理念，聚焦學生的學習成果產(chǎn)出;將產(chǎn)出成果進行反推，得到最適合每位學生的教學過程，形成促進學生的學習主動性，提高教學質(zhì)量的良性循環(huán)。