新工科背景下基于OBE的計(jì)算思維導(dǎo)論教學(xué)改革研究

　　摘要：新工科背景下，大學(xué)計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課程的教學(xué)核心是培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力。本文分析了計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)必修課程存在的問題，提出在《計(jì)算思維導(dǎo)論》課程教學(xué)過程中引入聚焦學(xué)生素質(zhì)、知識(shí)、能力全面發(fā)展的OBE教學(xué)理念的課程改革方案。研究表明，引入OBE理念的計(jì)算思維課程教學(xué)改革，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、自主學(xué)習(xí)與終身學(xué)習(xí)意識(shí)有明顯的促進(jìn)作用，提升了學(xué)生運(yùn)用計(jì)算思維解決工程實(shí)際問題的能力。

　　本文源自張玉， 電腦知識(shí)與技術(shù) 發(fā)表時(shí)間：2021-03-25《電腦知識(shí)與技術(shù)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(guó)內(nèi)各著名高校的教授和博士生導(dǎo)師，他們是我國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域方面的專家、學(xué)者和權(quán)威人士。

　　關(guān)鍵詞：OBE;計(jì)算思維;教學(xué)理念;教學(xué)改革;能力

　　《計(jì)算思維導(dǎo)論》是計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)必修課程，通常在非計(jì)算機(jī)專業(yè)大一新生中開設(shè)，其在高校計(jì)算機(jī)教育中覆蓋面是最大的，也是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的一門關(guān)鍵課程，對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)提升、創(chuàng)新能力培養(yǎng)有著至關(guān)重要的基礎(chǔ)鋪墊作用。

　　計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課程從開始設(shè)置到發(fā)展至今經(jīng)歷了一系列的改革與變化，長(zhǎng)期存在著課程設(shè)置重復(fù)，重技術(shù)應(yīng)用、輕 “思維教育”，對(duì)專業(yè)課和后續(xù)課程的支撐力不足，學(xué)生普遍缺乏計(jì)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(xué)計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課程改革中計(jì)算思維能力培養(yǎng)“落地”難的問題，如何培養(yǎng)出具有扎實(shí)理論知識(shí)和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)綜合人才，是擺在大學(xué)計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課程教學(xué)工作者面前的一項(xiàng)艱巨而又繁重的任務(wù)。

　　為了適應(yīng)新工科建設(shè)要求，在教學(xué)中引入OBE教育理論，對(duì)《計(jì)算思維導(dǎo)論》課程進(jìn)行了教學(xué)改革研究。

　　1 OBE教育理念概述和國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀

　　1981 年美國(guó)學(xué)者 William G. Spady 率先提出“OutcomeBased Education”一詞，并在美國(guó)的學(xué)校中實(shí)施，到了1994年其在《基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出的教育模式：爭(zhēng)議與答案》一書中對(duì)OBE的含義進(jìn)行了解釋：“在一個(gè)教育系統(tǒng)中，必須明確焦點(diǎn)問題是所有學(xué)生在學(xué)習(xí)過程結(jié)束后能真正掌握什么知識(shí)和技能，實(shí)際能力如何，能勝任什么”。這意味著擁有一個(gè)成果導(dǎo)向的教育系統(tǒng)的關(guān)鍵一是開發(fā)一套清晰的學(xué)習(xí)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(jī)會(huì)，讓所有學(xué)生能夠并鼓勵(lì)他們?nèi)〉眠@些基本成果。

　　近年來，成果導(dǎo)向教育模式之所以越來越得到國(guó)內(nèi)各大高校的認(rèn)同，基于OBE教育模式的課程及一系列改革之所以在國(guó)內(nèi)的高校得到了廣泛推廣和實(shí)踐，源于其注重學(xué)生學(xué)習(xí)后獲得的知識(shí)和技能水平，真正聚焦“學(xué)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(shí)，專業(yè)技能熟練且具有“雙創(chuàng)”意識(shí)的學(xué)習(xí)者高度統(tǒng)一。

　　2 基于OBE理念的《計(jì)算思維導(dǎo)論》課程改革

　　教育部高等學(xué)校大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)于2015 年11月推出《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求》，確立了推進(jìn)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革的總體目標(biāo)，即計(jì)算思維能力的培養(yǎng)將成為今后大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)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(shí)踐的文件，未來工作將是圍繞工程教育改革的新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式、新質(zhì)量、新體系開展。新工科背景下的需求是計(jì)算思維，新工科核心思維是計(jì)算思維，計(jì)算思維能力的培養(yǎng)是目前計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)的核心任務(wù)，新一輪改革勢(shì)在必行。

　　2.1探索教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法改革，提高教學(xué)質(zhì)量

　　在教學(xué)內(nèi)容上需要滿足計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課程新的教學(xué)目標(biāo)和要求，以及兼顧本科生擬定研究方向的需要，貫穿《計(jì)算思維導(dǎo)論》課程寬基礎(chǔ)、重計(jì)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(xué)生能夠達(dá)到的學(xué)習(xí)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(luò)，對(duì)理解起來較困難的部分概念問題案例化、通俗化。

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

　　2.2創(chuàng)建和完善課程體系結(jié)構(gòu)，促進(jìn)教學(xué)改革的實(shí)施

　　經(jīng)過探索和實(shí)踐，不斷總結(jié)和提煉，創(chuàng)建完備的《計(jì)算思維導(dǎo)論》課程體系。在理論教學(xué)中，要使課程內(nèi)容能反映計(jì)算思維理論發(fā)展的特點(diǎn)和最新發(fā)展趨勢(shì)，并體現(xiàn)現(xiàn)代教育的優(yōu)勢(shì)和規(guī)律，兼顧經(jīng)典與現(xiàn)代的關(guān)系，適應(yīng)新工科建設(shè)需求。圍繞計(jì)算思維意識(shí)、方法和能力這三個(gè)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(xué)生的學(xué)習(xí)能力、溝通能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、開拓創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力等綜合素質(zhì)。

　　2.3 建設(shè)全方位立體化信息教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力

　　組織課題組骨干老師對(duì)“計(jì)算思維”從概念到內(nèi)容進(jìn)行深入研究，建設(shè)全方位立體化的教學(xué)資源——教材、多媒體和網(wǎng)絡(luò)課件。開發(fā)能適應(yīng)課堂教學(xué)的PPT和多媒體教學(xué)軟件;為便于學(xué)生學(xué)習(xí)，組織教師開發(fā)適于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和學(xué)生自主學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)錄像和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)軟件。建設(shè)內(nèi)容豐富的、開放共享、動(dòng)態(tài)更新的課程教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。

　　引導(dǎo)學(xué)生意識(shí)到知識(shí)信息獲得的多渠道性，尊重學(xué)生不同的認(rèn)知方式，鼓勵(lì)學(xué)生的發(fā)散式思維，重視學(xué)生的自主和主動(dòng)學(xué)習(xí)及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，真正做到“以學(xué)生為中心”。

　　2.4 建立新的成果評(píng)價(jià)方法

　　成果評(píng)價(jià)方式要改變以往的橫向比對(duì)方式，側(cè)重學(xué)生達(dá)成的學(xué)習(xí)成果和自我的進(jìn)步，鼓勵(lì)學(xué)生的創(chuàng)新性思維，倡導(dǎo)學(xué)生研究性學(xué)習(xí)，并加強(qiáng)學(xué)生的主動(dòng)思考能力和課堂參與程度，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，以更好地提高教學(xué)效果。

　　3 結(jié)束語

　　將OBE理念引入《計(jì)算思維導(dǎo)論》課程進(jìn)行教學(xué)改革研究，提出新的、行之有效的改革措施和實(shí)施方法，變傳統(tǒng)教學(xué)的“授人以魚，暫時(shí)飽腹”為“授人以漁，長(zhǎng)久受益”。在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)管理等方面遵循OBE理念，聚焦學(xué)生的學(xué)習(xí)成果產(chǎn)出;將產(chǎn)出成果進(jìn)行反推，得到最適合每位學(xué)生的教學(xué)過程，形成促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，提高教學(xué)質(zhì)量的良性循環(huán)。