竇如林 沈維燕

摘要：在基礎(chǔ)編程能力教學(xué)實施方案改革過程中，結(jié)合工程教育認證，構(gòu)建聯(lián)系緊密的小課程群。本文主要探索了工程教育能力要素與編程能力課程的結(jié)合方法，提出相應(yīng)的教學(xué)方式、評價方式、培養(yǎng)模式，構(gòu)建出螺旋改進的課程群建設(shè)模型，闡述了目前的教學(xué)實施過程中產(chǎn)生的實施效果。

關(guān)鍵詞：OBE教育模式;教學(xué)實施方案;基礎(chǔ)編程能力

中圖分類號：TP311 ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）25-0117-02

隨著社會不斷地發(fā)展，信息技術(shù)涵蓋了社會大部分行業(yè)，對軟件專業(yè)的人才需求不斷增加。但在軟件專業(yè)人才培養(yǎng)上，尤其是應(yīng)用型本科院校中，普遍存在諸多問題，主要表現(xiàn)在培養(yǎng)理念、授課方式、考核方式、教學(xué)方法等上面。傳統(tǒng)教學(xué)導(dǎo)致學(xué)生的編程能力和邏輯思維能力得不到有效的鍛煉，進而學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力使其在行業(yè)競爭中滿足不了社會的需求。所以，軟件專業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)編程學(xué)習(xí)成效直接影響著學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)，如何提高學(xué)生的基礎(chǔ)編程能力成為目前重中之重的教學(xué)實施方案改革的目標(biāo)。

1 OBE教育模式

近年來，工程教育專業(yè)認證作為“新工科”建設(shè)的重要內(nèi)容得到了廣泛的關(guān)注。工程教育專業(yè)認證是國際通行的工程教育質(zhì)量保障制度，也是實現(xiàn)工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎(chǔ)。工程教育專業(yè)認證的核心是基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出的教育模式（Outcomes-based Education，OBE），強調(diào)以學(xué)生為中心，能力產(chǎn)出以課程目標(biāo)、畢業(yè)要求、培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向的合格性評價，并能建立合理有效的持續(xù)改進機制[1，2]。

軟件工程專業(yè)培養(yǎng)的是工程技術(shù)人才，編程能力是軟件工程專業(yè)學(xué)生必備的技能，也是工程教育認證對軟件工程專業(yè)學(xué)生最基本的能力要求?；A(chǔ)的編程能力的培養(yǎng)涉及程序語言類課程、算法類課程、數(shù)據(jù)庫類課程和應(yīng)用開發(fā)類課程。大多高校根據(jù)這一技能所涉及的課程構(gòu)建包含多門課程的大課程群，如包含“C語言程序設(shè)計、算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、C++程序設(shè)計、MySQL/SQL Server數(shù)據(jù)庫技術(shù)、Java程序設(shè)計”或“C語言程序設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法設(shè)計與分析、面向?qū)ο驤AVA程序設(shè)計”。

將“學(xué)生能力產(chǎn)出為導(dǎo)向”的模式應(yīng)用到學(xué)生的基礎(chǔ)編程能力相關(guān)課程群的教學(xué)過程中[3，4]，可以有效地鍛煉學(xué)生的計算思維，培養(yǎng)學(xué)生的編程實踐能力和自主解決實際問題的能力，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)，進而加強學(xué)生的終生學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力和職業(yè)能力[5]。

2基于OBE理念的教學(xué)實施方案探索

2.1實施方案探索

編程能力是軟件工程專業(yè)的核心能力。學(xué)生在編程能力培養(yǎng)過程中面臨三個傳統(tǒng)問題：一是編程類課程學(xué)時有限，授課內(nèi)容無法強化;二是編程類課程語法太多、授課方法缺乏趣味性;三是編程類實驗課程內(nèi)容缺乏體系和嚴格考核標(biāo)準(zhǔn)。

我院在教學(xué)過程中針對上面三個問題，注重改進教學(xué)方法，逐漸形成了自助式、合作式及研究式為主的教學(xué)方法，并在教學(xué)中引進信息化教學(xué)平臺。在教學(xué)實施方案的改革過程中，將與編程能力培養(yǎng)相關(guān)的課程組成課程群統(tǒng)一建設(shè)，引入計算機程序設(shè)計能力考試（簡稱PAT）和PTA系統(tǒng)，作為教學(xué)資源支撐和檢測學(xué)生編程能力的重要手段。主要有以下三個方面：

（1）以學(xué)生為主、教師引導(dǎo)的教學(xué)方式

基礎(chǔ)編程能力課堂體系的授課過程中，不再進行知識講解為主的教學(xué)方法，采用了實踐理論一體化的教學(xué)方式，課程內(nèi)容全部在實驗室進行，以學(xué)生為主教師為輔，讓學(xué)生全程參與教學(xué)過程，教師在教學(xué)過程中根據(jù)學(xué)生的實際情況實時引導(dǎo)學(xué)生、組織和協(xié)調(diào)后續(xù)教學(xué)過程?；A(chǔ)編程能力培養(yǎng)課程體系中的課程實踐環(huán)節(jié)完全依托于杭州百騰開發(fā)的PTA平臺。通過靈活地使用該平臺，將編程能力課程的實驗教學(xué)、練習(xí)和考核結(jié)合在一起，學(xué)生可以隨時隨地登錄平臺提交所寫的代碼，有效調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、鍛煉了學(xué)生的編程能力。這種教學(xué)方式解決了由于原有教學(xué)方式單一、教學(xué)方法傳統(tǒng)落后、局限的教學(xué)場地導(dǎo)致的學(xué)生實踐能力培養(yǎng)不足的問題。

（2）合理有效的學(xué)生評價方式

在學(xué)生考核與評價的過程中，可以借助PAT能力測試考試與日常教學(xué)的PTA平臺，對高級語言編程、算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、綜合編程課程設(shè)計的考核方式進行徹底的改革，突出對能力的考核與評價。我院軟件工程專業(yè)的《高級語言編程》（C語言程序設(shè)計）自2017年開始取消了理論考試，考試成績由平時上機測驗成績和期末上機考試成績構(gòu)成，建立了與課程目標(biāo)一致的實踐能力考核框架。為保障平時實驗考核結(jié)果的公平性、有效性，PTA平臺的提供代碼查重和防作弊功能的技術(shù)手段，充分保證了實驗考核和期末機試的結(jié)果有效性。依托PTA平臺的在線測評實現(xiàn)課程的日常編程練習(xí)，通過一系列的階段性的實驗抽測，解決了原來對學(xué)生平時實踐能力無法準(zhǔn)確考核評價的問題。

（3）教考相長、教競相長的實踐能力培養(yǎng)模式

基礎(chǔ)編程能力課程的改革提高了計算機類專業(yè)學(xué)生實踐能力，為了不斷激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動力，我校軟件工程專業(yè)所有學(xué)生在學(xué)習(xí)完《綜合編程課程設(shè)計》后，統(tǒng)一參加PAT能力測試，并將PAT能力測試成績作為該課程通過的標(biāo)準(zhǔn)。同時，為了能夠讓優(yōu)秀的學(xué)生有著更好地發(fā)揮空間，進一步提升他們的實踐創(chuàng)新能力，我院將考試成績優(yōu)秀的學(xué)生組織起來，進行集中訓(xùn)練，然后組織學(xué)生積極參加各類大學(xué)生程序設(shè)計競賽，實現(xiàn)編程能力相關(guān)課程教學(xué)與大學(xué)生程序設(shè)計競賽的有機結(jié)合，形成以教學(xué)帶動競賽、以競賽促進教學(xué)的教競相長的培養(yǎng)模式。

2.2實施方案具體內(nèi)容

依據(jù)工程教育專業(yè)認證的要求，我院創(chuàng)建了以能力為導(dǎo)向組建包含《高級語言編程》《算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》和《綜合編程課程設(shè)計》的小課程群，層次遞進的開設(shè)這三門課程，大一上開設(shè)《高級語言編程》，大一下或大二上開設(shè)《算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》，大二上開設(shè)《綜合編程課程設(shè)計》。三門課程均使用PTA教學(xué)平臺作為日常教學(xué)手段。把PTA教學(xué)平臺+PAT能力測試+綜合項目考評作為檢驗課程群建設(shè)有效性的標(biāo)準(zhǔn)，將PAT能力測評作為編程能力產(chǎn)出的最終檢測手段，課程群形成能力螺旋改進模型，如圖1。

（1）細化階段：學(xué)習(xí)并分析工程教育專業(yè)認證對軟件工程專業(yè)的能力要求，把抽象寬泛的描述細化到每門課程的教學(xué)大綱中，并確定課程群中每門課程能夠體現(xiàn)該能力的知識點;

（2）構(gòu)建階段：把課程群中三門課程按照能力遞進順序進行梳理，確定相互之間的關(guān)聯(lián)，在課程知識點中同時兼顧PAT考試的能力要求。通過《綜合編程課程設(shè)計》，整合《高級語言編程》和《算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程的重要知識點，使學(xué)生完成綜合性的完整項目，并重點培養(yǎng)學(xué)生參加PAT考試的編程能力;

（3）檢驗階段：組織學(xué)生參加PAT考試和綜合項目考評，分析成績分布，進一步修正課程群的知識點，完善教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)環(huán)節(jié)，形成基于PTA教學(xué)平臺+PAT考試+綜合項目考評的能力達成度螺旋改進模型。

PAT考試側(cè)重應(yīng)用型和綜合性編程能力的考核，而以往的《高級語言編程》和《算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程中大多進行一些綜合性小的驗證性實驗，學(xué)生對學(xué)過的零散知識不會進行綜合和應(yīng)用。把PTA教學(xué)平臺+PAT考試+綜合項目實踐作為課程群建設(shè)的檢驗和考評，以期在滿足工程教育認證能力要求的前提下提升學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。

3教學(xué)方案實施效果

3.1教學(xué)實施過程

我院引入PTA平臺的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，用于學(xué)生編程能力的培養(yǎng)，在基礎(chǔ)編程能力培養(yǎng)的日常教學(xué)中，自2016年起，在必修課程《高級語言編程》和《綜合編程課程設(shè)計》課程中，全面使用PTA平臺完成日常的教學(xué)和考核，實現(xiàn)線上過程考核（作業(yè)、實驗、測驗），PTA題庫中有大量接近實際需求、不同難度等級的題目，教師可以有針對性地對學(xué)生進行強化性訓(xùn)練、實時觀測每個知識點的得失分率，通過結(jié)果反饋調(diào)整課程學(xué)習(xí)進度和難度，提高課程目標(biāo)達成度。

借助PTA平臺，我院的軟件工程專業(yè)和信息安全專業(yè)每屆近400名學(xué)生完成兩門課程的平時作業(yè)、單元測試和期末考試。為真實的檢測學(xué)生實際的編程能力，學(xué)院引入第三方評測，在《高級語言編程》課程結(jié)束后，組織所有學(xué)生參加PTA的黃金段位考試，將該成績作為課程成績的一部分，同時可與其他高校學(xué)生的編程水平進行橫向比較。在《綜合編程課程設(shè)計》課程結(jié)束后，組織所有學(xué)生參加PAT乙級考試，將乙級考試成績作為課程成績的40%，通過可信的第三方評測，檢驗學(xué)生編程能力培養(yǎng)的達成情況。

3.2教學(xué)實施效果

在日常課程教學(xué)中，為保證考試成績的可信性，利用PTA提供的代碼查重和考試防作弊技術(shù)手段，使平時實驗作業(yè)和測試考核成績更加有效、客觀，近三年來，每門課程都有12次以上的作業(yè)、4次以上的測試，學(xué)生年作業(yè)提交次數(shù)在8000次以上，通過分析在有監(jiān)督環(huán)境下產(chǎn)生的、可信的學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，可反映學(xué)生真實學(xué)習(xí)情況，調(diào)動學(xué)生比、趕、超的學(xué)習(xí)積極性，提升計算機類專業(yè)基礎(chǔ)編程能力教學(xué)質(zhì)量。

目前已實現(xiàn)我院軟件工程專業(yè)二年級學(xué)生全覆蓋，學(xué)生的編程能力得到有效提高，在中國高校計算機大賽——團體程序設(shè)計天梯賽等賽事中取得較好成績。

為促進畢業(yè)生專業(yè)能力與行業(yè)需求接軌，縮短畢業(yè)生的工作適應(yīng)期，自2015年起學(xué)院推行PAT考試，作為所有學(xué)生必修課程的考核項目。自2016年開始至今，共組織了11期考試。2018年在我院學(xué)生中全面鋪開，近2年有728人獲得PAT考試證書，總體取得了良好成績，最高分達到100分。

4結(jié)論

本文面向工程教育認證，以基礎(chǔ)編程能力培養(yǎng)為目標(biāo)，構(gòu)建聯(lián)系緊密的小課程群。主要探索了工程教育能力要素與編程能力課程的結(jié)合方法，構(gòu)建了螺旋改進的課程群建設(shè)模型，解決目前課程群建設(shè)缺少有效檢驗手段等問題。從我院的基礎(chǔ)編程能力課程改革成效來看，學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力有了很好的促進作用、學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性也被充分調(diào)動。同時，本文也為其他課程群的建設(shè)提供參考和借鑒。

參考文獻：

[1] 李志義，朱泓，劉志軍，等.用成果導(dǎo)向教育理念引導(dǎo)高等工程教育教學(xué)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：大學(xué)課程的改革與創(chuàng)新[J].高等工程教育研究，2009（3）：29-35.

[4] 李志義.成果導(dǎo)向的教學(xué)設(shè)計[J].中國大學(xué)教學(xué)，2015（3）：32-39.

[5] 蔣宗禮.計算機類專業(yè)人才專業(yè)能力構(gòu)成與培養(yǎng)[J].中國大學(xué)教學(xué)，2011（10）：11-14.

【通聯(lián)編輯：梁書】