余丙軍，郭芬，張永雄 ，王亮明

（1.華南理工大學(xué)軟件學(xué)院，廣東廣州 510641；2.廣州工商學(xué)院，廣東廣州 510850）

OBE是一種先進(jìn)的教育理念，引入OBE理念是近年來教育部門的一種趨勢(shì)。華盛頓協(xié)議主張OBE，促進(jìn)工程學(xué)位互認(rèn)和工程技術(shù)人員的國(guó)際流動(dòng)[1]，越來越多的國(guó)家成為華盛頓協(xié)議的成員，2016年，中國(guó)成為華盛頓協(xié)議的正式成員國(guó)[2]。我國(guó)工程技術(shù)人才的規(guī)模已經(jīng)居世界第一[3],工程教育決定人才未來[4],為《中國(guó)制造2025》提供了人才保障。

2020年華南理工大學(xué)軟件工程專業(yè)已申請(qǐng)工程教育專業(yè)認(rèn)證，筆者曾參與自評(píng)環(huán)節(jié)的資料準(zhǔn)備工作，最初對(duì)工程認(rèn)證相關(guān)概念及其關(guān)系并不了解，后來經(jīng)過學(xué)院聘請(qǐng)校外專家培訓(xùn)和自行查閱資料,筆者逐步正確理解相關(guān)概念，并將OBE理念應(yīng)用到筆者講授的Python語言程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)實(shí)踐中。

OBE主張基于“Outcome”的教育，以學(xué)生為本，采用逆向思維方式進(jìn)行課程體系建設(shè)，是一種先進(jìn)的教育理念。該理念有著深厚的理論基礎(chǔ)，包括泰勒原理（又叫目標(biāo)模式）、布魯姆掌握學(xué)習(xí)理論[5]。

學(xué)術(shù)界對(duì)“Outcome”的理解各不相同。顧佩華等學(xué)者[5]指出：ABET定義了畢業(yè)生的11條能力。濟(jì)南大學(xué)趙蔚琳等學(xué)者[6]提及“成效基準(zhǔn)教育”。不少學(xué)者(如李志義等[7]、常建華等[8]、劉杰等[9]、肖鵬等[10]、孫傳猛等[11])將“OBE”翻譯成“成果導(dǎo)向教育”，學(xué)者對(duì)“成果”的理解通常是“獎(jiǎng)狀、證書、論文、專利、項(xiàng)目[12]等”。ABET對(duì)“Outcome”一詞的原始描述[13]中列舉的全部都是“ability”。

綜上所述，“Outcome”并不僅指“獎(jiǎng)狀、證書、論文、專利、項(xiàng)目等”，更指各種能力。因此將“Outcome”翻譯成“成績(jī)”更為貼切。

1 傳統(tǒng)教育與OBE的區(qū)別

傳統(tǒng)教育與OBE并不沖突，李志義等學(xué)者[7]指出“應(yīng)將成果導(dǎo)向教育理念融入高等工程教育體系中，改革與此不相適應(yīng)的做法”，因此傳統(tǒng)教育應(yīng)借鑒OBE，明確教學(xué)目標(biāo)、充分強(qiáng)調(diào)持續(xù)改進(jìn)的理念并重視實(shí)施持續(xù)改進(jìn)工作。李志義等學(xué)者還提出：“基于成果導(dǎo)向教育的高等工程教育教學(xué)改革，應(yīng)著力實(shí)現(xiàn)三個(gè)轉(zhuǎn)變，即：從學(xué)科導(dǎo)向向目標(biāo)導(dǎo)向轉(zhuǎn)變、從教師中心向?qū)W生中心轉(zhuǎn)變、從質(zhì)量監(jiān)控向持續(xù)改進(jìn)轉(zhuǎn)變?！?/p>

第一，從邏輯上分析，上述前兩項(xiàng)轉(zhuǎn)變可以作為改進(jìn)的內(nèi)容，因此前兩項(xiàng)轉(zhuǎn)變從屬于第三項(xiàng)轉(zhuǎn)變，因此，持續(xù)改進(jìn)才是OBE的關(guān)鍵。

第二，無論是傳統(tǒng)教育還是OBE，都存在反饋機(jī)制，包括學(xué)生的作業(yè)情況反饋、答疑情況反饋、考試情況反饋、用人單位反饋、校友反饋等。

第三，基于OBE理念的教育是閉環(huán)[6,7]。“開環(huán)”和“閉環(huán)”是控制工程專業(yè)術(shù)語，“閉環(huán)”指存在反饋回路。基于OBE理念的教育中起點(diǎn)和終點(diǎn)并不重要，因?yàn)槭情]環(huán)，在后面的環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)問題可以向前反饋信息。傳統(tǒng)教育有反饋就是閉環(huán)，學(xué)科導(dǎo)向與目標(biāo)導(dǎo)向是一致的。

綜上所述，OBE所需實(shí)現(xiàn)的三個(gè)轉(zhuǎn)變之中，關(guān)鍵在于第三個(gè)轉(zhuǎn)變，因而，傳統(tǒng)教育與OBE的根本區(qū)別在于OBE更加強(qiáng)化持續(xù)改進(jìn)。

2 Python語言程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)存在的問題

教學(xué)活動(dòng)關(guān)聯(lián)諸多要素,有教師、學(xué)生、教學(xué)形式、課堂內(nèi)容、技術(shù)應(yīng)用、評(píng)價(jià)方式[12],筆者對(duì)照上述諸要素，嘗試在教學(xué)實(shí)踐初期尋找不足，以期望在中后期盡快改進(jìn)并提高教學(xué)效果。

2.1 實(shí)踐課時(shí)少

我校Python語言程序設(shè)計(jì)課程是面向非計(jì)算機(jī)專業(yè)本科學(xué)生的必修課，采用大眾化的Pyhon語言程序設(shè)計(jì)類教材。該課程共40學(xué)時(shí)，其中上機(jī)實(shí)驗(yàn)只設(shè)計(jì)了8學(xué)時(shí)。經(jīng)不完全統(tǒng)計(jì)，該課程教材上的案例源代碼至少4.5萬個(gè)字符。倘若學(xué)生逐一調(diào)試這些源代碼，僅錄入代碼就至少需占用5-6學(xué)時(shí)的時(shí)間，程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、算法設(shè)計(jì)、在線測(cè)試和上機(jī)實(shí)驗(yàn)等學(xué)習(xí)任務(wù)還需要占用一些時(shí)間。因此僅依靠設(shè)計(jì)的8學(xué)時(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到學(xué)習(xí)目標(biāo)。

另外，時(shí)間緊、內(nèi)容多，教師沒有充足的時(shí)間給學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)演示程序代碼案例的調(diào)試運(yùn)行，僅通過在PPT上貼圖展示，難以達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。

2.2 缺少復(fù)雜綜合的案例

考慮到我校該課程面向非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生設(shè)置，絕大多數(shù)學(xué)生在本科學(xué)習(xí)生涯中沒有機(jī)會(huì)進(jìn)一步學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)語言類實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)課程，因此,至少需要設(shè)計(jì)一個(gè)復(fù)雜綜合的案例,以拓寬學(xué)生視野，充分培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作處理綜合問題的能力, 激發(fā)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神。

2.3 教學(xué)設(shè)備不完全匹配編程需要

教師授課時(shí)經(jīng)常存在演示代碼調(diào)試的需求；演示和播放PPT課件期間，有時(shí)候需要強(qiáng)調(diào)一些內(nèi)容，而存在板書或做標(biāo)記的需要。教師或是在PPT上標(biāo)記或錄入，需要操作鼠標(biāo)和鍵盤，效率低，或是在白板上板書。而這使得內(nèi)容多、課時(shí)安排緊張的問題更加突出。

3 Python語言程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革

3.1 確定教學(xué)目標(biāo)與能力矩陣

首先，明確該課程的教學(xué)目標(biāo)，參考ABET官網(wǎng)文檔[13]，為該課程設(shè)計(jì)出一系列目標(biāo)“Outcome”：a.有效溝通能力；b.團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力；c.解決實(shí)際工程問題的能力；d.流程設(shè)計(jì)能力；e.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證能力，建立該課程的能力矩陣見表1。

表1 Python語言程序設(shè)計(jì)課程能力矩陣

其次，針對(duì)該課程教學(xué)活動(dòng)中存在的不足提出以下改進(jìn)措施。

3.2 實(shí)事求是調(diào)整教學(xué)大綱

Python語言程序設(shè)計(jì)課程實(shí)踐性非常強(qiáng)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，隨時(shí)需要在計(jì)算機(jī)上動(dòng)手操作，對(duì)教師講解的內(nèi)容進(jìn)行驗(yàn)證，同時(shí)增加對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和記憶。目前該課程教學(xué)大綱規(guī)定：總學(xué)時(shí)40學(xué)時(shí)，上機(jī)實(shí)驗(yàn)課占8學(xué)時(shí)。大綱設(shè)計(jì)者可能考慮到該課程內(nèi)容多，總學(xué)時(shí)有限。但上機(jī)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)僅占1/5的方案不是科學(xué)的時(shí)間分配方案，建議更改教學(xué)大綱，使上機(jī)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)占該門課程總學(xué)時(shí)的比例超過40%[14]。

3.3 設(shè)計(jì)復(fù)雜綜合的案例

筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)有一定復(fù)雜度的綜合案例，源代碼超過200行，具體功能是在服務(wù)端修改至少兩個(gè)客戶端的IP地址。該案例需要兩名學(xué)生合作完成，學(xué)生甲完成服務(wù)端編程，學(xué)生乙完成客戶端編程，甲乙同時(shí)聯(lián)合調(diào)試代碼并打包運(yùn)行。該案例涉及 winreg、os、socket、pyinstaller等多個(gè)模塊，涉及順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)三種基本結(jié)構(gòu)，涉及函數(shù)及其參數(shù)傳遞、列表、文件的讀寫和程序的異常處理等多個(gè)知識(shí)點(diǎn)，非常適合本科學(xué)生學(xué)習(xí)。該案例關(guān)鍵算法是：服務(wù)端從本地文件讀取IP等信息，封裝成消息發(fā)往客戶端；客戶端先搜索注冊(cè)表找到有效網(wǎng)卡，再依據(jù)網(wǎng)卡ID找到修改IP的名值對(duì)所在鍵，再解析從服務(wù)器收到的消息，得到IP等信息，并修改名值對(duì)。由于該案例需要兩名學(xué)生配合完成，因此可以鍛煉學(xué)生的溝通能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。Socket編程涉及到“三次握手”[15]，因而還能培養(yǎng)學(xué)生流程設(shè)計(jì)的能力。

3.4 利用在線實(shí)驗(yàn)平臺(tái)考勤

目前教學(xué)設(shè)計(jì)為一名教師每堂課面對(duì)上百名學(xué)生，考勤存在一定難度?，F(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)名，花費(fèi)約10min；使用AI工具統(tǒng)計(jì)，存在泄漏個(gè)人隱私問題，坐在后面的學(xué)生容易被顯示器阻擋而未被統(tǒng)計(jì)；使用信息系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)，存在學(xué)生通過他人代登錄帳號(hào)作弊的可能，而教師忙于授課無暇查驗(yàn)。

本文通過使用在線實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，給學(xué)生布置8-10min的課堂小測(cè)，并設(shè)置較短的有效測(cè)試時(shí)間。學(xué)生即使在現(xiàn)場(chǎng)，也難以按時(shí)做完試題；因此，可以根據(jù)課堂實(shí)到總學(xué)生人數(shù)（通過其他系統(tǒng)獲取開機(jī)總數(shù)，減去開機(jī)但處于空閑的機(jī)位數(shù)量），課堂小測(cè)完成的學(xué)生人數(shù)，以及實(shí)驗(yàn)平臺(tái)日志甚至監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，教師基本可以判定學(xué)生的出勤情況，從而實(shí)現(xiàn)高效考勤，既解決了教學(xué)過程中的考核公平性問題，又提高了有限的課內(nèi)學(xué)時(shí)的利用率。

3.5 使用屏幕同步軟件

據(jù)反饋，部分學(xué)生看不清屏幕上的內(nèi)容。該問題可以通過使用屏幕同步軟件來解決，同時(shí)還能利用該軟件鎖定學(xué)生屏幕的功能，防止學(xué)生打游戲或看電影，效果顯著。另外，使用屏幕同步軟件既方便學(xué)生拍清晰的照片留存，也方便學(xué)生做筆記，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)理解。

云機(jī)房中，教師和學(xué)生用機(jī)模式稍有不同，需要先連接遠(yuǎn)程虛擬桌面，在虛擬桌面系統(tǒng)上進(jìn)行教學(xué)。但由于每個(gè)座位所對(duì)應(yīng)的本地系統(tǒng)唯一而虛擬桌面系統(tǒng)不唯一，所以屏幕同步軟件必須安裝在本地系統(tǒng)上。考慮到學(xué)生使用的優(yōu)盤等USB設(shè)備默認(rèn)自動(dòng)映射到遠(yuǎn)程虛擬桌面，教師使用屏幕同步軟件教師端之前，須手動(dòng)設(shè)置，使屏幕同步軟件的加密狗（USB接口）保留在本地系統(tǒng)。

3.6 改造教學(xué)設(shè)備

針對(duì)教師授課時(shí)板書不方便、板書效果不佳和板書效率低的問題，本文考慮通過增加寫字板解決。播放PPT時(shí)，教師直接使用畫筆在寫字板上板書和做標(biāo)記來實(shí)現(xiàn)在PPT播放頁面上寫字和畫線做標(biāo)記，非常高效便捷。

云機(jī)房中，教師播放PPT文件在遠(yuǎn)程虛擬桌面中進(jìn)行，為了避免在遠(yuǎn)程和本地兩個(gè)桌面之間來回切換，須將USB接口的寫字板映射到遠(yuǎn)程虛擬桌面。

4 結(jié)語

傳統(tǒng)教育需借鑒OBE，高度重視并持續(xù)改進(jìn)教學(xué)活動(dòng)。教師在云機(jī)房中使用教學(xué)軟件和教學(xué)設(shè)備，需遵循云機(jī)房的特點(diǎn)稍作調(diào)整。筆者在教學(xué)初期就發(fā)現(xiàn)教學(xué)中存在的上述問題，后來及時(shí)調(diào)整并實(shí)施上述各項(xiàng)教學(xué)改革，課程也全部作為實(shí)踐課及時(shí)調(diào)整安排到計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，問題全部得到解決。