由從哲　邱駿達(dá)　范洪輝

關(guān)鍵詞：OBE；Python；數(shù)據(jù)分析；混合式教學(xué)；課程建設(shè)

中圖分類號(hào)：G420 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2023）02-0150-03

1 概述

隨著人工智能、大數(shù)據(jù)的飛速發(fā)展，如何緊跟我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和創(chuàng)新型國家發(fā)展的需求，培養(yǎng)高素質(zhì)的人才，是高校建設(shè)的重要目標(biāo)，其中創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)是最關(guān)鍵的一環(huán)。創(chuàng)新是一個(gè)民族的靈魂，課程教學(xué)改革中鼓勵(lì)創(chuàng)新也是核心理念。在教學(xué)過程中，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力是一項(xiàng)長期的系統(tǒng)工程。因此，每一位教師在教學(xué)中都必須重視對(duì)學(xué)生創(chuàng)造性思維和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。未來科技進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵在于人才，目前，各國各地區(qū)越來越重視對(duì)于人才的競爭，特別是富有創(chuàng)新實(shí)踐能力的高科技人才[1]，為了社會(huì)的高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展，為社會(huì)輸送更多高素質(zhì)人才是高校的重要任務(wù)。如何培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，其核心就在于提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和科技創(chuàng)新能力。

隨著國家對(duì)科技建設(shè)的重視，高校“新工科”建設(shè)勢在必行[2]。其核心訴求在于改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，提高學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力。通過對(duì)高校計(jì)算機(jī)課程教學(xué)模式的調(diào)研，筆者發(fā)現(xiàn)，目前傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式仍采用教師講授為主，這種模式下，學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)的灌輸，無法對(duì)所學(xué)內(nèi)容產(chǎn)生濃厚的興趣。此外，相關(guān)課程還會(huì)根據(jù)課程特點(diǎn)補(bǔ)充了一些實(shí)踐教學(xué)，如編程語言和其他課程。教師通常會(huì)安排實(shí)驗(yàn)來培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)編程技能。這種教學(xué)模式教學(xué)方法單一，不能滿足學(xué)生的多樣化需求。評(píng)估方法簡單，已不能適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)對(duì)培養(yǎng)計(jì)算機(jī)特長生的高要求。作為一個(gè)實(shí)踐性很強(qiáng)的領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)課程的教學(xué)需要根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)[3]。隨著教育信息化的發(fā)展，產(chǎn)生了越來越多的新型網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，如何更好地使用這些智能化、數(shù)據(jù)化的教學(xué)平臺(tái)，對(duì)傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式進(jìn)行改革，打造混合式教學(xué)模式，切實(shí)提升教學(xué)效率、提高學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量，是擺在高校計(jì)算機(jī)類課程改革的難題之一。

基于以上分析，結(jié)合課程教學(xué)實(shí)踐，本研究提出了一種適用于計(jì)算機(jī)課程的基于OBE理念的混合式教學(xué)方法。該方法以結(jié)果為導(dǎo)向，結(jié)合線上和線下教學(xué)資源，設(shè)計(jì)相關(guān)的教學(xué)活動(dòng)，以及圍繞課前、課內(nèi)和課后三個(gè)階段的混合課堂教學(xué)過程。對(duì)于計(jì)算機(jī)實(shí)踐課程，充分利用智能化數(shù)據(jù)化教學(xué)平臺(tái)和資源，提出了以應(yīng)用案例為中心的混合實(shí)踐教學(xué)過程。

2 OBE 理論與創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)

OBE（基于結(jié)果的教育）是Spady在1981年提出的一種以結(jié)果為導(dǎo)向的教育。OBE是工程教育認(rèn)證的核心理念之一，又稱作目標(biāo)導(dǎo)向或者能力導(dǎo)向。它強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，各教學(xué)環(huán)節(jié)的核心目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的能力。OBE的核心理念是根據(jù)社會(huì)發(fā)展對(duì)人才的需求和學(xué)生的個(gè)人能力以及他們希望實(shí)現(xiàn)的成就，有針對(duì)性地培養(yǎng)學(xué)生，以扭轉(zhuǎn)教學(xué)過程的設(shè)計(jì)。

在基于OBE概念的課程設(shè)計(jì)中，有必要關(guān)注一系列問題，例如，通過課程學(xué)習(xí)，學(xué)生最終的學(xué)習(xí)效果，學(xué)生過程性考核成績，如何對(duì)學(xué)生進(jìn)行分析幫扶，如何對(duì)學(xué)生成果進(jìn)行驗(yàn)證評(píng)價(jià)。為了設(shè)計(jì)培訓(xùn)計(jì)劃、教學(xué)過程等，結(jié)果導(dǎo)向教育主張?jiān)O(shè)計(jì)逆向原則。這一原則強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，可以避免傳統(tǒng)教學(xué)模式中過分強(qiáng)調(diào)以教師為主導(dǎo)的各種弊端，強(qiáng)調(diào)學(xué)生最終能力的達(dá)成。近年來，計(jì)算機(jī)行業(yè)發(fā)展迅速，計(jì)算機(jī)教育與傳統(tǒng)學(xué)科有所不同。如數(shù)學(xué)、物理和化學(xué)。學(xué)校應(yīng)重視應(yīng)用型教學(xué)，注重培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)需求的技術(shù)人才。然而，在實(shí)際教學(xué)過程中，大多數(shù)教師仍采用傳統(tǒng)的以教師為中心的教學(xué)，課程教學(xué)仍以課堂教學(xué)為基礎(chǔ)，忽視了學(xué)生自主學(xué)習(xí)和探索新知識(shí)能力的培養(yǎng)。這種單一的教育模式?jīng)]有結(jié)合計(jì)算機(jī)科學(xué)的特點(diǎn)，已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)在社會(huì)對(duì)應(yīng)用技術(shù)人才的需要了。探索基于OBE理念的新型教學(xué)模式，進(jìn)一步提高計(jì)算機(jī)科學(xué)的教學(xué)質(zhì)量勢在必行。

OBE理念強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，以問題為中心，是基于學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果的逆向教學(xué)模式的教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施。OBE教學(xué)理念要求在教學(xué)環(huán)節(jié)將理論與實(shí)踐相結(jié)合，在教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置互動(dòng)活動(dòng)，增加實(shí)踐活動(dòng)在教學(xué)過程中的比例，從而提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力。Python數(shù)據(jù)分析是計(jì)算機(jī)專業(yè)課程中一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。因此，以培養(yǎng)創(chuàng)新實(shí)踐能力為目標(biāo)，將OBE理念應(yīng)用于編程類課程教學(xué)改革中，是一種有意義的探索和實(shí)踐。

3 面向創(chuàng)新人才培養(yǎng)的Python 數(shù)據(jù)分析教學(xué)研究

學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，需要學(xué)校、教師和學(xué)生三方的充分參與與互動(dòng)。教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)的安排注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，并充分強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)。教學(xué)內(nèi)容要充分細(xì)化，引入實(shí)踐性案例教學(xué)。教學(xué)方法充分結(jié)合網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，豐富課程教學(xué)方法。通過教學(xué)各環(huán)節(jié)的優(yōu)化設(shè)置，充分鍛煉提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力[4]。

3.1 科學(xué)設(shè)置課程目標(biāo)

應(yīng)用型高校計(jì)算機(jī)類專業(yè)學(xué)生主要培養(yǎng)目標(biāo)為培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)型專業(yè)人才。根據(jù)當(dāng)前人工智能、大數(shù)據(jù)的發(fā)展?fàn)顩r和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需要，對(duì)于Python數(shù)據(jù)分析的課程目標(biāo)要進(jìn)行充分調(diào)研，科學(xué)設(shè)置[5]。除了學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論知識(shí)外，學(xué)生還可以多參加編程競賽或科研項(xiàng)目。通過競賽或研究項(xiàng)目，把理論知識(shí)和實(shí)際操作很好地結(jié)合起來。通過這種模式的教學(xué)實(shí)踐，既可以加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)理解的深度，又可以快速提高學(xué)生解決具體實(shí)際項(xiàng)目的實(shí)踐能動(dòng)手力，從而充分增強(qiáng)學(xué)生未來發(fā)展的綜合競爭力。

在OBE理念的指導(dǎo)下，將與OBE理念相結(jié)合的知識(shí)模塊重構(gòu)為教學(xué)目標(biāo)的核心，并設(shè)計(jì)了覆蓋知識(shí)系統(tǒng)的教學(xué)驅(qū)動(dòng)項(xiàng)目，項(xiàng)目貫穿了Python數(shù)據(jù)分析教程的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)、學(xué)生目標(biāo)和教學(xué)目標(biāo)的統(tǒng)一。

3.2 創(chuàng)新教學(xué)方法

目前，各高校計(jì)算機(jī)類課程傳統(tǒng)的教學(xué)方法缺少對(duì)學(xué)生解決實(shí)際問題能力的培養(yǎng)，更多地關(guān)注于各種理論知識(shí)的灌輸。這種模式較為枯燥，無法真正激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力，更無法達(dá)成最終的創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)目標(biāo)。目前，程序設(shè)計(jì)類課程學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高，主要原因就是沒有激發(fā)學(xué)生的編程興趣。在課程內(nèi)容的設(shè)置上需要安排一些趣味性的編程問題，從而促使學(xué)生產(chǎn)生興趣，產(chǎn)生好奇心，從而使學(xué)生主動(dòng)地進(jìn)行編程實(shí)踐。在教學(xué)實(shí)踐過程中，教師也要更多地鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行更多的嘗試，保護(hù)學(xué)生豐富的想象力，這樣，學(xué)生就對(duì)自己遇到的實(shí)踐問題有了強(qiáng)烈的積極性和主動(dòng)性，把教師強(qiáng)制要求完成的某項(xiàng)任務(wù)轉(zhuǎn)變?yōu)槲襾硗瓿?、我想完成、我能完成。這不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，也拓展了學(xué)生的思維和創(chuàng)新能力。因此，Python數(shù)據(jù)分析課程的教學(xué)方式一定要以學(xué)生的參與為主。調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)自主性和學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)[6]。

3.3 豐富教學(xué)模式

傳統(tǒng)教學(xué)模式以教師為主導(dǎo)，強(qiáng)調(diào)教師知識(shí)的灌輸，忽略了以學(xué)生為中心的工程教育理念，同時(shí)，各教學(xué)環(huán)節(jié)中缺乏學(xué)生的充分參與，也無法保證最終的教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生學(xué)校效果，無法達(dá)成最終的教學(xué)目標(biāo)。因此，在實(shí)際教學(xué)過程中，要充分結(jié)合各種教學(xué)工具，豐富教學(xué)模式，如采用翻轉(zhuǎn)課堂、微課堂、基于MOOC 的學(xué)習(xí)空間等多種教學(xué)模式[7]，通過信息化智能化教學(xué)模式的引入，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分參與到各教學(xué)環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。

突出實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，大幅提高實(shí)踐課程和課時(shí)的比例，增加案例教學(xué)和項(xiàng)目實(shí)踐的內(nèi)容。信息技術(shù)創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)不僅需要扎實(shí)系統(tǒng)的理論知識(shí)，還需要積極的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新思維、工程背景知識(shí)以及分析和解決問題的能力。幫助學(xué)生在各種類型的實(shí)驗(yàn)中掌握專業(yè)發(fā)展的綜合技能，提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力；鼓勵(lì)學(xué)生探索創(chuàng)新，進(jìn)行創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮個(gè)人潛能，提高創(chuàng)新能力；鼓勵(lì)學(xué)生通過討論和展示，互相幫助，提高溝通合作能力。

3.4 及時(shí)更新知識(shí)點(diǎn)

計(jì)算機(jī)行業(yè)發(fā)展迅速，技術(shù)的迭代更新很快，為了滿足發(fā)展的需要，Python不斷吸收新的理論、方法和框架，而大學(xué)教科書的教學(xué)內(nèi)容相對(duì)落后，特別是案例項(xiàng)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上行業(yè)發(fā)展，很可能造成學(xué)生剛學(xué)完，所學(xué)技術(shù)和知識(shí)已經(jīng)被行業(yè)所淘汰。因此，課程教學(xué)內(nèi)容必須緊跟行業(yè)前沿，課程組教師必須深入科研和企業(yè)一線，接受行業(yè)實(shí)踐鍛煉。教學(xué)過程中，在相關(guān)知識(shí)點(diǎn)中融入最新技術(shù)，縮短課堂與行業(yè)的距離，杜絕企業(yè)開發(fā)技術(shù)與高校教學(xué)內(nèi)容脫節(jié)的現(xiàn)象發(fā)生。同時(shí)要加強(qiáng)校企合作，將企業(yè)真實(shí)項(xiàng)目作為課程教學(xué)案例，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中真正接觸項(xiàng)目開發(fā)，提高學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力。

4 混合式教學(xué)的應(yīng)用

隨著MOOC平臺(tái)、SPOC平臺(tái)和微課程等在線教學(xué)方法的興起，高等教育教學(xué)模式迎來了新一輪的改革。其中，MOOC平臺(tái)是一個(gè)大型的開放式在線教學(xué)平臺(tái)。它整合了各種在線數(shù)字資源，形成了豐富的課程資源。它適用于課前準(zhǔn)備。它有著廣泛的受眾和龐大的學(xué)生群體。另一方面，SPOC平臺(tái)是一個(gè)小型的私人在線課程，可以與離線課堂相結(jié)合，為學(xué)生提供定制和個(gè)性化的服務(wù)。微課關(guān)注某一知識(shí)或技能點(diǎn)，內(nèi)容凝練，主題突出，可作為輔助教學(xué)的課程資源。這三種教學(xué)方法都使用在線教學(xué)方法，各有優(yōu)缺點(diǎn)。

本研究以計(jì)算機(jī)類專業(yè)《Python數(shù)據(jù)分析》課程為例，將線上授課方式與線下傳統(tǒng)課堂教學(xué)相結(jié)合。圍繞教學(xué)環(huán)節(jié)的三個(gè)階段——課前、課中和課后，提出了以O(shè)BE理念為基礎(chǔ)的混合式教學(xué)模式。

4.1 準(zhǔn)備階段

在課前準(zhǔn)備階段，教師需要根據(jù)課堂內(nèi)容設(shè)計(jì)并制定預(yù)習(xí)任務(wù)表，并將其發(fā)布在線上教學(xué)資源中；然后，他們需要將相關(guān)學(xué)習(xí)視頻或資源上傳到學(xué)習(xí)平臺(tái)，供學(xué)生下載。學(xué)生自主學(xué)習(xí)，是利用老師提供的學(xué)習(xí)資源。完成準(zhǔn)備工作問題，并及時(shí)提交給老師復(fù)習(xí)。在此過程中，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)反饋和溝通[8]。

在線下準(zhǔn)備階段，學(xué)生需要使用課本和其他課外閱讀材料，自己學(xué)習(xí)課程內(nèi)容，通過應(yīng)用程序進(jìn)行交流和實(shí)時(shí)提問。通過細(xì)化教學(xué)內(nèi)容，這種線上線下的課前準(zhǔn)備方法一方面細(xì)分為多個(gè)知識(shí)點(diǎn)，讓學(xué)生可以利用空閑時(shí)間觀看和學(xué)習(xí)；另一方面，通過對(duì)學(xué)生預(yù)習(xí)情況的實(shí)時(shí)記錄，教師能對(duì)學(xué)生預(yù)習(xí)情況進(jìn)行測量。從而便于在課堂上有的放矢地進(jìn)行教學(xué)，從而提高課堂的教學(xué)效益。

4.2 課堂教學(xué)階段

在課堂教學(xué)階段，相對(duì)于以教師為中心的傳統(tǒng)教學(xué)方式，線上線下混合式授課方式有以下改進(jìn)：（1）在課堂講授中，提供案例教學(xué)環(huán)節(jié)；教師將在線發(fā)布課堂案例，學(xué)生將在課堂上進(jìn)行小組討論；課堂提問和討論旨在提高課堂效率；（2）使用在線測驗(yàn)等輔助教學(xué)方法；學(xué)生將回答這些問題并將其提交給一個(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)將自動(dòng)審查并及時(shí)報(bào)告結(jié)果；這樣對(duì)教師掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)會(huì)有一定的幫助。進(jìn)一步提高針對(duì)性教學(xué)；（3）線上線下結(jié)合使用，有效提供學(xué)習(xí)反饋，及時(shí)糾正，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，事半功倍。

在混合式教學(xué)模式下，必須對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重組，整合課程的知識(shí)點(diǎn)。充分利用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方法，在傳統(tǒng)課堂教學(xué)的基礎(chǔ)上增加了微課、MOOC和在線編程測評(píng)等方式。學(xué)生主要通過在線MOOC和微型課完成需要記憶的知識(shí)。對(duì)于需要學(xué)生理解和分析的內(nèi)容，主要在傳統(tǒng)課堂教學(xué)中使用BOPPPS模型進(jìn)行解釋，穿插著翻轉(zhuǎn)課堂、項(xiàng)目探索、實(shí)踐講座、同伴問答、編程實(shí)踐和課后復(fù)習(xí)等，然后使用在線測試平臺(tái)進(jìn)行測試，每次測試內(nèi)容都有迭代變化，從而回顧和檢查學(xué)生的掌握情況。最后，將根據(jù)作業(yè)和測試結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)一的在線問答。根據(jù)課程實(shí)施情況，由教師或?qū)W生牽頭進(jìn)行討論和講解，一方面促進(jìn)教與學(xué)的相互成長，另一方面也增強(qiáng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)合作能力，提高了學(xué)生的表達(dá)能力和計(jì)算思維能力。

4.3 復(fù)習(xí)評(píng)價(jià)階段

在課后復(fù)習(xí)階段，還采用了線上和線下相結(jié)合的混合復(fù)習(xí)方法。老師們會(huì)提前上傳相關(guān)課件、在線教學(xué)資源、測試和作業(yè)分析、擴(kuò)展閱讀資源，這些問題將自動(dòng)從題庫中提取出來，形成作業(yè)練習(xí)。另一方面，教師將課本上的練習(xí)安排為線下作業(yè)形式的練習(xí)。完成作業(yè)后，老師會(huì)手動(dòng)檢查并回答學(xué)生的問題。最后，學(xué)生將總結(jié)并向老師提供反饋。

教學(xué)實(shí)施完成后，教師、學(xué)生和企業(yè)將從多個(gè)角度評(píng)價(jià)教學(xué)效果[9]。教學(xué)效果主要基于MOOC、雨課堂等在線平臺(tái)，邀請(qǐng)相關(guān)課程教師、學(xué)習(xí)該課程的學(xué)生對(duì)項(xiàng)目實(shí)施情況進(jìn)行評(píng)估，從而實(shí)現(xiàn)課程項(xiàng)目實(shí)施的多維細(xì)粒度分級(jí)，進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)過程，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、工程設(shè)計(jì)能力、專業(yè)實(shí)踐能力和科研能力。

5 結(jié)論

本文提出的基于OBE理念的創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)模式，在實(shí)際講授計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和解決問題的能力具有重要作用。在這種模式下，教學(xué)目標(biāo)細(xì)化，教學(xué)主線明確，重點(diǎn)突出學(xué)生。實(shí)現(xiàn)了學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)技能的掌握，學(xué)生自主學(xué)習(xí)的主動(dòng)性大大提高。同時(shí)也提高了教師的專業(yè)技能還有進(jìn)一步的提高，這就要求教師成為最好的雙師型教師。從細(xì)節(jié)出發(fā)，扎扎實(shí)實(shí)地完成每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，既能培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，又能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。還可以幫助他們形成良好的學(xué)習(xí)和研究習(xí)慣，為學(xué)生就業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。