基于OBE理念的Python程序设计课程教学改革研究

关键词：Python程序设计；OBE理念；教学改革；项目驱动；人才培养

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2024）21-0169-03

0 引言

OBE（Outcome-based Education） 是成果导向教育[1]的简称，它以成果作为教学风向标，要求学生接受专业学习后应该获得相关的专业能力和职业能力。OBE强调学习成果，分析成果以优化教学设计与教学流程。OBE追求实用性，要求教师在课程开始前就应该明确人才培养目标的达成。将OBE理念[2]无缝融进高校教育教学中， 研究基于OBE理念的高校教育教学模型，推动教育教学改革，助力学以致用，对提高人才培养规格和质量有着积极影响。

近几年来，Python语言领域应用日益广泛，越来越多的高等院校将Python程序设计作为必修课程，但现有的教学模式或多或少存在着一些问题：忽视学生个体差异，教学一刀切，不重视学生的主观能动性和兴趣爱好；课程全程由教师主导，学生主动参与性差，积极性不高；依然采用传统的考评模式，没有采用基于过程和能力的考核，没有强调目标的达成；漠视成果为导向的理念，教学没有既定的达成目标；教学反馈不及时或流于形式，对教学帮助不大。因此着手OBE理念下的Python程序设计课程改革势在必行。

1 基于OBE的教学改革

将OBE教育模式运用于Python程序设计课程教学改革[3]中，并根据教学要达到的效果建立高等院校计算机专业的Python程序设计课程的教学设计模型，对教学预期目标的实现形成有力保证。同时针对性的措施和相关方案的反向设计将用于教学过程中，使学生的学习效率得到提高，优势得以发挥，积极性和主动性以及创造性被充分挖掘，最终提升学生利用Python程序语言解决实际问题的能力。

为了推行基于OBE理念的质量观和人才培养思想，更好地培养优质的计算机专业人才，拓展学生就业渠道，本课程团队结合IT行业领域对计算机专业技术人才的实际需求，采取基于OBE理念的模式，强化人才培养创新模式，先理清课程教学改革的设计思路，然后分别从人才培养目标[4]、课程知识、教学方法与环节、考评体系和教学反馈等多方面进行了教学改革。

1.1 课程教学方案设计思路

OBE履行“以成果为导向”和以学生为中心的教学理念，首先结合课程和行业调研[5]明确培养目标和学习成果。OBE强调能力本位，课程培养目标要筛选出明确的核心能力目标，每个目标列出具体的要求。以此为基础逆向建设教学方案和模式，进而优化课程教学流程[6]，在教学的整个过程中贯穿OBE理念。基于OBE理念的课程教学设计思路如图1所示。

从以上示意图发现，由行业调研、培养目标、课程体系、教学方法、考评机制和教学反馈与改进共同构成课程实施的闭路循环。行业调研关联着毕业要求，它们决定着培养目标的制订并支撑着课程体系的建设，课程体系又影响着教学方法和策略，多维的考评机制将学习结果与过程结合起来评价课程目标的达成度，教学反馈与改进将各环节串联在一起微调矫正各环节。最终由培养目标为出发点逆向进行课程建设，实施课程改革。

1.2 明确人才培养目标

明晰的人才培养目标是保障教学质量的前提条件。人才培养目标的构建与学业成果息息相关，制订人才培养目标时，不能仅局限于Python的专业基础知识，应考虑Python的应用场景，同时综合国家社会及教育发展需要，做足行业调研，精准分析职场岗位，认真研究未来发展趋势，瞄准学校定位及未来专业方向，参照学生家长的期望值，这样制订出来的人才培养目标既能满足目前对Python的人才需求，还能兼顾未来潜在的发展。它决定学生的毕业要求和培养目标指标点的分解，这些指标点直接影响Python课堂教学及一切与教学相关的支撑条件，从而影响课程实施。课程教学时，既能使学生熟练运用Python的基础理论知识，又能让学生熟悉Python的作用与价值，激发学生学习Python的兴趣，提高学生分析问题和解决问题的能力。

在授课时，可适时穿插实际案例，以项目驱动的方式引导学生探究问题的解决方案，尝试采用不同的方法来解决相同的问题，达成学生开拓思维，提升专业能力、学习能力和实践能力的人才培养目标。

综上所述，从学习、协作、专业、职业及其他因素出发，基于OBE的Python程序设计课程构建培养目标如表1所示。

1.3 优化课程知识体系

从学生未来发展方向的视角来设计、整合教学内容和资源，匹配人才培养目标，优化课程知识体系，适当拓展行业领域应用广的内容的教学。知识体系可以分为Python基础、编程进阶和高级应用三个模块。

1） Python基础模块。该模块主要内容包括Python 语言基础语法、程序控制结构等基础知识，Python与其他语言譬如C和Java相比，基础语法有很多不同之处，适时对比其他语言与Python 的差异，加深对Py⁃thon的理解。

2） 编程进阶模块。更深入地学习Python语言，内容涉及函数、组合数据类型、代码复用、模块化设计、面向对象、文件等知识，需要理论联系实践，通过项目化案例来强化对Python的理解。

3） 高级应用。该模块内容和实际应用紧密关联，包括爬虫应用、数据处理、数据可视化、虚拟现实、游戏开发等等，每一个应用都是一个就业方向，每个学生的兴趣点和未来规划不一样，学生可自由选择。

课程知识体系层层递进、步步深化，这些知识模块高度衔接，环环相扣，构成最终的体系结构。

与之对应，设计实验实践教学来强化教学效果，对于Python基础知识，可设计一些验证型实验引导学生理解Python的基本数据类型及程序控制结构，夯实基础。设计型实验适用于编程进阶阶段，教师先拟订实验项目，学生整合类、对象、组合数据类型和函数等知识来构建数据模型，完成算法设计，编码实现，培养学生整合知识的技能，造就学生严谨的工作作风。Python的第三方库丰富，计算生态涵盖面广，比如网络爬虫、数据分析、Web开发、机器学习等等，它们都属于高级应用，教师可设计相应的项目开发型实践项目，这些项目涉及Python的各种应用场景，可由学有余力的学生按需组队选择项目，要求参与成员分工协作，激发学生冲刺难度更大的目标。

1.4 教学方法多元化

明确培养目标和知识体系后，按照成果目标及课程内容的难易，采取多元化的教学方式，模块1的内容比较简单，学过其它编程语言的同学都要理解，可以提前发放微视频资料布置预习任务，课时缩减，提高教学效率。模块2比较抽象，除开线上线下相结合，提前预习基础理论外，还要鼓励学生将模块2知识点应用于项目实践，并在课堂上引导学生探讨模块2知识点的应用场景。Python应用比较广泛，模块3的应用领域各不相同，将学生的实际情况和行业发展结合起来设计若干个实践项目，教学中以学生为中心，以成果为导向，学生根据兴趣和未来发展规划挑选项目任务，项目组中学生协作分工，培养团队精神，不同的项目任务会有很大差别，教师需按领域不一样作差异化指导，引导学生应该储备哪些知识才能实施项目，组织学生按照软件开发流程设计开发步骤并完成任务。

由此，每次课可列出目标成果导向的任务清单，坚持学生为中心的原则，采用线上预习、线下学习、创新教学手段、有的放矢、重难点突出、任务驱动、项目驱动及课后拓展等多种方式相结合，建设生机勃勃的多元课堂，以促成课程目标的达成。

1.5 评价体系改革

基于OBE教学理念，学生的学习成果是否达成应有精准的不同于传统的评价方式，阶段不同，评价策略不一样。评价学生在学习Python前后发生的变化可采用增量评估，分析考试、作业、作品、实验、项目中的表现可采用水平评估，了解学生课程教学中的表现以及他们学习的积极性、努力程度可采用过程评估。

由此，应构建混合式的教学考评方式，在不同的阶段，对学生进行增量评估、水平评估或过程评估，并跟踪优化。除了关注期末考试成绩进行水平评估外，还要重视学生在项目开发等实践实训中的表现，包括但不限于课堂讨论、提问、教师点评、学生互评、项目答辩等多种形式的考评方法，它们侧重过程评估和增量评估。其中课堂讨论关注学生对问题的分析和阐述能力，教师点评能考查评价对象是否合格、是否进步，能激发学生学习的积极性，学生互评能增强学生的自我反思能力和批判性思维，项目答辩主要考查学生对问题的掌控和总结能力。每种考评模式根据重要性给予一定的权重，然后综合计算出学生的期末总评成绩，以此来衡量对培养目标的达成。

课前预习占比10%、课堂表现（包括教师学生评价）占比20%、作业占比10%、项目实践实训占比20%、期末成绩占比40%，这五部分共同构成了课程成绩的组成部分，这样多方位的考评，基本上可以全面反馈学生的学习能力、协作能力、专业能力、职业能力等全方面的状况。

1.6 教学反馈与改进

基于OBE理念的Python程序设计的教学改革应在实践中改进优化，通过如下4个方面对整个教学流程持续微调，并在学校质量监控体系的质量管理下，构成反馈与改进的闭环机制。

1） 在整个教学流程中教师通过面谈、答疑、微信、调查问卷与学生互动，了解学生的学习进程、学习过程中遇到的困惑、学习状态和学习诉求等，发现教学中存在的偏差与不足，有则改之，无则加勉，不断优化教学设计和教学环节，微调人才培养目标，使培养目标与教学流程紧密融合，教与学更加科学合理。

2） IT行业技术更新换代快，为了匹配课程目标，基于OBE的教学内容和形式也要推陈出新，课程微视频库、案例库、项目库、试题库等教学资源都要及时更新，督促学生及时了解新技术。

3） 学期课程结束后，教师对学生进行基于过程和成果的多维度的考评，通过学生的考评结果与预期成果对比，发现差距找出根源，总结教学中的经验与教训，形成书面报告，探索教学改革的成果。

4） 提升教师的教学能力。教师在各个教学环节中发现问题解决问题，不断反思和感悟，持续改进和优化教学方法。课程团队集体备课，教师彼此听课，教师的教学和专业水平会日渐精进，尤其能助力青年教师快速成长。

另外，教学反馈与学校、学院教学质量监控体系相辅相成，从学校、学院到课程团队环环相扣构建三层教学质量监控体系，全程监控从期初、期中到期末课程教学流程。从学院领导随机听课到学校督导日常教学检查，从教师与学生互评到学生座谈会机制，及时反馈、分析诊断、改进优化，建立一套完备的教师教学质量和学生学习质量保障体系，保证了人才培养目标的达成。

2 教学改革成效

为了验证教学改革带来的成效，选取本人所带的计算机科学与技术专业的2019级与2020级学生作为对比，19级学生采用传统教学模式，20级融入OBE理念。比较两届学生的期末总评成绩，教改后学生成绩在各方面均有提高，标准差却有所下降，学生成绩的正态分布整体向上移动，学生的差异在缩小，如表2所示。

结课后，通过企业微信向参加教学改革的全体学生发放学习调查问卷，问卷从“学生是否有强烈的学习主动性”“专业知识的掌握情况”“团队协作能力是否提高”“软件开发能力”等方面调研，结果如图2 所示。

分析问卷数据可知，学生的学习主动性大幅提高，积极性更大，专业知识和编程能力提升很快，更重视团队协作，推进了课程的培养目标的达成，进一步验证了基于OBE理念的Python程序设计课程教学改革的必要性和可行性。

3 结束语

将OBE理念引入Python程序设计课程的教学改革中，从教学改革的设计思路开始，到教学反馈与改进，整个实施方法，形成一个闭环，不断完善每个环节，以促使教学质量的提高及学生专业水平的提升。实践教学效果表明，增强了教学质量和学习效果，在后续的教学实践中，我们将研究思路和模式推广到与计算机相关的课程教学中，促进教学改革向纵深发展。