新工科背景下基于OBE的计算思维导论教学改革研究
摘要：新工科背景下，大学计算机公共基础课程的教学核心是培养学生的计算思维能力。本文分析了计算机公共基础必修课程存在的问题，提出在《计算思维导论》课程教学过程中引入聚焦学生素质、知识、能力全面发展的OBE教学理念的课程改革方案。研究表明，引入OBE理念的计算思维课程教学改革，对培养学生的创新思维、自主学习与终身学习意识有明显的促进作用，提升了学生运用计算思维解决工程实际问题的能力。
本文源自张玉， 电脑知识与技术 发表时间：2021-03-25《电脑知识与技术杂志》创刊于1994年，本刊为旬刊，总编：杨辉军 。编委委员均来自国内各著名高校的教授和博士生导师，他们是我国计算机科学领域方面的专家、学者和权威人士。
关键词：OBE;计算思维;教学理念;教学改革;能力
《计算思维导论》是计算机公共基础必修课程，通常在非计算机专业大一新生中开设，其在高校计算机教育中覆盖面是最大的，也是培养学生计算思维的一门关键课程，对学生综合素质提升、创新能力培养有着至关重要的基础铺垫作用。
计算机公共基础课程从开始设置到发展至今经历了一系列的改革与变化，长期存在着课程设置重复，重技术应用、轻 “思维教育”，对专业课和后续课程的支撑力不足，学生普遍缺乏计算思维能力，综合能力和创新能力不足等问题。如何解决大学计算机公共基础课程改革中计算思维能力培养“落地”难的问题，如何培养出具有扎实理论知识和创新能力的高素质综合人才，是摆在大学计算机公共基础课程教学工作者面前的一项艰巨而又繁重的任务。
为了适应新工科建设要求，在教学中引入OBE教育理论，对《计算思维导论》课程进行了教学改革研究。
1 OBE教育理念概述和国内现状
1981 年美国学者 William G. Spady 率先提出“OutcomeBased Education”一词，并在美国的学校中实施，到了1994年其在《基于学习产出的教育模式：争议与答案》一书中对OBE的含义进行了解释：“在一个教育系统中，必须明确焦点问题是所有学生在学习过程结束后能真正掌握什么知识和技能，实际能力如何，能胜任什么”。这意味着拥有一个成果导向的教育系统的关键一是开发一套清晰的学习成果，让系统的所有组成部分都能围绕这些成果展开工作;二是在系统内建立条件和机会，让所有学生能够并鼓励他们取得这些基本成果。
近年来，成果导向教育模式之所以越来越得到国内各大高校的认同，基于OBE教育模式的课程及一系列改革之所以在国内的高校得到了广泛推广和实践，源于其注重学生学习后获得的知识和技能水平，真正聚焦“学以致用”。这与“新工科”背景下高等教育改革的根本目的是培养更多拥有综合知识，专业技能熟练且具有“双创”意识的学习者高度统一。
2 基于OBE理念的《计算思维导论》课程改革
教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会于2015 年11月推出《大学计算机基础课程教学基本要求》，确立了推进大学计算机基础课程教学改革的总体目标，即计算思维能力的培养将成为今后大学计算机基础教学的新常态。2017年2 月，教育部高教司发布了新工科研究与实践的文件，未来工作将是围绕工程教育改革的新理念、新结构、新模式、新质量、新体系开展。新工科背景下的需求是计算思维，新工科核心思维是计算思维，计算思维能力的培养是目前计算机基础课程教学的核心任务，新一轮改革势在必行。
2.1探索教学内容和教学方法改革，提高教学质量
在教学内容上需要满足计算机公共基础课程新的教学目标和要求，以及兼顾本科生拟定研究方向的需要，贯穿《计算思维导论》课程宽基础、重计算思维能力培养的理念。采用OBE 理念就需要教师事先明晰学生能够达到的学习效果，划分好课程内容后要经过多次梳理，理清组织脉络，对理解起来较困难的部分概念问题案例化、通俗化。
在教学方法上采用多样化的“智慧教学”方法，用MOOC解决课程创新问题，是推动大学教育供给侧改革的重要引擎。 MOOC+SPOCs既能实现大规模，又能实现分层次差异化教学，是解决教育发展不均衡问题的重要途径，而翻转课堂则可以解决学习效果提升难问题。这些教学方法的使用，是解决实体课堂系列矛盾的重要手段。考虑到计算思维有些概念比较抽象、晦涩难懂，采用抽象知识内容多媒体表示，通过动画和视频演示抽象的概念、算法和过程，便于学生理解，便于老师讲授。借力多样化的教学方法可将本课程的教学在时间和空间上进行最大限度的延展，系统化实施教育供给侧改革，落实“以学生为中心”的教育理念。借助MOOC、SPOC、微课、翻转课堂及学习通等先进教学手段及工具，彻底跳出“三尺讲台”的小圈子，打造“时刻可学习”的时空环境。这将意味着不同专业、不同学习能效的学生可以用不同的时间及空间、通过多种途径和方式，最终达到完成学习目标，获取学习成果的效果。
2.2创建和完善课程体系结构，促进教学改革的实施
经过探索和实践，不断总结和提炼，创建完备的《计算思维导论》课程体系。在理论教学中，要使课程内容能反映计算思维理论发展的特点和最新发展趋势，并体现现代教育的优势和规律，兼顾经典与现代的关系，适应新工科建设需求。围绕计算思维意识、方法和能力这三个层次，研究更加合理的立体化的课程体系，以更好地培养学生的学习能力、沟通能力、团队协作能力、开拓创新能力和工程实践能力等综合素质。
2.3 建设全方位立体化信息教学网络平台，提高学生自主学习能力
组织课题组骨干老师对“计算思维”从概念到内容进行深入研究，建设全方位立体化的教学资源——教材、多媒体和网络课件。开发能适应课堂教学的PPT和多媒体教学软件;为便于学生学习，组织教师开发适于网络教学和学生自主学习的网络教学录像和网络教学软件。建设内容丰富的、开放共享、动态更新的课程教学网络平台。
引导学生意识到知识信息获得的多渠道性，尊重学生不同的认知方式，鼓励学生的发散式思维，重视学生的自主和主动学习及创新能力的培养，真正做到“以学生为中心”。
2.4 建立新的成果评价方法
成果评价方式要改变以往的横向比对方式，侧重学生达成的学习成果和自我的进步，鼓励学生的创新性思维，倡导学生研究性学习，并加强学生的主动思考能力和课堂参与程度，激发学生的学习兴趣，以更好地提高教学效果。
3 结束语
将OBE理念引入《计算思维导论》课程进行教学改革研究，提出新的、行之有效的改革措施和实施方法，变传统教学的“授人以鱼，暂时饱腹”为“授人以渔，长久受益”。在教学内容、教学方法和教学管理等方面遵循OBE理念，聚焦学生的学习成果产出;将产出成果进行反推，得到最适合每位学生的教学过程，形成促进学生的学习主动性，提高教学质量的良性循环。