新工科背景下思政引领+OBE导向的程序设计类课程混合式教学模式实践探究

雷红艳,邹汉斌,屠添翼

（湖南文理学院计算机与电气工程学院，湖南常德4 150001)

0 引言

新工科建设要求高校培养能够满足产业需求、能够对社会复杂工程问题进行分析研究，并能够解决复杂工程问题的创新型人才[1]，OBE 教育理念是适应新工科建设时代对人才培养的新需求。***总书记在全国高校思想政治工作会议上指出“要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人，努力开创我国高等教育事业发展新局面”[2],与新工科的内涵：以立德树人为引领，以应对变化、塑造未来为建设理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养未来多元化、创新型卓越工程人才[3]吻合。

程序设计是通往计算世界的大门，全国各高校工科专业：计算机、通信工程、自动化控制、机械自动化等领域中复杂专业问题求解的大部分落脚点都是程序设计，程序设计能力在工程科学领域变得越来越重要，且信息技术和智能技术的应用已经融入各行各业。程序设计类课程是计算机大类以及其他工科专业的重要基础课程，新工科背景下思政引领+OBE 导向的程序设计类课程混合式教学模式，为满足新工科建设对人才培养的需求，不仅仅让学生掌握各类程序设计的规则、技术和方法而且能训练学生能用各类程序设计思维和方法对复杂规模工程问题使进行分析能力；能对设计实施方案用各类程序设计的技术和编码实现能力，更能达到培养学生具有正确的世界观、人生观和价值观以及良好的软件开发职业素养，具有科技报国的家国情怀和使命担当、人文精神、工匠精神和创新精神的软件开发人才[4]。

1 程序设计类课程教学的现状

程序设计类课程都是实践性很强的课程，在传授理论知识的同时注重实际操作能力的培养，若干年来程序设计课程教学效果评价一直都不是很高，该课程普遍存在的问题如下。

1)学习兴趣不高、难度大：教学内容都是些单调、枯燥的代码，且很抽象，让学生难以理解、很难有学习兴趣。

2)解决实际问题的能力不够：传统的教学大部分都是对语法和算法进行讲解，很少结合现实中的案例，很难达到利用程序设计思想和方法对现实生活的复杂问题进行有效的自主分析并编码解决问题。

3)教学效果评价方式不合理：传统的教学效果评价以学生笔试+实验报告的形式为主，无法全面考核学生在工程实践中的程序设计能力，存在大面积的“高分低能”现象，从而导致很多学生在就业时适应专业技术相关的岗位能力不足。

4)线上教学资源质量不高。程序设计语言学习需要较强的逻辑思维和较好的数学基础，而大学生来自全国各地，不同地域的学生基础知识储备方面存在很大差异，通过线上资源的反复学习，用笨鸟先飞或勤能补拙的形式可以弥补学生知识的先天不足，但由于线上教学资源质量不高，学生利用线上资源课前预习、课后辅导、答疑等程序设计学习的进度和效果不是很理想。

5)现有课程思政吸引力和感染力不够：近年来少数教师尝试将课程思政引入程序设计类课程的教学，但很少深入挖掘思政元素，思政教学内容的针对性和与专业课教学内容的契合点不佳。

6)近年来，受疫情的影响行业内大量裁员，软件开发人才需求逐年下滑，单一的程序设计类学生就业率不高。

2 新工科背景下思政引领+OBE 导向的程序设计类课程混合式教学模式

程序设计类课程以***总书记提出立德树人为引领，以社会或行业需求为依托，遵循《高等学校课程思政建设指导纲要》[5]对工学类专业课程思政的培养要求，提出思政元素与专业知识有机融合，线上线下、课内课外双管齐下的程序设计类课程混合式教学模式，其整体教学模式如图1所示：

图1 思政引领+OBE导向的程序设计类课程混合式教学模式框架

根据社会/行业需求制定教学目标，其中包括知识目标、能力目标和育人目标，由教学目标通过结合思政元素、学情、课程特点确定教学内容。将教学内容贯穿教学过程，通过课前线上自主预习、课中知识内化和课后巩固三阶段[6]的教学过程来落实教学内容。由教学目标指导教学效果评价，通过课前、课中和课后全方位的教学效果评价验证教学目标是否达成。

1)教学目标

程序设计类课程是计算机大类专业的核心课程，其中程序设计基础是专业课程的启蒙，面向对象程序设计是专业核心课程中的承上启下课程、是程序设计基础的升华、是目前软件开发行业主流的程序设计方法。故程序设计类课程在计算机大类专业以及其他工科专业都占有重要地位，其教学的目标包括：

知识目标：理解各类程序设计语言的基本思想和方法；掌握各类程序设计的规则、技术和方法。

能力目标：能用的各类程序设计思维和方法对复杂规模工程问题进行分析能力；能针对设计实施方案用各类程序设计的技术和编码实现能力。

育人目标：培养学生具有正确的世界观、人生观和价值观以及良好的软件开发职业素养；培养学生具有科技报国的家国情怀和使命担当、人文精神、工匠精神和创新精神的软件开发人才。

2)教学内容

以马克思主义立场、社会主义核心价值观、***新时代中国特色社会主义思想、中华民族优秀传统文化、宪法法治、职业素养和道德规范等为指导，充分挖掘蕴含在程序设计类课程相关专业知识中的思政元素，将其有机地融入教学内容中。根据程序设计类课程内容都是些单调、枯燥的代码且很抽象、课程是实践性很强的特点，以及学生对枯燥的内容很难掌握、学习兴趣不高，解决实际问题的能力不够等学情，确定思政引领+OBE导向的程序设计类课程混合式教学课前、课中和课后教学内容,以及线上线下的教学内容。

3)教学过程

思政引领+OBE导向的程序设计类课程混合式教学模式的教学过程分为课前预习、课堂内化和课后巩固三个阶段，其教学过程整体设计流程如图2所示：

图2 教学过程整体的设计流程

课前预习采用任务打卡式：教师通过线上教学平台提前整理和发布课前预习任务，任务驱动学生自主观看线上教学视频预习课堂知识，并进行思考完成在线测试，这样不仅减轻了课堂教学内容的压力，而且提高学生对课堂知识的吸收效率；课堂内化采用问题驱动式：课堂教学的核心原来语言语法规则和算法的讲授，转移问题分析和知识的综合应用实现，利用案例法、探究法、讨论法及练习法等教学方法，对课程案例进行深度剖析和编程实现，从而即解决解决课前预习阶段存在的疑惑，又引导学生串联碎片化的知识点应用到完整的案例中去，达到程序设计知识的内化，且促进了师生之间更深层次的互动和交流以及生生之间的协作和交流；课后巩固采用有的放矢：相较于传统教材中的习题作业，更注重针对学生课前、课中存在的问题，结合当今社会和行业需求布置多学科交叉的综合练习和讨论，让学生利用网络资源自主寻求答案，充分挖掘每个学生自主思维的潜能。同时针对兴趣点参加学科竞赛或项目组实现自我知识升华，从而增强学生学习的自主思维能力和综合应用能力和创新能力。

4)教学效果评价

思政引领+OBE导向的程序设计类课程混合式教学模式采用理论评价与实践评价相结合、过程性评价与期末评价相结合的全方位评价方式。理论评价主要是对基础知识掌握情况、问题分析能力和知识应用能力的考核，实践评价是动手编程实现能力的考核。过程性评价：理论部分是平时课前自主学习情况的考核、课中课堂表现的考核和课后作业的考核，实验部分是平时课堂实验完成情况的考核和实验报告的考核。期末评价以期末考试的方式通常以主观题为主，主要考核学生的问题分析能力和综合应用能力。

3 新工科背景下思政引领+OBE 导向的程序设计类课程混合式教学模式实施方案

3.1 组建优秀的课程教学团队

优秀的课程教学团队教师本身应具有过硬的专业素养和强烈的课程思政意识，从而打造出高质量的课程教学资源，任课教师要认识到程序设计类课程教学内容不仅仅是单一的语法和算法，而是将多学科交叉融合，深挖思政元素并将其有机融合到线上和线下教学中去，并能合理地制订线上、线下教学和课内、课外教学内容，且能用多形式的教学方法教授教学内容，同时还要能引领学生参加综合性课外项目、考级考证及学科竞赛等。

3.2 重构优质的教学内容

教学内容除了完成知识目标的学习，更重要的是在教学过程中教学内容要达到能力目标和育人目标，所以教学内容不仅仅是教材中单一的语法和算法知识，教学内容应该满足新工科建设对人才培养的需求，在思政引领下以产出为目标来重构教学内容。

1)课前教学内容：对教材的内容进行梳理提炼，制作出知识点讲解的线上教学资源，供学生自主学习、并发布针对性的学习效果检测的在线练习，从而让学生理解程序设计的基本思想和方法和掌握程序程序设计的基本语法和算法。

2)课中教学内容：对知识点结合行业需求进行深度剖析，设计有效融入思政元素的课堂教学内容。课堂上重点通过案例的引入，讲授如何对问题进行分析、如何使用知识点进行应用以及对案例实施效果进行分析其存在的问题和不足，以及如何改进，从而培养学生对复杂规模工程问题进行分析的能力和对设计实施方案运用各类程序设计的技术和编码实现能力，同时达到育人的目标。

3)课后教学内容：结合新工科背景对知识点进行多学科交叉融合，有针对性地布置综合应用性的线下作业和线上讨论的教学内容，供学生自主思考、分析和并编程实现，从而培养学生自主思维、创新能力，同时培养学生良好的软件开发职业素养，勇攀高峰、精益求精的工匠精神和创新精神。

3.3 运用形式多样的教学方法

运用灵活多样的教学方法可以更好地落实教学内容，提高教学效果，可采用如下形式教学方法：

案例法：用于课程引入，通过以OBE理念为导向、含思政元素的多学科交叉案例引入，可以更好地让学生明白学习课堂内容后能用所学知识解决什么样的问题，同时达到育人目标。

讲授法：用于知识点的梳理和案例的分析等，将教学目标中知识目标内容有层次地展现出来，从知识基础到应用再到实施，层层递进。

探究法：用于课堂讨论，在案例应用实施时如何使用讲授的知识。

练习法：用于课前平台自主在线测试练习；课中课堂在线平台测试练习，对所学内容进行消化并及时检测学习效果；课后作业，通过在线或线下练习对所学知识进行迁徙和拓展。

讨论法：用于随堂讨论，对课堂案例的解决方案、方案实施存在的问题进行思考，对如何让作品更完善进行分析和讨论，并将其讨论的结果在课堂上进行分享，师生之间进行互动和交流、学生之间进行相互学习和交流。

自主学习法：用于课前准备，通过课程线上平台提供的教学资源，包括教学视频和基础知识和案例分析完成自主学习，并将学习效果进行反馈且提出疑问，供大家探讨。

3.4 开展内容丰富的课外实践活动

大学的课后时间非常充足，学生应利用课后时间开展丰富多彩、有意义的课外实践活动，这样才能让课堂知识和思政教育得到有效拓展，其活动通常有如下：

鼓励学生积极参加专业技能有关的考级考证，如：全国计算机软件专业技术资格（水平）考试、PAT计算机编程能力测试、CCF/CSP 计算机软件能力认证等活动为今后的考研、就业作铺垫；

鼓励学生参加教师的工作室，运用程序设计语言辅助教师开展科研实验，培养他们的实践能力、科研精神和团队协作精神；

鼓励学生自己组织小团队深入观察社会和生活实际，开发可解决生活中实际问题的小作品，并以此为基础申报大学生创新创业训练项目、互联网+项目等实践项目，激发学生创新创业意识，训练学生创新创业思维与能力，培养计算机软件开发行业的职业素养；

指导学生参加软件开发方面的程序设计大赛、北斗导航、天梯赛、绿色计算等学科竞赛活动；激发他们的学习热情，挖掘他们内在的潜力，锻炼他们不畏艰辛、勇攀高峰、挑战自我、精益求精的意志品质。

4 结论

本研究是为了满足新工科建设人才培养的新需求，构建了程序设计类课程的思政引领+OBE 导向的混合式教学模式，该模式以产出为目标制定合理课程教学目标、重构适合课程特点和学习现状，并有机融合课程思政的教学内容、设计科学的教学过程和采用全方位的教学效果评价，经过3个学期的教学实践并持续改进，相关的教学数据和反馈信息表明，程序设计类课程新的混合教学模式提升了课程教学资源与混合式教学形式的匹配度，提升了学生对复杂工程问题的分析能力和实践能力，深化了线下课堂教学互动的层级，体现了课程的高阶性、创新性和挑战度。从而整体提高程序设计类课程的教学质量、达到育人育才的目标。

但经过3 个学期的实践，该教学模式也存在一些不足，如：学生体验不够真切，由于教学环境的限制，不能让学生在实验环境中真正体验设计的完整实施过程。学生的互动不够，由于时间的限制和大班上课，课堂讨论分析没有充分的时间，在课堂上不能让培养每个学生分析问题、解决问题的能力完全落到实处。因此在以后的课程教学中还需要持续改进。