基于OBE的Java程序设计课程教学改革
1 背 景
OBE（outcome-based education），中文翻译有多种，如以结果为基础的教育[1]和基于学习结果的教育模式。OBE模式起源于西方国家的教育改革，20世纪90年代在北美兴起，相关学者认为：在以学习结果为基础的教育模式下，老师能够很好地按照学生要实现的目标制订教学计划，并根据学生自身的特点予以区别对待，以实现特定的教学目标；整个教学过程都是以实现学习结果为目的规划学生的学习方案，驱动整个学习过程。学生产出作为驱动教育系统运作的动力，而非教科书或教师经验，这与传统的内容驱动和重视投入的教育模式形成鲜明对比。通过结果的引领，学生和老师能够快速达到要完成的教学目标，实现真正意义上的学以致用[2]。
Java程序设计是大学本科计算机专业的核心课程，具有很强的实践性和应用性，要求学生具备一定的程序编写能力和创造能力，对计算机专业应用型人才的培养至关重要。然而，当前的Java教学课程大多停留在传统的授课模式，主要讲解Java的基本概念和简单应用，忽视学生的学习基础以及学习目标，对所有学生设计的教学内容和评价内容都是一样的，从而限制学生更大程度的发展。为进一步提高教学质量，我们将OBE理念引入Java程序设计课程的教学中，基于学生学习目标和所要达成结果的不同制订不同的教学内容，实施不同的教学过程并进行有效的评价。
2 Java程序设计课程的特点及现状分析
2.1 Java程序设计课程的特点
（1）Java语言流行程度高，实用性强，其培养目标要与市场需求接轨。从2016年9月TIOBE编程语言排行榜前10位的排名情况以及TIOBE对排名前10的编程语言流行趋势分析[3]可以看出，Java语言除了在2004―2006年和2010―2015年出现过被C语言赶超的历史外，其余时间一直名列TIOBE编程语言排行榜第一位，由此也可以看出Java语言的受欢迎程度和流行程度。计算机科学与技术专业的本科生掌握Java程序设计语言必不可少，这也是学校培养人才与社会人才需求相接轨的必要条件之一。
（2）Java语言涉及内容广泛，参考资料丰富，因此课程目标设定和课程内容提炼非常重要。Java程序设计涉及的知识点多，包括GUI设计与事件处理、输入输出流、多线程机制、数据库操作、网络通讯等；囊括的参考资料丰富，包括教材、在线课程、培训视频、技术论坛等。在如此多参考资料的影响下，初学者如何选择合适的参考教材，从何处入手开展学习，做好这一点也非常重要。教师要在有限的课时限制下完成Java教学，这对教学目标的设定要求严格；而在确定教学目标的情况下，合理设置课程内容也非常重要。
（3）Java语言的扩展繁多，如何培养可扩展性学习人才是关键。JSP、Android和J2EE的三大框架Struts、Hibernate、Spring均建立在Java程序设计课程基础上，且Java及其扩展技术的更新日新月异。对计算机专业的学生来说，仅仅掌握一门技术已经远远不够，如何在飞速革新的互联网时代中稳步前行，拥有可扩展性的学习能力才是学习的核心。讲授Java语言时，如何让学生打牢技术基础并为后续基于Java知识的扩展学习奠定基础，如何培养可扩展性学习人才，这些才是Java教学的关键和教师应该重点考虑的问题。
2.2 传统Java程序设计课程教学中存在的问题
（1）强调教学进程和课堂教学效果，要求学生按既定的教学计划、时间、进度等开展学习，要求教师的课堂教学深入浅出，既生动又能抓住学生的注意力，使课堂教学内容易于掌握和消化吸收，但传统的教学方式没有强调学生“学习结果”这一重要因素。
（2）强调以知识导向为主的教学模式，教师更多关注教学内容，而学生则更多关注对知识的总结、整理和应用，缺乏对学生自主学习、扩展性学习等多方面能力的培养以及对学生学习结果的有效评价。传统的基于考试的教学评估方法把学生的注意力集中在课本理论知识的学习，导致学生对Java课程无法形成一个完整的认识，不能解决实际问题，缺乏系统的分析能力和开发环境的操作能力，当遇到大型项目和工程时往往不能快速有效地进行构思、设计、实现与运行[4]。
（3）强调以教师为中心，学生按照教师的要求完成学习任务，达到教师规定的学习目标。这种教学方式没有考虑学生个体的差异，把大家视为具有同等能力和同等水平的对象进行教学，从某种程度上限制了对学生潜力的挖掘和能力的培养。
3 基于OBE的Java程序设计课程建设
3.1 基于OBE的课程教学改革
学习Java程序设计课程的学生一般来自计算机科学与技术、电子信息工程、通信工程、物?网和信息安全共5个不同的专业。不同专业学生的学习背景不同，对Java语言掌握程度的要求也不相同，即使在一个专业中，不同学生对程序设计语言的兴趣和需求以及所期望达到的目标也不相同，有的学生仅仅希望对该课程有所了解，有的学生希望掌握一些基础知识，有的学生则希望能够进行深层次的学习。针对学生不同的学习目标，教师需要因地制宜地设计学习内容，对Java程序设计的内容进行模块化设计，即在学生选择学习目标后，可以给学生推荐相应的学习模块；在这些学习模块中，学生在一定的指导下进行选择，以达到各自的学习目标。对Java教学内容的模块化设计及各模块所对应的培养目标，如图1所示。
从图1可以看出，如果学生只是想简单了解Java语言，则学习模块1的内容就足够了，也就是说模块1的内容对应培养目标1。如果学生想要理解Java基础知识并能编写简单的Java代码，则可以选择学习模块2、3、4和5，同时教师须给学生的选择提供一些指导，如建议至少选择其中2个模块的内容进行学习。培养目标3“编写应用程序”，即理解Java基础知识，能编写简单的Java代码，该培养目标的实现对应学习模块6―11，教师须提供如下的学习指导：此处每个学习模块分别介绍不同的功能，学生可以根据自身的能力情况进行选择，建议学习全部模块。培养目标4“冲刺Java高手”，也是该课程所能达到的最高目标，要求学生对Java应用有更深入的理解，能够对所学知识进行扩展应用并为后续Java项目实践奠定基础，该培养目标的实现对应学习模块12、13和14，教师须提供的学习指导如下：每章内容各有侧重，请根据自身情况进行选择，建议学习全部模块。 每个班级中学生学习能力参差不齐，水平有高有低。教师如果要求每个学生都达到很高的Java学习水准，这是不现实的。根据每个学生的个性发展和学习能力的差异，确定不同的学习目标，划分不同的学习结果，让每个学生都能够学有所成，这才是基于OBE的Java课程教学核心理念。
3.2 基于OBE的实践教学环节改革
Java教学长期以来都偏重理论知识的教学，实践方面的锻炼非常有限，学生在学习Java语言的过程中，实践能力的培养严重匮乏。大部分高校的Java教学实践环节主要是以简单的实验为主，学生通过实验指导书即可大致完成实验操作和相关代码的编写，顺利通过考核。然而，这种实践环节与软件企业对Java程序员的基本技能要求严重脱轨，学生一旦离开指导书或参考书籍，很难独立完成复杂程序或者项目的编写，更谈不上对实践技能的培养[5]。教师应以产出导向作为教学成果评估的依据并以此促进专业领域内培养目标的实现，确保学生达到毕业要求。这种评价模式就是指高校在学生“输出”中，把他们对专业领域内技术创新的职业胜任作为高校教育的培养目标[6]。
若对学生的学习成果作统一要求，则实验计划的制订存在一定难度。因为在实验过程中，简单的实验对于能力强的学生没有挑战性，很难吸引他们的注意，挑起他们的斗志；而能力较差的学生在面对复杂实验时，往往会产生畏难心理，逐渐丧失学习Java的兴趣。因此，根据学生学习目标和预定学习成果的不同，因人而异开展实践教学环节的教学，可以提升学生的学习激情，提高学习结果的完成度。
教师可根据图1中的培养目标，设计相应的实验并确定实验目标、实验任务和需要解决的重难点问题。Java程序设计课程的学习重点之一是培养学生实际动手解决问题的能力，如果学生在学习过程中能带着具体问题和具体任务，那么学生的学习目的就很明确，知识点的应用场景就能得到实际操练[7]。以“GUI和事件处理”这一模块的实践环节为例，选择培养目标为“简单了解”和“理解基础知识”的学生，可以不进行此实践环节的训练。选择培养目标为“编写应用程序”或“冲刺Java高手”的学生，在进行此模块实践环节训练时，首先须根据各自能力的不同选择不同的难度：A表示难度最高、B表示较高、C表示一般、D表示容易；选择难度之后，将选择同一难度的学生分为一个大组，在大组里，大家自由搭档并分为若干个小组，小组中每个学生的实际能力是不相同的，学习能力强的学生在扩展学习的同时也能够带动其他学生的学习，学习能力较弱的学生在满足自身学习目标时又能够向深层次的学习模块拓展。
每个实验都是一个小的项目，需要各小组的学生齐心协力，协作完成，这样一方面可以锻炼学生的实践能力，另一方面也能锻炼他们的协作意识和协作能力。每组须定期向教师汇报项目进展，如对项目的功能、需求、已完成内容和待完成内容进行详细汇报。通过定期汇报，教师能够很好地监督学生的学习进度，同时充分模拟项目实战中阶段性验收的情形。基于OBE的Java实践教学不仅要培养学生的实践动手能力，还要锻炼学生的表达能力。在实践教学的最后一个环节中，老师须安排每组学生对各组完成的项目进行综合性的汇报展示，各组的汇报人须对本组的项目分工、项目内容和解决的问题作出充分的陈述，教师根据项目的汇报情况和实现效果，对每个学生的能力进行评价，同时其他组也会对其进行评分，各组的评分最终以权值的方式计入每位学生的课程综合成绩。
这种类似于比赛形式的实践考核，可以充分调动学生的积极性。首先，学生想要偷懒或者借鉴别人的代码是行不通的，因为每个人都需要在大组内进行汇报；其次，需要按照规定的进度进行，不能刻意延缓进度；最后，个人的不努力或者退出将导致整个小组的失败，这也迫使所有学生都要有所担当，也可促进小组各成员之间的互助。同时，这也能激发学生自身的责任感，令学生充分认识自己的优点和缺点，为以后进行Java实际项目的开发打下坚实的基础。
3.3 基于OBE的考核和评价方式改革
Java程序课程注重多元化的考核机制，从多个方面考核学生，着重考核学生的实际工作能力、团队合作能力和创新意识，考核方式与培养目标相结合，主要评价在相应的培养目标下学生的学习达成度情况。基于OBE的Java程序设计课程的考核和评价由以下几个部分组成，见表1。
（1）平时表现情况，占10%。根据学生的课堂出勤情况、课堂表现、课堂任务完成情况等进行评分。
（2）平时作业，占20%。针对平时布置的作业，对学生的完成情况进行评价。
（3）项目实践，占20%。实验前把《实验指导书》分发给学生，要求学生提前阅读，做好充分准备；实验验收时，逐人过招；实验报告须按照要求认真撰写，重点描述自己遇到的问题和采用的解决方法。根据项目验收情况、代码的完善情况、个人项目总结及小组内其他成员的评价进行评分，分为优秀、良好、中等、及格和不及格5个不同的等级。
（4）扩展能力考核，占10%。主要考核在相应的培养目标下，除了课堂教学内容外学生所掌握的可扩展性知识，以对其扩展性学习能力进行评价，主要根据扩展学习知识量的多少、掌握程度等进行评分。
（5）期末考试，占40%。根据培养目标的不同，设计不同的考卷，并根据最终考试成绩进行评分。
可以看出，基于OBE的Java程序设计课程的考核主要分为两个部分，一部分是统一评价，平时表现情况为统一评价部分的内容；另一部分则根据培养目标的不同分别进行评价，如平时作业、项目实践、扩展能力考核和期末考试。该课程考核和评价方式在2016年合肥工业大学10个班级的Java程序设计课程的教学中实施，达到了预期效果，不仅对学生的学习情况进行了客?^评价，还提高了学生的学习积极性，从整体上提高了教学效果。
4 结 语
OBE作为一种新型教育模式，是对传统教育模式的革新，对教学内容优化、教学方法更新以及评价体系的合理设置有重要而又现实的指导意义。我们在Java程序设计课程中引入OBE理念，基于OBE教育模式改革Java程序设计课程的课堂教学内容、实践教学环节、考核和评价方式，以学生学习结果为导向建设该课程，使得学生真正成为了课程的最大受益者。当然，基于OBE的Java课程教学大大增加了教师的工作量，不仅每个模块的课程教学工作都要进行，而且在实践、考核和评价环节中还需要针对不同培养目标的学生，制订不同的方案，采取不同的措施。高校教学应以学生的能力培养为主要追求目标，在OBE教育理念的引导下，不断优化课程教学和实践教学环节的设计，优化考核和评价指标，这也是课题组长期追求的目标。
