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摘要：文章从OBE教育理念驱动的个性化教学改革方案、OBE教育理念驱动的课程教学设计、OBE教育理念驱动的课程教学实践三个方面论述了新工科背景下基于OBE教育理念的“面向对象分析与设计”课程个性化教学研究。
关键词：个性化教学；“面向对象分析与设计”课程；OBE教育理念；新工科
当前，互联网、大数据、人工智能等技术与其他传统产业技术结合得越来越紧密，催生了许多新产业、新业态，推动了新的经济发展模式的出现。新的经济发展模式的多样化，需要构建多样化的人才培养模式，特别是需要培养适应市场经济发展的多样性工科应用创新人才。
2018年4月，教育部办公厅印发的《高等学校人工智能创新行动计划》要求推进新工科建设。一方面新工科建设要适应新技术、新产业、新业态和新模式，加快产业转型升级，推动传统工科专业改造升级，将数字化与工业化融合，实现产业需求导向、跨界交叉融合；另一方面新工科要求高等学校在新时期高等工程教育中要助推工程教育的改革。新工科建设要研究工程教育改革创新的新理念，打造面向新工科学科专业布局的新结构，深化产教融合等人才培养新模式，提高教育教学新质量，构建工程教育分类发展的新体系研究，培养适应新经济发展的多样化、创新型人才[1]。
新工科背景下，高等院校计算机类专业的建设应该立足社会发展新需求，培养满足现代化需求的多样化、创新型卓越工程科技人才。在新工科背景下研究适应地方院校个性化人才培养的方案，实施服务区域经济社会发展的特色人才培养，打破高等院校传统课堂上单一同质的培养模式，促进学生多元化、个性化发展，对于提升高校创新质量与服务地方经济社会发展具有重要的意义。
“面向对象分析与设计”课程作为计算机类专业的必修课程之一，秉持面向对象的思想，在认识工程问题和描述工程问题方面具有深远的影响和应用价值，可以助力地方院校特色创新人才的培养与发展。本文以地方院校计算机类专业“面向对象分析与设计”课程为例，主要探索新工科背景下面向学生兴趣的个性化教学研究，以期为进行区域特色创新型人才培养奠定基础。
一、OBE教育理念驱动的个性化教学改革方案
在新工科背景下，新型工程学科的个性化教学在传统课堂教学改革中起到越来越重要的作用。个性化教学是能够适应学生个性、兴趣、特长等多方面需求的一种教育模式，能够提升学生的学习主动性，达到改善教学生态环境，实现最优的学习效果。在个性化教学模式中，自主学习、协作学习、互动学习等作为教学环节中的多元化方式，在提升学生的兴趣方面起到了积极的作用[2]。然而在采用多元化的手段实现个性化教学的同时[3]，需要明确教学的出发点和归宿，推动学生成果导向的个性化教育的发展，从而实现高质量人才培养。
OBE教育理念以成果导向教育为出发点，主要关注学生通过教育之后能够获得什么样的能力，制定什么样的人才培养导向模式[4]。新工科背景下，工程教育理念要求提升学生的工程素养和实践能力[5]。而OBE教育理念通过设置科学的人才培养目标和培养方案，可实现个性化能力的培养，满足社会多样化的人才需求[6]。OBE教育理念以学生为本的思想契合了工程教育理念中个性化教育的发展，在注重学生个性化能力培养的同时，更加侧重于培养计划的目标和结果[7]。特别是在新工科背景下，OBE教育理念通过对专业的培养目标和毕业要求进行逆向设计，充分协调、组合多元化的教学策略和方法，实现了对传统教学模式的革新，可培养具有高素质的创新型人才。专业认证进一步推进了OBE教育理念在工程教育中的运用，其强调以学生为中心，培养目标和教学环节的持续改进，有力地推动了新工科背景下的专业教学改革与实践[8]。特别的，在传统课堂教学环节的基础上，以OBE教育理念为指导，建立多维度的自主学习方式，有利于构建成果导向的个性化教学模式，进一步引导学生个性化学习与发展，提升学生的学习成果质量[9]。
笔者在新工科背景下，设计了一种基于OBE教育理念的个性化教学方法，并在计算机类专业“面向对象分析与设计”课程中进行了包括课程目标、教学任务、学习兴趣画像、双梯度学习资源推荐在内的个性化教学设计，进行了符合社会发展需求与学生能力培养相结合的教学模式的研究与探索。教学模式如图1所示。
首先，通过OBE教育理念对专业的培养目标和毕业要求进行分解；其次，将毕业要求与多个课程教学目标进行关联，设计面向教学任务的多元化教学环节与教学过程；再次，将课程教学任务的细粒度知识点与多元化的教学环节进行映射，基于多元化教学环节对细粒度知识点进行考核，并根据知识点的学习成果质量构建学习兴趣画像；最后，结合学习兴趣画像与课程知识点关联网络，为学生提供双梯度的个性化知识点推荐与服务。
二、OBE教育理念驱动的课程教学设计
OBE教育理念驱动的课程教学设计通过结合OBE教学理念和个性化教学模式，从学生的个性化学习成果和社会发展需求双重角度设计培养目标和毕业要求，突出自上而下的逐层设计与多元化教学方案并行，强调学生在每一阶段取得的学习成果，以此完善课程教学的设计和教学体系的持续改进，达到对学生创新能力的持续培养，进而实现对传统教学模式存在不足的改进。
（一）培养目标和毕业要求的矩阵关系设计
在OBE教育理念下，培养目标的设计要以学生的能力导向和社会需求导向为出发点。以计算机科学与技术专业为例，培养目标的制定要兼顾学生在计算思维、数据思维、智能思维等多方面的理论能力培养，同时也要关注学生在解决社会实践问题、复杂工程问题等方面的创新能力培养。毕业要求要以培养目标为根据，实现对以学生学习成果产出为导向的理论、知识、技能、方法、实践、应用分析、语言表达等一系列指标的总体能力设计。培养目标被用来描述和设定本专业学生在毕业一定时间后所能够达到的培养预期。培养目标的设定一般要遵循可达成、符合性、明确性、可度量、层次化的原则[10]。笔者所在学校的计算机科学与技术专业在培养目标制定过程中，遵循了上述原则，在符合国家教育方针，以及学校定位和社会经济发展所需的基础上，成立工作小组，通过调研分析、编制设计、意见征求、评审反馈和公布实施等步骤，制定了科学的培养目标。培养目标在制定的过程中，经过了学科骨干教师、企业专家、行业专家、评审委员会等的分析和论证，并进行了持续性的修订和完善。毕业要求是对学生毕业时应具备的知识、能力和素质等的具体描述，是对培养目标的重要支撑。例如，培养目标中的“培养德才兼备，具有扎实的计算机科学与技术专业基础理论和专业技能”需要若干个毕业要求支撑：“具有人文社会科学素养、社会责任感，能够在计算机应用系统设计、开发的工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范”；“能够利用计算机学科的基本原理对智能信息处理领域复杂工程问题进行研究”等。即培养目标的子目标和毕业要求是多对多的关系，指标点之间可以建立对应关联的矩阵关系。
（二）矩阵关系指导下面向知识点的课程教学设计
本文以“面向对象分析与设计”课程为例，在培养目标和毕业要求的基础上，制定相应课程的培养目标，建立其与毕业要求的支撑矩阵关系，并给出支撑权重。矩阵关系指导下面向知识点的课程教学设计是指，通过分析课程知识单元与课程目标的关系、知识单元与知识点之间的关系，结合培养目标与毕业要求的支撑关系矩阵，形成面向培养目标、毕业要求、课程目标、知识单元、知识点的层次化教学设计，如图2所示。
在基于OBE教育理念的课程目标设计中，课程目标要细化，要分解落实在相应的教学内容和教学章节上，形成教学大纲。教学内容和教学章节的知识单元、知识点需要贯穿多元化的教学环节，并通过在不同的教学环节设置不同类型的考核方式，基于不同的考核环节权重对学生知识单元、知识点掌握情况进行综合考核评价。每节课的教学内容、教学重点和教学难点要体现在对应的课程知识单元、知识点的学习和考核过程中，以支撑课程目标的要求。这种矩阵关系指导下面向知识点的课程教学设计，形成了面向学生的细粒度精细化学习成果，并通过多维度、多视角的方式对培养目标和毕业要求进行达成[11]。这种教学模式与OBE教育理念相互促进补充，实现了细粒度、多元化的教学效果评价，有助于实现个性化教育的自主学习引导，进而促进学生可持续学习能力的培养。
三、OBE教育理念驱动的课程教学实践
尽管面向OBE教育理念的课程教学设计从细粒度方面对课程教学进行了改进，但是课程教学过程中学生的学习方式仍然以被动学习方式为主，缺乏积极主动性[12]。例如，在“面向对象分析与设计”课程教学中，学生对教学知识单元、知识点的学习主要依赖教师的课堂讲解；课程知识点教学的评价形式相对单一，常常以笔试成绩为主。这种方式容易导致不同知识单元、知识点的学习目标笼统化、不明确，致使学生学习的主动性和针对性不强。同时在教学内容层面，难以通过面向对象的思想分析和解决多样化的工程问题，实现对学生专业能力和素养的真正提升。在OBE教育理念背景下，学生在计算机科学与技术专业课程的学习过程中，要以个性化的学习成果为导向，要对具体课程的不同知识单元有明确的学习目标和学习内容[13]。“面向对象分析与设计”的课程教学设计需要将培养目标与毕业要求中的能力和素养培养与课程知识单元、知识点有机结合，进而融入学生个性化的学习过程[14]。在教学实践中，教师要基于学生个性化的学习成果，为不同学生推荐输出不同的学习内容，真正做到以学生为中心，培养学生个性化的自主创新意识。
（一）基于OBE教育理念知识点学习成效的兴趣画像构建
基于OBE教育理念的“面向对象分析与设计”课程教学中，教师要通过明确课程目标和学习内容，在课堂学习、在线学习平台、随堂测试、期中考试、期末考试等多环节对学生的行为进行跟踪，采集学生的学习行为数据，构建学生的细粒度知识点方面的学习兴趣画像。具体而言，教师应该在课堂学习、在线学习平台、随堂测试等多个教学环节为学生设置与“面向对象分析与设计”课程目标相关的知识点学习任务，并要求学生根据知识点自主选择不同环节完成学习任务，完成知识点的自主学习，真正实现教与学的转变。同时，教师要基于之前设置的关于“面向对象分析与设计”课程的知识单元和知识点学习任务，对学生的学习行为进行跟踪，捕捉学生对课程知识点和学习资源的学习记录，了解学生对“面向对象分析与设计”课程知识点的学习情况，以建立学生的学习行为数据知识库，进而评估学生的整体学习成果质量。之后，教师再根据学生的学习行为数据知识库，基于多元化的教学方式计算学生对“面向对象分析与设计”课程中知识单元、知识点的学习成果质量；根据“面向对象分析与设计”课程中不同知识单元、知识点的重要性，加权计算个性化的课程学习质量，构建学生细粒度课程知识学习兴趣画像。
考虑到学生的课程知识学习兴趣画像能有效反映学生对课程知识点的学习掌握程度，所以教师应该结合学生学情，精准构建学生对“面向对象分析与设计”课程知识点学习成效的兴趣画像，以便清晰地定位学生的学习质量、学习成效，进而为学生推荐个性化的学习任务。同时，学生的课程知识分类兴趣画像从细粒度层面反映了学生对课程培养目标、毕业要求的理解程度，所以教师应该基于“面向对象分析与设计”课程教学过程，构建学生细粒度课程知识学习兴趣画像，从而为完善培养目标、修订毕业要求提供基本指导。
（二）基于OBE教育理念的双梯度学习资源推荐
根据学生的课程知识学习兴趣画像，结合课程教学目标的知识点关联网络，教师可以挖掘学生在不同知识点方面的优势与弱项，建立面向细粒度知识点网络的个性化学习路径，为学生推荐个性化的学习任务资源。在个性化学习路径的构建过程中，教师可以采用思维导图、知识图谱等工具和方法，针对课程教学的知识单元、知识点构建课程知识关联网络，建立课程知识点概念、原理、过程等之间的关系，实现知识点的结构化分解。教师可基于学生在个性化学习兴趣画像中知识点的学习质量，为学生选取弱项知识点的近邻知识点，构建个性化的学习路径，并推荐学习路径上相关教学内容的知识点，提升学生自主学习的效率。如图3所示，给出了一个个性化学习路径设计案例过程，它是基于某生部分学习兴趣画像，结合知识点之间的关联性，设计的个性化学习路径推荐案例。
同时，为了强化学生的学习成果质量，在鼓励自主学习的同时增加了学生间的互助协同学习，旨在通过群组推荐学习资源的方式调动学生学习的参与性。基于“面向对象分析与设计”课程的不同章节知识点，教师可利用学生的学习兴趣画像，计算学生的学习质量相似性度，进而聚类具有相似学习兴趣的群组，接着根据群组对不同章节知识点的掌握情况，采用群组推荐的方式进行学习资源的协同推荐。
个性化学习资源与群组学习资源的双梯度推荐方式中，两者相辅相成，有利于提升学生的自主学习能力与协同学习能力，能够更好地培养学生的专业能力素质与团队协作精神。双梯度的个性化学习资源推荐，实现了以学生学习成果质量为导向的教学设计。这种融合了个性化兴趣的教学以OBE教育理念为指导，设计了符合学生多元化、个性化发展需求的学习模式，对于实现基于OBE教育理念的课程教学评价具有推动作用。双梯度个性化学习资源推荐方式既夯实了学生对课程知识点内容的理解，又强化了新工科背景下OBE教育理念指导的培养目标、毕业要求的落实。
四、结语
本文以新工科背景下的OBE教育理念为驱动，针对“面向对象分析与设计”课程设计了以学生学习成果质量为导向的个性化教育模式。OBE教育理念以成果目标为导向，强调课堂中及课堂外要以学生为本，课堂教学改革要培养学生多元化的思维方式，以及个性化的实践能力。基于OBE教育理念指导下的计算机科学与技术专业的培养目标和毕业要求，笔者探讨了“面向对象分析与设计”课程教学中基于细粒度知识点的个性化教学设计模式，即通过评价多元化教学环节中学生个性化的学习成果质量，开展基于学生学习行为的兴趣画像构建，进行面向个体、群体的双梯度个性化学习任务资源推荐，由此实现了传统教学过程中学生被动学习向主动学习的转变，解决了课堂教学中个性化教学理念融入不足的问题。
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