基于OBE的軟件工程專業一體化實踐教學體系改革

付麗梅，李緒成，任長寧

（大連東軟信息學院 軟件工程系，遼寧 大連 116023）

0 引言

目前，各高校正在進行的高等工程教育專業認證是繼本科教學評估和質量工程后關注的焦點工作。在工程教育認證中，專業培養標準被稱為“學生產出”或“畢業要求”，是保證培養目標實現的關鍵[1]。在中國工程教育專業認證協會制定的工程教育認證標準（2015版）中，提出12條通用標準，均以“學生的能力培養”為核心。能力是在學習知識和訓練技能中逐步形成的，因此實踐教學是培養學生實踐能力和創新能力的切入點，為使實踐教學體系能有效地支撐培養目標和畢業要求的實現，就應該基于產出導向，對原有的實踐體系進行改革重組[2]，在基于OBE為導向的實踐教學設計上重點關注對學生項目研發能力的培養與軟件開發流程，把培養學生的實踐動手能力貫穿于4年學習的課內和課外。

1 實踐教學體系改革與實踐的目標

改革要實現的目標如下：①將對軟件工程專業學生畢業要求所具有的能力指標貫徹到實踐環節；②設計專業項目體系，開發完成一系列CDIO項目庫，包括一級項目庫、二級項目庫和三級項目庫，培養學生的工程實踐能力；③研究探討基于產出導向的基本技能、綜合應用能力、工程實踐與創新能力3個階梯層次的實驗教學優化設計和多元化考核模式；④通過將OBE教育理念引入實踐環節，以學習結果驅動取代傳統的教學內容驅動，形成持續改進的質量保障機制；⑤改革實踐教學內容和實施過程，提高學生的項目研發實踐能力；⑥建設完善的、適合OBE教學理念的實踐教學課程資源；⑦組織系級學科競賽活動，促進對學生產品創新能力的培養。

2 改革思路與措施

（1）根據TOPCARES-CDIO教育理念，理清實踐項目之間的關系。原則上每門理論課都設計課程項目，在一、二、三年級的第3個實踐學期設計1個課程群項目，四年級的上學期實施1個綜合項目，四年級的下學期進行畢業設計。層層遞進的一體化實踐教學體系[3]，如圖1所示。

圖1 一體化實踐教學項目設計

（2）實踐項目的設計原則。實訓項目應盡量選用企業的實際開發項目，做到真實性和多樣化。在實訓過程中，積極推行團隊化管理，將學生按軟件團隊模式進行管理，按軟件項目管理模式設立不同的角色，并由技術強的學生引導技術稍弱的學生，這樣有利于學生的自主學習。同時，對整個項目的管理應比照企業現行的管理模式，完善各種管理制度，如培訓制度、考勤制度、數據管理制度、軟件開發流程制度、測試制度等。項目考慮3個設計原則：①項目結構具有分解性和整合性，并符合實踐和教學規律[4]。項目可分解到第6和第9兩個實踐學期中實施，分解后的項目可以滾動整合、逐漸合并，以致到三年級實踐學期時，全部項目作為一個整體實現完畢。②項目類型具有典型性和完備性，符合軟件工程規律。綜合項目應覆蓋專業所有技能，具有代表性，而且應具有可擴展性，以根據信息技術的發展而持續改進。③項目所涵蓋的知識技能涵蓋學生的畢業要求。綜合項目確定后，根據軟件工程知識體系（SWEOB）和本專業的培養目標，分析出多個課程群項目。每個課程群項目是綜合項目的一個模塊或相應地為綜合項目的達成提供重要支撐。綜合項目是根據崗位能力要求調研分析后設置的，能夠完成綜合項目，則說明學生的專業能力達到相應崗位的能力要求。

（3）本專業實踐項目的總體規劃。實訓項目是一個基于移動互聯網技術的電商平臺，項目總體目標是以Android和Java Web為核心技術，著眼于電商系統基本業務流程的討論，對于類似淘寶、京東等系統的實現方案進行重新規劃和設計；不僅全面解決現有問題，滿足目前的業務需要，還要滿足未來的發展，具備良好的可擴展性，形成個性化、可擴展的移動互聯網平臺。根據業務的需求可將子系統模塊劃分為商品子系統、購物子系統、支付子系統、物流子系統、客服子系統、評論子系統。此外，根據各子系統的核心等級，可拆分出核心子系統和非核心子系統，前者包括商品子系統、購物子系統、支付子系統及物流子系統；后者則包括評論子系統、客服子系統及接口子系統。需要注意的是，一般大型電商平臺的倉儲物流系統是單獨分離出來的系統（包括入庫、出庫、庫存管理、配送管理、貨品管理等）。項目總體規劃為3個階段。

第6學期實現一個初級的移動電商服務平臺，該階段實現基于Web和Android的基礎電商服務平臺，學生能夠將所學知識融會貫通，完成原理到應用的轉化。該項目技術內容涵蓋學生二年級的幾門專業核心課程。

第9學期實現一個架構優良的移動電商服務平臺，該階段實現基于SpringMVC、MyBatis、HTML5、跨平臺開發等技術的電商平臺，不僅重構軟件架構，更重要的是著眼于軟件工程、自動化測試等領域。

第10學期實現一個商業級的移動電商服務平臺，這個階段著眼于企業級應用，實現項目重構和規劃。通過使用Spark、Jenkins、docker、redis、PostgreSQL、CentOS、阿里云等技術棧，學生能夠完成系統級別的企業級應用。

（4）以OBE為導向的項目資源建設。每個學期的項目采用模塊化設計，以正在建設的軟件工程項目訓練為例，將課程設計為20個授課單元，每個授課單元有獨立的任務目標、學習資源、成果物、擴展任務。擴展任務主要是一些針對當前主流技術準備的專題，學生可以選擇自己感興趣的擴展知識深入學習研究并應用到個人項目中，對于這部分內容，在課程考核里有明確評分標準。

（5）以OBE為導向的教學方法改革。每節課首先給出本次課任務，演示任務應達到的學習效果，然后分解任務，講解任務的重難點，下發項目Demo，讓學生在研究Demo項目后完成自己項目的對應部分。教師隨機抽查完成情況作為形成性考核的分數，通過公布學生階段性成績，激勵學生下一階段的學習；每天根據學生的考核情況及時調整下一階段的任務。

（6）適合課程特點的有效考核方式。考核是評估教學效果的重要手段，如何有效地考核是整個教學環節的關鍵，由于是項目開發，比較適合大作業的考核方式[5]。大作業的缺點是考核工作量大，而且在一定程度上缺少客觀性。為解決考核工作量大的問題，可以把整個考核分階段進行，每階段對每名學生考核一次，采取隨機抽查，這樣可避免對所有學生考核一個知識內容、后面的學生參考前面學生的問題來回答，從而在一定程度上提高考核的公正性；此外，可挑選助教幫助教師考核和答疑，以減少教師的工作量，但對助教挑選及使用標準、使用環節，保證助教考核有效性等，都需要認真討論和思考。項目考核分為形成性考核和終結性考核：形成性考核主要針對教師Demo項目中的技術進行考核；終結性考核為大作業，占總成績的一半，要求學生實現自擬題目的Android與Web系統，項目總體目標是以Android和Java Web為核心，使用所學知識制作功能互通的應用軟件系統。主要選題應積極向上，貼近學生生活，如制作“我的大學”、學生社團介紹或其他與學生生活密切相關的業務等。項目選題要求每人一題，并能使用課程中沒有講述的新技術。新技術在考核時作為附加分占一定比例，項目源碼要求系統運行穩定、項目編碼規范、用戶體驗好，總共至少包括10個垂直功能點，低于10個垂直功能點則無法及格。終結性考核標準從項目新穎性、功能完整性、項目設計創新性、答辯表現、功能實現、新技術的使用、性能與穩定性、編碼規范性、用戶體驗級團隊合作進行考核。

3 具體實施路徑

（1）深入開展產學融合，積極引進產業優質資源，搭建完整的創新創業實踐教學體系。推進專業教學緊貼技術進步和企業生產實際，有效開展實踐性教學，加大對學生創新創業實踐活動的支持和保障力度[6]。①建立可參與本專業教學（特別是實踐教學）的企業人力資源數據庫；②建立企業可以共享的案例、工具并建立相應的資源庫。研究它們可嵌入的課程、項目，研究是嵌入還是替代，是在基礎階段、專業基礎階段還是專業課階段，還是大四的全實踐階段，需要多少學時。

（2）助教輔助完成課程考核。通過按階段考核，督促學生項目開發的進展，通過定期公布形成性考核成績，調動學生的學習積極性，讓學生助教參與考核過程，提高考核效率。

（3）改革實踐項目內容，使學生在畢業后能夠完成主流應用的開發，適應“互聯網+”和“O2O”的時代特點。實踐項目涉及第3學期、第6學期、第9學期、第10學期和第11學期。第3學期的實踐內容重點培養學生的基本編碼能力；第6學期培養學生對“互聯網+”的敏感性；第9學期培養學生的互聯網應用開發能力，讓學生使用互聯網技術和移動開發技術解決傳統行業問題，實現“互聯網+”；第10學期：學生自選項目，采用團隊開發的形式，嚴格按照公司標準流程完成項目的開發，可以培養學生的團隊協作能力、創新能力和自學能力。

（4）改革實踐項目實施過程。實踐學期和實訓的目的有所不同，實踐學期的任務是夯實學生理論學期學到的課程知識，實訓的目的是讓學生通過一個接近真實項目的開發流程了解軟件開發的真實環境，實踐學期的資源建設是核心工作，包括課上、課下各種學習資源（案例、項目庫、MOOC）等。

項目實訓注重學生項目開發整體流程的規范，在項目實施過程采用先進的項目管理工具，項目實施過程模擬真實項目開發流程，讓學生在就業前了解軟件公司的工作流程。將10周教學分成幾個階段完成：第1～2周為技術儲備階段，通過項目回顧核心課程的核心知識點；第3周為文檔與新技術學習階段，講解實際公司項目開發所用文檔，講解主流項目管理工具和當前主流技術；第4～10周學生分組開發自選項目，自選項目分階段完成和考核，主要分為需求、設計、實施和總結調試4個階段，每個階段完成后進行階段考核，以分組形式進行，采用交叉評審、答辯的方式。各組除了要被考核，還要參與考核別人；每組項目除了教師給的分數，還有其他組所給評分；參與考核的組要求必須對考核小組提出至少2個問題和1個修改意見。在測試階段，各組交叉進行測試，每個階段的考核都要有標準和結果，教師對項目的整體實施過程進行監控和把握，通過各種有效措施保證項目的順利實施。實訓過程通過項目文檔的公開、學生相互評價、過程成績的公開給學生以壓力，從而轉換為學習的動力，讓學生養成公平、公正、公開，關注細節的習慣，培養其自主學習以及解決問題的能力。

（5）通過課外競賽項目驅動，打通學科間壁壘，促進知識的綜合運用與實踐。基于課外競賽項目的實踐，課堂教學與課外項目實踐緊密地結合，提高學生的自主學習能力和創新能力。

（6）通過推廣學生的實踐作品，激發學生的學習興趣與動力。將學生的學期實踐作品推薦到各類競賽，申報大學生創新創業訓練項目，讓學生在競賽中獲得成就感，開闊眼界，從而提高學習效果。

4 結語

大連東軟信息學院在2016年引入OBE教學理念，軟件工程專業在實踐教學體系設計中引入OBE，實踐教學效果表明，學生的實踐動手能力和學習效果有了顯著提高。實踐教學是整個人才培養的重要環節，應構建多元化、多層次的一體化實踐教學體系，在實踐教學過程中以培養學生實踐動手能力為目標，以OBE教學理念為導向，注重學生學習效果，打破以知識結構為主線的實踐體系，以項目引導知識，以學習效果引導教學；在項目設計與資源建設上，以企業為依托，引進企業真實項目做教學化改造，綜合訓練學生的實踐動手能力和項目研發能力，從而實現學生在校所學與將來所從事崗位的無縫對接[7]。教學資源建設方法和教學資源的合理使用是實踐教學中下一步需要深入探討的問題。