基于TPACK的《軟件工程》課程教學設計

摘 要：針對醫學院校《軟件工程》課程教學存在缺乏工程體驗、缺乏業務背景、學習積極性不高等問題，探討如何利用“互聯網+”為代表的現代信息技術，在TPACK理念指導下重構《軟件工程》課程。從學科教學法知識（PCK）、整合技術的學科內容（TCK）、整合技術的教學法知識（TPK）、形成性評價體系等方面進行教學設計并應用于教學實踐。實踐表明，TPACK理念可以有效促進教師使用不同的信息技術提高學生學習積極性，補充課堂教學實踐環節，取得了較好的教學效果。

關鍵詞：“互聯網+”;教學設計;TPACK;軟件工程

DOI：10. 11907/rjdk. 182662 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

中圖分類號：G434文獻標識碼：A 文章編號：1672-7800（2019）007-0218-03

The Teaching Design and Practice of Software Engineering Based on TPACK

SHU Jian-hua

（School of Medical Information Engineering， Anhui University of Chinese Medicine， Hefei 230012，China）

Abstract：In order to solve the problems of lack of engineering experience， business background and enthusiasm in the course of software engineering teaching in medical colleges， this paper discusses how to use of the modern information technology represented by "Internet +" and reconstruct the course of software engineering under the guidance of TPACK concept， mainly from the subject that the pedagogical and content knowledge（PCK）， the content knowledge of integrated technology（TCK）， pedagogical knowledge of integrated technology （TPK） and the formative evaluation system， etc. It is applied in teaching practice， and good teaching effect has been achieved. The practice shows that the concept of TPACK can effectively promote teachers to use different information technologies to improve students' learning enthusiasm and complement the practice of classroom teaching.

Key Words： "Internet +"; teaching design; TPACK; Software Engineering

基金項目：安徽中醫藥大學校級教研重點項目（2017xjjy_zd012）

作者簡介：束建華（1981-），女，碩士，安徽中醫藥大學醫藥信息工程學院副教授，研究方向為中醫藥信息化、大數據、數據挖掘。

0 引言

醫學高等院校信息相關專業開設《軟件工程》課程的目的是：培養學生具有扎實的軟件開發專業基礎理論知識，具有運用計算機科學與技術處理醫學信息及醫藥軟件開發能力。該課程在大三下學期開設，這時學生已有一定的C、VB程序設計、數據結構、數據庫等專業基礎，能完成小規模軟件開發。但是，學生對于較大規模的軟件開發或市場軟件開發流程還不是很明確，缺乏工程體驗、缺乏業務背景。針對這些問題，急需重構課程以提高教學質量。

《軟件工程》課程改革主要內容及問題有：①案例教學、工程化教學[1-2]，突出軟件工程的實踐性，使學生具備一定的項目開發能力。但因課時有限，理論和實踐很難深入;②微課、MOOC、翻轉課堂等與傳統教學結合的教學模式[3-7]，但存在不適應教學目標、沒有結合傳統課堂對教學進行重構等問題;③互聯網+環境教學[8-9]，從互聯網+競賽引導、互聯網+實踐教學方面討論，有一定的借鑒意義，但只適合部分教學環節。

本文采用線上與線下相結合的教學模式，充分發揮互聯網+優勢，并引入案例教學和在線教學視頻資料等，針對自身資源和教學目標，重新設計和規劃，以TPACK理念為指導，從學生如何學角度設計學習任務、教學活動、拓展應用等，重構課程教學設計，提高教學創新與實踐能力。

1 互聯網+教學

互聯網+教學的核心依然是教師如何教學生如何學的問題。互聯網+教學與傳統課堂比較如表1所示。

表1 傳統課堂和互聯網+時代特征比較

為適應互聯網+時代環境，傳統課堂必須在形式和內容上進行改革。

（1）互聯網+時代教學設計特點?；ヂ摼W+技術已融入人們的生活和學習中，開放教育資源日益豐富，很多教學設計突出情景再現、真實案例、翻轉課堂、混合式學習、實時教學，在此背景下充分利用在線優質資源和服務，支持學習者完成線上線下學習和課內外教學活動，已成為教學設計的核心之一[10-11]。

（2）互聯網+時代輔助教學的技術手段。QQ、微信、E-mail等為人們提供了交流平臺，微信群、微信公眾號、訂閱號成為知識獲取、碎片化學習、技術交流的主要平臺[12]。中國大學MOOC、精品課程網站、好大學在線、網易公開課等為在線教學提供高質量素材來源，超星學習通、雨課堂、藍墨云班課等，給線上線下結合的教學模式提供了平臺支持。

2 TPACK模型

整合技術的學科教學知識（TPACK，Technological Pedagogical and Content Knowledge）模型由美國Koehler和Mishra于2005年提出，該模型是在Shulman的學科教學知識（PCK，Pedagogical and Content Knowledge）基礎上提出的一種新的信息化教學指導模型 [13-14]。TPACK可有效指導教師信息技術與學科融合能力發展，基于現代信息技術環境進行教學創新和實踐是信息化教學的必備能力，TPACK模式的基本框架如圖1所示。

圖1 TPACK模型

教師首先要有扎實的學科知識，其次需要掌握一定的教學方法。隨著信息技術的發展，教師除了需要具備一般的教學能力外，還必須具備技術知識，基于技術對學科內容進行重新表征，對教學方式方法與過程重新建構，整合學科內容TCK ，整合教學法知識TPK，最后把PCK、 TCK、TPK整合在一起組成TPACK。TPACK可以有效指導教師信息技術與學科知識融合能力?；赥PACK的信息化教學，技術是支撐，需要基于技術對教學內容進行重新表征，對教學策略、方式方法、教學活動過程、教學評價等全部進行重構。教學內容重構目標是便于學習者學習、激發學習動機、幫助理解課程重難點。

TPACK模型已經廣泛應用于教師職前培訓、英語、數學等教學中[15-17]，基于TPACK的線上線下相結合的教學模式[18-21]研究表明，互聯網+環境下基于TPACK的教學重構設計是教師發展信息化教學能力的重點。

3 教學設計

3.1 學科教學法知識（PCK）設計

《軟件工程》課程培養目標：①知識目標 ：掌握軟件工程基本概念、基本原理、常用軟件建模和項目管理方法及工具等。通過該課程教授，學生應具備軟件工程基礎理論知識體系;②能力目標：在軟件工程基礎理論指導下開發與維護軟件項目的能力、編寫規范的技術文檔能力、解決實際問題的能力和團隊溝通協作能力;③素質目標：職業素養培養和專業素養培養，對軟件開發領域各崗位的職業要求、團隊協作重要性等進行培養，對軟件開發關鍵過程的總體思路、關鍵技術、常用工具的熟練掌握，常見問題的解決思路和進一步學習方向的指引。

為達到培養目標，采用項目引導和分級目標考核的教學模式。針對醫學類院校，案例選擇醫院管理系統，學生不僅可以學習軟件開發知識，還可以了解醫院信息化及醫院管理相關知識和流程，能勝任醫學相關信息崗位工作;另外分級目標考核使得學生各顯身手，調動學生的學習積極性，培養學生的團隊合作意識和協作能力。

以項目開發為例講解教學內容，設置項目開發情景。項目1情景分為：①項目準備（第一章 軟件工程概論）;②集成項目管理（第十三章 軟件項目管理）;③客戶需求調研及分析（第二、三、十章的可行性分析、需求分析、面向對象分析）;④軟件設計（第五、六、十一章的總體設計、詳細設計、面向對象設計）;⑤軟件實施（第七章：編碼與測試）;⑥軟件發布（第八章：軟件維護及補充內容）。

實驗實訓時，以小組為單位自選題目，以項目準備、項目啟動、需求調研與分析、系統設計、編碼、測試、項目部署、維護的思路設計一個軟件系統，根據學生興趣和未來去向分配任務，如準備從事軟件開發的同學可擔任組長，熟悉所有開發過程和文檔編寫任務;而準備考研進一步深造的同學則側重新技術、新方法及算法分析等學習和運用;不準備從事軟件相關工作的同學則側重文檔編寫、軟件開發工程化和規范化意識培養等。每種任務按分級目標考核，發揮各自特長。

3.2 學科內容（TCK）設計

制定自主學習任務單、教學設計文案、講稿、教案等，并進行線上學習資源開發與收集。學生根據自主學習任務清單和資源列表進行課前自學和討論，教師根據反饋的問題進行課堂互動，解決學習中的問題和重難點，課后根據復習要求和拓展資料完成相關知識的拓展學習。

在課前發送預習提示、自主學習任務單及學習資源，學生提前學習任務單中的相關知識，完成簡單的問題，達到課程的知識目標;課堂采用小組討論、應用實踐等方式，進一步加深對基礎知識的理解并掌握應用要點。課后發送知識要點復習和實際案例分析任務，并提供拓展學習指南，進一步鞏固和應用所學知識。學生在自主學習過程中可以與教師實時溝通，與小組成員討論，加強師生和生生溝通，增強學習動力。

例如：數據流圖（DFD）的理解與運用。課前根據要求完成數據流圖基本概念、圖形的主要要素、書中案例的基本設計思路等學習，給出幾個真實案例供學生參考。讓學生分組設計出DFD圖，課堂上先分組展示，討論分析各組存在的問題，教師強調設計中常見的錯誤及改正方法。課后進一步完善各組的DFD圖，并針對易錯知識設置幾個題目供學生加強理解和記憶。

3.3 教學法知識（TPK）設計

對于整合技術的教學法知識（TPK）而言，需要針對信息技術教學活動，重構教學策略、教學方式及學習評價等。課堂教學依然是現代教育的主要陣地，課堂教學環節具備實時互動引導、即時反饋、突出重難點解析等優點，而在線教育具備隨時隨地自主學習、生生和師生互動、問題即時響應等優點，線上線下相結合的教學模式更有利于學習 [18]。這種模式符合學習認知規律，能提高學生自主學習能力，更有效地因材施教。

《軟件設計》課程教學依然以傳統教學方式為主，主要采用學習通、雨課堂等軟件提供資料和交互平臺，完成線上輔助教學。針對在線輔助教學模式，教師必須重新設計教學方法，提前針對課堂教學，精心設計自主學習任務，提供有效的學習資料、案例或問題引導。課堂活動的提前預報，課后總結重難點知識，進一步拓展知識方向，以微信等形式發給學生。線上線下相結合的教學方法設計如表2所示。