基于“超星學(xué)習(xí)通”的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

熊瑛 劉松齡 朱山

[摘 要] 近年來(lái)軟件工程學(xué)科發(fā)展迅速，新的理論、方法和工具層出不窮，軟件工程教學(xué)面臨巨大的壓力。將基于“超星學(xué)習(xí)通”的翻轉(zhuǎn)課堂模式引入軟件工程教學(xué)過(guò)程，明顯改進(jìn)了教學(xué)效果，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和實(shí)踐動(dòng)手能力。

[關(guān)鍵詞] 超星學(xué)習(xí)通;翻轉(zhuǎn)課堂;軟件工程

[基金項(xiàng)目] 中南民族大學(xué)2018年校級(jí)教研項(xiàng)目“基于翻轉(zhuǎn)課堂的軟件工程課程教學(xué)模式的研究”（JYX18036）

[作者簡(jiǎn)介] 熊 瑛（1978—），男，湖北武漢人，博士，講師，研究方向：人工智能;劉松齡（1963—）男，湖北武漢人，碩士，副教授，研究方 向：機(jī)器學(xué)習(xí);朱 山（1977—），男，湖北武漢人，博士，講師，研究方向：機(jī)器學(xué)習(xí)與視頻大數(shù)據(jù)研究。

[中圖分類號(hào)] G642.1? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? [文章編號(hào)] 1674-9324（2020）31-0303-02? ? [收稿日期] 2020-02-03

一、軟件工程教學(xué)的現(xiàn)狀分析

軟件工程是一門用工程化的方法構(gòu)建和維護(hù)有效的、實(shí)用的和高質(zhì)量的軟件的學(xué)科。它涉及程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、軟件開發(fā)工具、數(shù)據(jù)庫(kù)、系統(tǒng)平臺(tái)、標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)模式等方面。在現(xiàn)代社會(huì)中，軟件也應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，促進(jìn)了社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，提高了工作與生活效率。如今借助計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、數(shù)學(xué)、管理科學(xué)與工程等學(xué)科，軟件工程已經(jīng)從最初計(jì)算機(jī)科學(xué)下的一個(gè)學(xué)科方向發(fā)展成一個(gè)以計(jì)算為基礎(chǔ)的新興交叉學(xué)科。軟件工程所涉及的范圍非常廣泛，同時(shí)也是學(xué)生們反映比較乏味抽象的課程。但是掌握軟件工程的實(shí)用技術(shù)對(duì)有志于投身軟件產(chǎn)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)又很重要。我們常常聽到某些老師私底下抱怨軟件工程這門課看似簡(jiǎn)單，實(shí)則難教。如果按照經(jīng)典的瀑布模型來(lái)授課，本以為是高屋建瓴，一瀉千里，但實(shí)際情況卻大相徑庭。在需求分析階段，學(xué)生根本不了解企業(yè)的需求是什么，上課沒興趣，總是打瞌睡。在設(shè)計(jì)階段，學(xué)生們雖然用Rational Rose工具畫了許多的UML圖，圖中也用到了不少的菱形框、矩形框，但不過(guò)如此而已。在實(shí)現(xiàn)階段，學(xué)生們一味討論非常細(xì)節(jié)的問(wèn)題，不深入淺出，UML圖早已經(jīng)擱置一邊。在穩(wěn)定階段，寫代碼的學(xué)生寥寥無(wú)幾，其他人卻無(wú)事可做。很多情況下寫出的代碼不能完成預(yù)期的功能與性能，所有設(shè)計(jì)好的黑盒測(cè)試和白盒測(cè)試都無(wú)法正常進(jìn)行。在發(fā)布階段，通常只剩下一天時(shí)間，此時(shí)還有人在不停地調(diào)試程序。在維護(hù)階段，隨著課程結(jié)束，學(xué)生們對(duì)完成的產(chǎn)品沒有進(jìn)行任何有效的維護(hù)活動(dòng)。這種教學(xué)方法對(duì)軟件工程教育提出了挑戰(zhàn)，軟件工程的教學(xué)面臨的壓力也越來(lái)越大。因此，有必要在教學(xué)內(nèi)容、方法上進(jìn)行改革，積極探索翻轉(zhuǎn)課堂、MOOC、案例式教學(xué)、開放式教學(xué)等新的教學(xué)模式[1-3]。

二、基于“超星學(xué)習(xí)通”的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的構(gòu)建

“超星學(xué)習(xí)通”[4-6]是基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的新一代教學(xué)生態(tài)系統(tǒng)，為了提高課堂活躍度，提供了覆蓋所有課堂教學(xué)活動(dòng)的課堂互動(dòng)功能，如“課堂簽到”“課堂投票”“討論上墻”“隨機(jī)選人”“資料共享”“課堂報(bào)告”“大數(shù)據(jù)分析”“電子教案”“教學(xué)評(píng)價(jià)”“問(wèn)題搶答”“多屏互動(dòng)”等功能?！俺菍W(xué)習(xí)通”教學(xué)平臺(tái)在形式上把課堂時(shí)間分成了兩部分，一部分留給教師進(jìn)行講授與答疑，另一部分留給學(xué)生進(jìn)行積極討論，這實(shí)質(zhì)上在二者之間引入了一個(gè)內(nèi)化環(huán)節(jié)，學(xué)生理解授課內(nèi)容以后，積極參與討論，通過(guò)討論與講授的有機(jī)整合，實(shí)現(xiàn)了與“學(xué)法”“教法”的對(duì)立與統(tǒng)一。

“超星學(xué)習(xí)通”通過(guò)重塑師生關(guān)系，重新定義課堂，系統(tǒng)貫徹了現(xiàn)代教學(xué)理論與經(jīng)典學(xué)習(xí)理論。它通過(guò)融匯講練結(jié)合、合作學(xué)習(xí)、精講多練、自主課堂、翻轉(zhuǎn)課堂、項(xiàng)目化教學(xué)管理、案例教學(xué)等多種教學(xué)法的優(yōu)點(diǎn)，構(gòu)建了一種全新的教學(xué)模式。

（一）課前教學(xué)任務(wù)設(shè)計(jì)

在電信學(xué)院2017級(jí)本科學(xué)生當(dāng)中，我們將基于“超星學(xué)習(xí)通”的翻轉(zhuǎn)課堂模式引入到軟件工程的教學(xué)過(guò)程中。按照課程教學(xué)計(jì)劃，教師提前在“超星學(xué)習(xí)通”上發(fā)布相關(guān)教學(xué)內(nèi)容，有序安排資料推送、投票、簽到、問(wèn)答、搶答等相關(guān)教學(xué)活動(dòng)，從而方便教學(xué)課堂的復(fù)用。老師直接利用課堂互動(dòng)系統(tǒng)的各個(gè)功能實(shí)現(xiàn)精彩生動(dòng)的課堂。選取軟件工程課程中一個(gè)比較重要的章節(jié)“基于UML的面向?qū)ο蠓治雠c設(shè)計(jì)”進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。UML和面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)基本概念特別多，UML圖大體可分為兩類，結(jié)構(gòu)型的圖包含類圖、對(duì)象圖、構(gòu)件圖、部署圖、包圖;行為型的圖包含活動(dòng)圖、狀態(tài)機(jī)圖、順序圖、協(xié)作圖、用例圖。面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)涉及的概念包含類、對(duì)象、繼承、封裝、屬性、方法、重載、多態(tài)。在翻轉(zhuǎn)課堂中，學(xué)生可以根據(jù)自身的學(xué)習(xí)特點(diǎn)和時(shí)間來(lái)自由掌控這些基本概念，通過(guò)教師提供的教學(xué)資源自主完成。同時(shí)我們將與軟件工程相關(guān)的重難點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行碎片化整理，對(duì)于每個(gè)知識(shí)點(diǎn)都相應(yīng)制作一個(gè)短小的教學(xué)微視頻，微視頻錄制時(shí)間長(zhǎng)度大約控制在15分鐘以內(nèi)。教學(xué)微視頻是傳授課堂知識(shí)的關(guān)鍵，在錄制過(guò)程中，教師要保證情緒飽滿、吐字清晰、語(yǔ)速適中。學(xué)生平時(shí)作業(yè)涵蓋了閱讀、分析、編程、團(tuán)隊(duì)合作、技能評(píng)估，經(jīng)過(guò)數(shù)年實(shí)踐考驗(yàn)，聯(lián)系實(shí)際，覆蓋面廣。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中如果遇到了問(wèn)題，可以在“超星學(xué)習(xí)通”中和老師進(jìn)行交流互動(dòng)，類似于微信的師生互動(dòng)界面，便于師生及時(shí)交流，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的參與度，以便進(jìn)一步內(nèi)化知識(shí)。

（二）課上教學(xué)任務(wù)設(shè)計(jì)

在翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)過(guò)程中，既要強(qiáng)調(diào)和突出基本方法概念，又要使軟件工程的內(nèi)容組織符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。在理論講授過(guò)程中應(yīng)結(jié)合大量實(shí)例，并且注重軟件工程技術(shù)、方法與工具的綜合應(yīng)用，同時(shí)避免講授內(nèi)容枯燥和抽象。按照軟件開發(fā)過(guò)程模型，通過(guò)一個(gè)綜合案例貫穿面向?qū)ο蟮姆治觥⒃O(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過(guò)課前學(xué)習(xí)階段，學(xué)生已經(jīng)掌握了軟件開發(fā)的需求分析、概要設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、編碼、測(cè)試、維護(hù)等軟件開發(fā)過(guò)程。教師根據(jù)學(xué)生課前知識(shí)掌握程度有針對(duì)性的布置實(shí)驗(yàn)任務(wù)，實(shí)驗(yàn)難度由簡(jiǎn)到難。很多老師反映軟件工程的作業(yè)題不好出，學(xué)生做的“大作業(yè)”也是了無(wú)新意。師生們身處轟轟烈烈的軟件產(chǎn)業(yè)的大環(huán)境，但是在軟件工程課上做的題目卻非常簡(jiǎn)陋，沒有起到應(yīng)有的作用，這的確是一個(gè)很有諷刺意義的事情。怎么出一些有分量且能幫助學(xué)生進(jìn)步的題目呢？軟件工程的編程作業(yè)是不同于“熟悉某個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)/實(shí)現(xiàn)某個(gè)算法”的算法課作業(yè)的。實(shí)驗(yàn)任務(wù)的分配形式應(yīng)該多樣化，包含個(gè)人項(xiàng)目、結(jié)對(duì)項(xiàng)目、團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目。對(duì)于個(gè)人項(xiàng)目，老師規(guī)定系統(tǒng)大部分功能、接口和評(píng)分規(guī)則。主要目的是讓每個(gè)學(xué)生練練自己的手藝，同時(shí)實(shí)踐項(xiàng)目管理工具和操作，并能進(jìn)行簡(jiǎn)單的測(cè)試用例設(shè)計(jì);對(duì)于結(jié)對(duì)項(xiàng)目，兩個(gè)學(xué)生可以自主選擇編程語(yǔ)言和界面，通過(guò)合作完成一個(gè)有一定難度的作業(yè)，從而鍛煉合作與交流能力，學(xué)生也有機(jī)會(huì)學(xué)到不同的框架設(shè)計(jì);團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目才是真正的考驗(yàn)，但是有了前面的準(zhǔn)備和鍛煉，學(xué)生已經(jīng)可以“到河里游泳”了。學(xué)生可以選擇做什么，個(gè)人的角色如何定位與實(shí)現(xiàn)，通過(guò)讓學(xué)生獲得更多的控制，激發(fā)他們的自我管理意識(shí)。

三、結(jié)束語(yǔ)

為了更好地測(cè)評(píng)學(xué)習(xí)效果，我們利用“超星學(xué)習(xí)通”的大數(shù)據(jù)分析功能，收集班級(jí)學(xué)生信息，對(duì)比同學(xué)們的學(xué)習(xí)時(shí)間、代碼量、專業(yè)技能。數(shù)據(jù)表明，采用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式和面向?qū)嶋H、超大量的項(xiàng)目實(shí)踐給學(xué)生帶來(lái)了明顯的變化，不但讓基礎(chǔ)好能力強(qiáng)的學(xué)生如虎添翼，而且讓基礎(chǔ)一般的學(xué)生也從中受益，能力得到顯著提升。

在今后的教學(xué)過(guò)程中，要積極落實(shí)以“學(xué)生為中心”的發(fā)展理念，深化信息技術(shù)與軟件工程教學(xué)的深度融合，不斷探索適合我校實(shí)際的在線開放課程自主式內(nèi)涵發(fā)展教育教學(xué)的改革之路。

參考文獻(xiàn)

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