基于OBE 的軟件工程課程多元混合教學改革探索

馬 麗，高敬禮，苗 露

（平頂山學院 計算機學院，河南 平頂山 467000）

0 引言

高校計算機專業課教學大多以教師講授、傳遞知識為主，學生課堂參與度低；教學信息反饋片面、滯后；教學、學習和評價等方式單一，不利于激發學生學習積極性、能動性和創造性；不利于培養學生的自學能力、分析與解決復雜工程實踐問題等能力。隨著信息技術與教育的深度融合，軟件工程的教學、學習方式發生了較大改變［1-2］。文獻［3］基于學習產出和反向設計課程；文獻［4］采用逆向教學設計，從教學目標、教學評價視角系統改革軟件工程課程教學流程，但未充分融合線上資源；文獻［5］探索了一種線上線下混合教學方法與課程理實教學有機融合的立體化教學模式；文獻［6］依托網絡學習資源構建了教學實施過程中翻轉課堂下的混合教學模式，但缺少課程目標達成評價。鑒于此，本文基于OBE，有機融合優質教育平臺資源與傳統課堂，以學生為中心，研究適應應用型高校的軟件工程課程混合教學模式，探索計算機類課程教學改革新途徑。

1 OBE 教育模式

基于學習產出的教育模式（Outcomes-based Education，OBE，也稱成果導向教育），指通過學生在教育過程最終所能獲得的學習成果設計與實施教學環節，亦稱能力導向教育、目標導向教育或需求導向教育，于1981 年提出［7］。OBE 最早出現于美國和澳大利亞的基礎教育改革領域，之后應用于工程教育領域，是以預期學習產出為中心組織、實施和評價教育的結構模式［8］。工程教育是我國高等教育體系的重要組成部分，2016 年我國成為“華盛頓協議”正式會員，中國工程教育得到國際認可［9］。

OBE 是工程教育的核心，也是工程教育專業認證貫穿始終的重要標準［10］。OBE 理念基本內涵：根據崗位群設置職業能力，以職業能力為目標反向設置課程內容、以學生為中心實施教學，考核學生目標是否達成，持續改進教學評價。OBE 模式明確教學設計和教學實施的目標是學生通過教育過程最后取得學習成果，即想讓學生取得的學習成果是什么、為什么要讓學生取得這樣的學習成果、如何有效幫助學生取得這些學習成果、如何知道學生已經取得了這些學習成果等［11］。OBE 以實現學生特定學習產出的教育過程推動傳統內容驅動、學科導向或投入導向的教育模式改革［12］。OBE 教育模式近年在我國高校工程教育改革中得到應用，符合應用型人才培養目標需求。

2 多元混合教學

混合式教學即將傳統教學模式所具有的優勢與網絡化或數字化教學優勢進行有效結合，形成一種線上+線下的教學模式［13］。軟件工程課程多元混合教學指線上、線下混合的學習環境；粉筆、黑板、PPT、多媒體等傳統教學工具與互聯網、多媒體計算機或智能終端設備等混合的教學工具；教室、網絡中心、計算機中心、圖書館、宿舍、操場等混合教學場所；課內課外混合的教學時間；傳統教材、參考書與網絡資料、MOOC、微課等優質教學資源混合的學習資源等，這與OBE 課程教學非常吻合。利用中國大學MOOC 平臺自建的課程資源和其他平臺資源，基于OBE 理念，充分利用現代信息技術，多平臺有機融合傳統課堂與線上課堂，構建多元“線上線下”新型混合式教學模式。

3 軟件工程課程混合教學改革

課程教學是在教育的目標和規范下，教師根據課程學習目標要求，有計劃、有步驟、系統性激發、強化及優化學生進行自主學習的一種活動，使學生達到理解與應用知識、掌握技術技能與發展素質的目的［14］。因此課程體系的合理有效關系到課程最終學習成果的達成。鑒于OBE 教育模式與混合教學吻合且符合應用型人才培養目標需求，因此基于OBE 改革軟件工程課程教學。

3.1 基于OBE，制定課程目標

基于OBE 理念，分析國家、社會、行業、產業發展及職場需求，結合學校應用型人才培養定位，確定計算機科學與技術專業培養目標，基于OBE，從知識、能力、素質三方面確定軟件工程課程目標。知識目標關注軟件工程基礎知識和基本原理的理解和掌握；能力目標關注運用軟件工程的原理、方法和技術等進行軟件項目的分析、設計、專業描述以及管理等工程實踐能力；素質目標關注自主學習、溝通合作、職業素養等能力。軟件工程課程目標與專業畢業要求的關系如表1 所示。

Table 1 Relationship between software engineering curriculum objectives and professional graduation requirements表1 軟件工程課程目標與專業畢業要求的關系

3.2 基于課程目標，設置課程內容

基于課程目標將課程內容按軟件開發過程模塊化，并將各模塊切分為一般性知識、技能型知識、拓展型知識三類，如表2 所示。

Table 2 Contents and objectives of software engineering course表2 《軟件工程》課程內容與目標

3.3 基于課程內容，建設線上資源

課程團隊積極和東軟合作，通過市場調研，依據工作過程，集體研討各工作任務涉及的知識點、技能點、素質點的對應關系，確定需優化、建設的軟件工程課程內容與資源，并集體研討、確定線上資源交互式自主學習平臺需求。從學習者的認知習慣和媒體的使用效果研討各資源最適合的展現形式，提高課程資源建設實效性。軟件工程課程結合不同專業學生基礎和就業面向，以“必須、夠用”為度，本著“精選、典型”的原則重點挑選典型工作任務學習，以模塊劃分教學單元，以任務教學，滿足多專業不同學生需求。依照教學大綱和軟件開發與維護過程中的崗位需求，線上課程資源由3 個模塊、12 個知識單元、兩個實踐項目專題（33 個學習性工作任務）構成，見圖1。課程模塊間獨立性強，學習者可根據需要靈活選擇學習內容。課程內容豐富、新穎，主講教師以情景設置、問題驅動、案例分析等多種方式組織教學，培養學生使用工程化方法高效開發高質量軟件以及項目管理能力，培養系統分析師、系統架構師、軟件設計師、軟件測試師和項目管理人員。

自建的中國大學MOOC 軟件工程線上課程資源網址為http：//www.icourse163.org/course/PDSU-1002125020。

Fig.1 Resource structure of software engineering course圖1 軟件工程課程資源結構

3.4 混合教學方案設計

依托自建的軟件工程在線開放課程資源、其他優質課程資源、翻轉校園、課程QQ 群等，有機融合線上課程資源與傳統課堂混合教學，“工程化”改造軟件工程課程。

知識目標培養采用課前線上自主學習（為主）+課中答疑、小組探究、線上線下測試、總結+課后鞏固、拓展、線上線下答疑等方式進行，多種教學方法混合使用。教師課前提出明確的學習任務，推送網課視頻、案例、相關閱讀資料、測試題、討論題、學習網站等多種教學資源。學生觀看視頻后，需完成教師推送的測試題和討論題。期間，可充分利用網絡課程平臺和課程QQ 群，加強師生、生生間的線上互動，及時解惑課前學習疑難點。課中教師答疑學生線上學習的共性問題，學生小組合作、互助學習，下課前通過翻轉校園預設的客觀題和簡答題測試學生課程目標達成情況。課后學習拓展知識，完成教師布置的作業。

能力目標培養采用課前課程QQ 群小組項目任務作業展示+課中任務作業點評、案例、項目分析、項目計劃制定、小組成果展示、討論、互評+課后線上、線下項目任務實踐等方式進行。通過課中單元案例分析、任務實戰、課后項目任務實戰，運用結構化方法學和面向對象方法學等，按照軟件開發工作過程，以小組為單位完成實戰項目的需求分析、設計、測試、實現（可結合開發課程）等工作。項目訓練選取學生熟悉的實際應用項目；任務設置既有必須完成的能力訓練簡單任務，又有可選的拓展能力訓練挑戰性任務。任務一般按照“資料查找和綜述撰寫，即任務提出和目標確定，課前任務知識自主學習，課中項目計劃制定，課中任務方案設計討論，課中、課后任務實施，課中PPT 展示匯報、評價”5 個階段實施。制定各任務完成時間節點，督促和約束學生學習行為。針對不同階段的任務采用適合的教學方法，技能訓練階段以引導式、啟發式教學為主；任務計劃、方案設計等核心任務實施階段則以學生為主、師生互動，關鍵節點評價反饋為主要方法。

素質目標培養以分組的形式討論、布置任務。課中小組同學面對面討論，課后線上線下、課內課外互相溝通、互助學習，討論、協作完成任務，培養自主學習能力和抽象思維能力、評價能力、職業素養等。

3.5 混合教學實施

限于篇幅，僅以結構化方法學的需求分析階段為例描述。

3.5.1 分析課程教學元素

首先分析需求模塊各階段的目標、活動、材料（教師根據課程內容預先提供資料）、成果（產出）以及考核方式。

目標：區分功能需求和非功能需求（知識目標）。熟悉DFD 的繪制、數據字典描述（知識目標），能應用相關技術工具分析實際項目需求（技能目標、素質目標），編寫需求分析文檔（技能目標），自主學習和抽象思維培養。

活動：識別功能需求、數據需求、非功能需求。以小組為單位收集整理實戰項目功能、數據需求，分層描述功能和數據需求，繪制相應的功能模型和數據模型，編寫項目需求規格說明書。

材料：準備單元任務學習單，網課中有關結構化需求的微視頻、討論、測試、拓展資源等，分析功能列表模板。

產出：需求分析功能列表、采用DFD+DD+E-R 等工具描述的項目需求、需求規格說明。

考核：采用評審報告會形式。項目小組匯報，教師和其他小組評審，按權重比例確定課程目標達成度。

3.5.2 混合教學環節及實施案例

軟件工程混合教學引入BOPPPS（Bridge-in，引入；Ob?jective，學習目標；Pre-test，前測；Participatory learning，參與式學習；Post-assessment，后測；Summary，總結）模式［15］，分“課前自主學習+課中研討+課后實踐”3 個環節實施教學。各環節的主題內容圍繞課程的知識（技能）點和實踐項目任務開展，3 個環節形成一個閉環。

（1）課前線上自主學習完成需求的層次、獲取、分析工具等知識目標學習。課前提前開放中國大學MOOC 平臺自建的軟件工程課程需求分析資源，依據課程目標制定符合學生能力水平的課前學習單，推送網課對應的需求獲取、數據流圖、數據字典、實體聯系圖等微視頻、測試、討論等輔導資源，有效指導學生課前自主學習。學生在自主學習過程中遇到問題可隨時在課程平臺討論區或課程QQ 群與老師、學生及時在線討論交流。依據課程目標設置的網課測試題和討論題用于檢驗課前自學效果，有助于教師把握學情合理安排課中教學活動，真正做到以學生為本。

（2）課中多元混合互動技能課堂教學分初、中、末3 個階段實施。課堂初期公布學生課前線上自主學習軌跡，點評建模典型作業；采用基于問題、討論等教學方法對學生課前自主學習階段的疑難點進行答疑。

課堂中期，以案例分析、任務計劃、討論為主。通過復習課前線上自主學習的數據流圖相關知識，引入課堂中期技能學習內容。

案例1：建立訂貨報表系統的需求模型。

教學方法：線上線下混合，以學生為主體、教師為主導

教學過程如下：①教師引導學生結合線上數據流圖自主學習知識，分析問題描述中的數據源點或終點、數據存儲、處理、數據流等成分并完成表格；②教師引導學生分析系統最原始的輸入和最后的輸出，繪制問題域頂層數據流圖。此過程重點培養學生分析能力和抽象思維能力；③教師引導學生分析問題域中加工、繪制功能級數據流圖。此過程重點培養學生分析能力、專業表達能力、抽象與逐步求精思維；④教師引導學生進一步細化數據流圖。此過程重點培養學生需求分析專業描述能力和求精思維；⑤結合線上數據字典知識，在教師引導下定義訂貨報表系統關鍵數據；⑥課后拓展：思考建模存在的不足并給出改進措施。

案例2：對某禮品售賣APP 進行需求分析。

教學方法：以學生為中心，分組討論，教師引導，展示需求建模成果，組內互評，教師圍繞教學目標點評、總結共性問題和疑難問題，鞏固學生知識、技能，形成課程內容的整體性認識和理解。

以“網上商城管理系統”貫穿整個結構化教學模塊。結合課前自學的網課知識布置當前項目實踐環節需完成的主要工作。各項目組就工作安排及存在的問題進行簡要分析，以組為單位，小組之間、師生之間進行探討，各組明確需求階段工作任務，修改項目計劃。課后撰寫項目規格說明書。

課堂后期，一是通過課堂練習“建立銀行儲蓄系統分析模型”，了解個體學習效果，檢驗課程目標達成情況，反思和調整教學設計；二是讓學生繪制思維導圖和KWL 圖表，總結、反思所學知識，持續改進；三是布置網絡課程作業，推送下節內容和相關資料。

（3）課后學生需小組協作完成課中項目任務實踐。以項目任務為載體拓展教學內容，提供適應職業需求、多樣性的線上線下學習內容，深化個性化學習結果。若學生對理論知識有疑問，可隨時在線觀看視頻、查閱資料學習。學生課后線下線下學習過程中遇到問題可隨時在網絡課程平臺或課程QQ 群及時進行交流。教師要及時了解學情，下次課中對學生的項目實踐提出針對性建議，培養分析、評價等高階能力。

3.6 課程考核與評價

基于OBE 的軟件工程課程考核包括形成性考核、過程考核和終結性考核。考核中注重結合實際項目考核學生的理論水平和專業應用能力。根據課程目標的達成途徑以及評價每項課程目標實現的需要，確定相應的考核方式和不同考核方式在每項課程目標評價中所占比例。課程總成績（100 分）由過程考核成績（50 分×100%）和終結性考核成績（100 分×50%）構成。形成性評價主要通過問卷調查形式了解教學過程中的學情以及存在的問題，以便教師及時獲得連續反饋，改進教學方法、調整教學策略。過程考核從課前自主學習（主要是線上作業、單元測試、討論等）、課中課堂表現、課后拓展大作業三方面考核學生的學習態度、基礎知識掌握能力、單元知識實踐能力、綜合運用知識能力、項目管理能力。終結性考核采取小組課程設計報告的方式進行，設計要求緊扣課程目標，檢驗學生綜合應用相關知識能力、問題分析能力、管理能力。混合教學采用前后學生考核結果對比見表3、表4。

Table 3 Examination results of students'software engineering course before mixed teaching表3 采用混合教學前學生軟件工程課程考核結果

Table 4 Examination results of students'software engineering course after mixed teaching表4 采用混合教學后學生軟件工程課程考核結果

從表3 和表4 數據對比看，采用多元混合教學后學生多方面能力得到提高，學習成績提升明顯，達到課程培養目標。

4 結語

本文探索了多元混合教學模式，圍繞軟件工程課程目標梳理課程內容與教學重、難點，建設優質在線教學資源；以學生為中心融合線上線下資源，采用多種教學方法與手段重構教學環節，改革教學和學習方式，注重培養學生自主和探究學習習慣，極大提升了學生課堂主動參與度和復雜軟件項目分析與設計能力；課程考核采用形成性、過程性、終結性結合的多元方式，使課程目標達成評價更合理。實踐證明，OBE 教育模式符合應用型人才培養目標需求。多元混合教學模式明顯提高了軟件工程課程教學質量，對計算機類課程的混合教學改革有一定的借鑒作用。