軟件工程課程的OBE教學改革探討與實踐

于程程，江玉潔，陳林，石林祥

摘? 要： 基于工程認證標準（OBE）的產出導向教育理念，探討并實踐軟件工程課程的教學改革。以學生為中心，根據畢業要求及具體教學內容設計課程目標，提出基于OBE的考核方式，以此為依據并充分結合在線教育資源進行教學改革，設計達成度分析方法。通過課程實踐后的考核結果，對課程目標進行達成度分析，利用教學反思實現教學的持續改進。

關鍵詞： OBE; 課程目標; 課程改革; 達成度分析; 教學反思

中圖分類號：G64? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2022）06-104-04

Discussion and practice on teaching reform of software engineering course with OBE

Yu Chengcheng， Jiang Yujie， Chen Lin， Shi Linxiang

（Shanghai Polytechnic Universiyt， Computer and Information Engineer School， Shanghai 201209， China）

Abstract： Based on the outcome based education （OBE） concept of engineering certification standards， the teaching reform of software engineering courses is discussed and practiced. Taking students as the center， and designing courses according to graduation requirements and specific teaching content as the objectives， an examination method based on OBE is proposed. Based on this and fully combined with online education resources， the teaching reform is carried out， and the analysis method of achievement degree is designed. According to the examination results， the achievement degree of the course objectives is analyzed， and the teaching reflection is used to achieve continuous improvement of teaching.

Key words： OBE; course objectives; course reform; achievement analysis; teaching reflection

0 引言

2006年我國開始工程教育專業認證工作，2016年我國正式加入《華盛頓協議》，我國工程教育的質量得到了國際社會的認可。該協議倡導以學生為中心、產出導向（Outcome Based Education，OBE）、持續改進的教育理念[1-3]。在OBE模式下，教師必須以“通過本課程的學習，學生在畢業時能夠達到的能力”為導向，去設計教學目標、教學方法、考核方式，以保證學生獲得預期的能力[4]。本文基于OBE的工程教育模式，根據軟件工程課程的培養目標，構建課程體系;充分利用在線教育資源進行教學改革，幫助學生獲得相應能力;設計多樣性且能量化的考核方式，以評估學生的能力和水平;通過教學實踐，根據考核結果對課程目標進行多個維度的達成度分析，并進行教學反思以實現教學持續改進。

1 課程目標設計

工程認證的基本目標是把學生培養成適應社會發展需求的能夠有效解決工程實際問題的人才，這與OBE的產出為導向的教育思想是一致的。針對高校具體課程，則要求課程目標需能夠支撐給定的畢業要求，即學生學習該門課程能達到畢業要求的部分能力。

軟件工程課程師計算機類專業的一門主要專業課程，在計算機軟件領域中占據核心位置。但由于各高校的定位不同，專業培養目標、畢業要求及相關課程的課程目課程目標亦各有不同[5，6]。上海第二工業大學是一所應用技術型大學，計算機科學與技術專業的軟件工程課程注重理論與實踐相結合，通過課程的學習提升學生解決復雜軟件工程問題的能力。該課程有四個課程目標，支撐三個畢業要求中的三個指標點，詳見表1。

課程教學內容對課程目標的支撐關系見表2。本門課程主要任務是讓學生掌握軟件工程的基本概念、原理及項目開發全周期、全流程的基本方法和技術，從工程的視角對軟件系統和軟件項目進行再認識，提升學生解決復雜軟件工程問題的能力，為后續專業課打下基礎。

2 基于OBE的考核方式

傳統的課程考核方式通常是平時考核（30%）+期末考核（70%）的形式，其中存在諸多問題。如平時考核主要由出勤、平時表現、作業完成情況組成，主觀性大，不能很好的量化衡量學生能力;期末考試，沒有很好的對標具體的課程目標來設計試卷，使得試卷設計較隨意;此外，缺少教學過程的檢驗和反饋，學生無法在學習過程中及時了解當前的學習情況。

為了解決上述問題，需要對課程考核方式進行基于OBE的改革，這就意味著考試方式要以學生為中心，以學生獲得的課程相應目標的能力為標準，反向設計課程考核方式，以檢查學生對各知識點的掌握情況和應用能力，并且考試形式要多樣且能量化。

如表3所示，軟件工程概論課程有五個課程目標，考核包括三種形式：課后作業（20%）、階段考試（10%）和期末考試（70%），各種形式在不同課程目標的評價中占有不同的比例，成績比例=課后作業成績占比×20%+階段考試成績占比×10%+期末考試成績占比×70%。

首先，將課后作業作為平時成績的定量考核方式，設計了11個知識單元的課后作業，并且充分利用在線課程資源，在學習通上構建題庫、作業庫，并在線發布和批改作業，并在后續課堂上講解相關作業。

其次，根據課程目標對應知識點設計期末考試。期末考試試題內容對標能力點，如表3所示考試題目包括選擇題、判斷題、簡答題、綜合題。

最后，增加了階段學習考核。本課程在學期的第八周安排一次階段考試，以對學生在當前階段的學習效果進行評測。重點考核軟件工程基本概念、結構化分析與設計方法、編碼和軟件維護，考試的題型與期末考試一致。通過階段考試，學生與老師都能量化的了解學生的學習狀況，并以此為依據指導老師進一步優化教學過程，同時敦促學生強化學習。

3 教學改革

基于OBE模式的課程教學改革的核心是教育產出實施，就是要以學生為中心，根據學生應獲得的能力設置教學目標，并結合基于OBE的考核方式，反向設計教學方式和教學手段。傳統課堂利用黑板、ppt、多媒體等工具并以知識講授為主的方式進行教學，教學方式和手段都較為單一和枯燥，不能有效激發學生興趣及主觀能動性。同時，課程目標達成情況是根據OBE的考核方式，對學生能力的考核結果進行評價。因此，為了能夠更好的達成課程目標，為了能夠提升學生解決復雜軟件工程問題的能力，需要基于OBE的考核方式，對教學過程中的方式方法進行一系列的改進。

⑴ 充分利用在線學習平臺和工具

①在學習通在線學習平臺上構建完善的課程資源，包括教學大綱、課件、優質在線資源、教材、課程進度表、案例分析等，以方便學生利用在線資源更好的進行線上和線下學習;②在學習通平臺上構建題庫、作業庫和試題庫，在線發布和提交作業及期中測試內容。利用平臺的作業和試題的統計功能，可以方便有效的找到問題，以便教學持續改進;③利用學習通平臺進行課堂簽到、在線作業、測試成績統計、任務點完成情況等，作為學生過程考核的數據依據。④通過組建課程微信群或學習通的討論區，實現便捷的網絡交流平臺，可以及時與學生進行溝通交流。

⑵ 理論講授與案例分析相結合

為了達到課程目標對于學生的能力要求，在講授理論知識的過程中，通過案例分析，加深學生對理論知識的理解，還可設置案例分析專題課程，針對具體案例利用軟件工程方法進行分析、設計等。采用課堂互動和啟發式教學方式，以問題引導學生思考分析，引導學生通過互動和實踐獲得知識，使學生從被動的“要我學”變為主動的‘我要學’。

⑶ 模擬項目實踐驅動教學過程

軟件工程課程將模擬項目實踐貫穿整個教學過程中，通過自選的項目實踐加強理論知識的學習與運用。具體而言，在課程之初給定多個與學生生活貼近的模擬項目，例如圖書館管理系統、在線教學平臺、購物平臺等，學生也可以自定義項目題目。要求學生自由組建6-8人為一組的團隊，根據課程不同階段所教授的軟件工程方法，以團隊形式完成模擬項目在開發過程中的各項任務：問題定義、可行性分析、需求分析、軟件設計等，并最終以大作業形式提交并答辯。模擬項目實踐驅動教學過程，讓學生在實踐中學習軟件開發方法，以學生自主開發設計為主，進一步提高學生解決復雜軟件功能問題的能力。

⑷ 習題講解（課后作業及階段測試）

為了讓學生進一步鞏固所學知識，每個知識單元授課結束后都會安排課后作業，同時通過期中測試檢驗學生的階段性學習情況。設置習題講解時間，利用學習通平臺的作業/測試的詳情統計功能，根據學生各個題目的正確率及錯誤的具體情況來分析學生對于知識掌握的薄弱環節，針對性的進行問題解答，并對同學的做法做點評和討論。通過課后作業、階段測試及相應的習題講解，教師和學生都可階段性的、定量的了解學生學習現狀，教師亦可有針對性的進行后續課程的持續改進。同時，作業及測試的發布、批改及成績公布都是在學習通平臺完成，這些都為過程成績考核提供了依據。

4 課程達成度計算與分析

課程目標達成度的計算依賴于課后作業、階段考試和期末考試的成績，最近一學期的課程成績及其對應的考核方式占比見表4。

圖1是根據表4數據計算的課程目標達成度，從圖中可以看出課程目標4的達成度相對略低，為0.73，反映出學生對該目標對應的教學內容（軟件測試）掌握可進一步加強，體現出學生對于軟件測試的基本概念及利用白盒和黑盒測試技術設計測試用例的方法的掌握和運用仍有提升空間。課程目標1的達成度最高，說明學生對于軟件工程基礎理論知識掌握的較為扎實。課程目標2、3、5的達成度居中，說明學生對于復雜軟件工程問題的分析、設計和管理能力尚可，并仍有提升空間。

圖2為課程目標在各考核環節的達成度情況，可以看出課程目標4的達成度相對較低原因：①課后作業部分，較其他環節達成度較高，是因為作業可以查閱資料方式來完成。但縱向比對仍是最低，說明軟件測試知識單元較比其他知識單元難度更高;②階段測試達成度為68%，且縱向比較也是最低，說明在學期中學生就對該知識單元掌握程度很低，且并未做有效的復習;③期末考試前，針對軟件測試部分薄弱環節進行了有效的教學調整，強化了該部分的知識，因此在期末考試環節比階段考試的達成度有大幅度提高。

類似的，從圖2中還可觀察到，課程目標2、5也遵循課程目標4在各考核環節達成度的整體走勢。課程目標1中階段考試達成度比課后作業要高但期末考試時卻大幅下降，說明學生在學期中對于軟件工程概述單元知識掌握非常好，但對于期中考試后才涉及到的專業知識掌握欠佳。課程目標3則是在期末考核環節比階段考試環節的達成度略低，說明學生在階段考試后才涉及的面向對象分析設計部分的理解不夠深刻全面，運用面向對象方法學解決問題仍需進一步加強。

針對現狀，對軟件工程課程教學提出如下持續改進的措施：①在有限的課時中，增加目標4對應的教學內容占比，適當縮減知識單元1、6、7、8的課時占比，并通過加大案例分析來提高學生運用所學方法設計測試用例的能力;②教學過程中進一步強化階段測試后設計的知識單元6、7和8的內容和內涵;③增加面向對象分析設計部分的課后作業，同時進行深度習題講解，從而進一步提升學生利用面向對象的方法學進行分析設計的能力。

5 結束語

基于OBE的教育理念，根據畢業能力指標點及培養目標設計課程目標，各課程目標通過課程內容來支撐，即學生學習相應的課程后，應能獲得相應的課程目標設定的能力要求。本文以軟件工程課程為例，根據畢業能力指標點的課程目標及課程內容的支撐情況，設計合理、多樣且能夠量化的考核方式，再以考核方式為出發點，以學生為中心進行反向教學設計，最后通過課程達成度分析，實現教學的持續改進，從而形成有機閉環。從軟件工程課程的達成度分析來看，課程目標達成度良好，但仍有改進空間，后續仍需基于OBE的理念進行持續改進，進一步提高學生解決復雜工程問題的能力。

參考文獻（References）：

[1] 蔣宗禮.工程專業認證引導高校工程教育改革之路[J].工業和信息化教育，2014（1）：1-5，12

[2] 蔣宗禮.本科工程教育：聚焦學生解決復雜工程問題能力的培養[J].中國大學教學，2016（11）：27-30，84

[3] 張男星，張煉，王新鳳，孫繼紅.理解OBE：起源、核心與實踐邊界——兼議專業教育的范式轉變[J].高等工程教育研究，2020（3）：109-115

[4] 江玉潔，崔莉莉，石林祥.基于OBE考核方式的程序設計基礎課程改革實踐與探索[J].計算機教育，2021（8）：116-120

[5] 鄭麗偉，劉建賓，崔展齊.基于OBE的軟件工程課程改革與探索[J].計算機育，2021（5）：166-169

[6] 馬麗，高敬禮，苗露.基于OBE的軟件工程課程多元混合教學改革探索[J].軟件導刊，2021，20（7）：222-226