混合式教學在《軟件工程》課程理論和實踐教學中的探索與實踐

張聚禮，柯銘

（蘭州理工大學，甘肅蘭州 730050）

我國混合式教學的概念是由何克抗教授引入的，他談到所 Blending Learning 就是要把傳統(tǒng)學習方式的優(yōu)勢和 e-Learning 的優(yōu)勢結合起來，也就是說，既要發(fā)揮教師引導、啟發(fā)監(jiān)控教學過程的主導作用，又要充分體現學生作為學習過程主體的主動性、積極性與創(chuàng)造性[1]。混合學習形式上是在線學習與面對面學習的混合，但其更深層次是包括了基于不同教學理論的教學模式的混合，教師主導活動和學生主體參與的混合，課堂教學與在線學習不同學習環(huán)境的混合，不同教學媒體的混合，課堂講授與虛擬教室或虛擬社區(qū)的混合等[2]。在教學改革探索的過程中，使用混合式教學模式可以充分發(fā)揮“線上”和“線下”兩種教學的優(yōu)勢，并進行有機混合來改造傳統(tǒng)教學，改變在課堂教學過程中過分使用講授方式而導致學生學習主動性和積極性不高、認知參與度不足、不同學生的學習結果差異過大等問題和不足[3]。我校“面向對象的軟件工程”（理論教學）和“課程設計”（實踐教學）從軟件工程專業(yè)招生開始就設置了該課程，2012年開始理論教學和實踐教學，至今已8年，該課程針對軟件工程專業(yè)2年級的學生，每年大約有120位同學選修該課程，已經形成成熟的軟件工程案例、視頻和相關電子資料，為開展混合式教學奠定了基礎。下面就如何開展“軟件工程”課程的理論教學和實踐教學進行闡述。

一、教學目標

按照工程教育專業(yè)認證的理念，按照學校的培養(yǎng)定位，依據能力培養(yǎng)要求，結合課程特點進行目標設計。通過軟件工程的理論教學和實踐教學（軟件工程課程設計），希望達到如下目標：

(一)學習工程理論

理解面向對象的深層含義、基本概念和主要特征，掌握統(tǒng)一過程模型的基本原理；使用用例驅動開發(fā)技術，使學生學習如何構建需求模型；在需求模型的基礎上，探究系統(tǒng)的內部，項目小組的成員共同努力，使用更強的表達能力和形式化方法，深刻地理解需求，建立分析模型，進一步描述需求使設計和實現更易于進行，便于應對需求變更和重用；理解用例模型、設計模型、實施模型、實現模型的構架視圖，掌握設計工作流，學習設計用例、類、子系統(tǒng)等，了解設計模式，規(guī)劃設計工作，理解軟件設計過程；形成良好的編程習慣，掌握黑盒測試、白盒測試和基于非執(zhí)行的單元測試，掌握實現工作流，進行相關的構架實現，學習實現類、子系統(tǒng)等，學習軟件單元、集成和驗收測試，理解軟件實現和測試過程；使學生了解軟件復用技術和主流構件模型。

(二)培養(yǎng)工程能力

在理論學習的基礎上，同步開展實踐訓練以提高學生的工程素養(yǎng)，及時將所學理論應用于解決具體復雜軟件工程問題，使學生能夠融合專業(yè)知識結構，養(yǎng)成對復雜軟件工程問題進行深入研究的習慣，培養(yǎng)學生初步的工程研究能力。

(三)提高工程素養(yǎng)

以TSP（小組軟件開發(fā)過程）為指導，加強團隊溝通和協(xié)作，培養(yǎng)學生的協(xié)作意識，遵循軟件工程規(guī)范，通過具體的實踐項目驅動學生主動學習和實踐，培養(yǎng)學生的工程能力和規(guī)范化、標準化處理問題的能力。

二、方案設計和實踐

混合式教學的最大特征就是混合性，其混合性不僅僅表現在線上和線下的混合，更表現在教學理論、教學方式、學習方式等方面的混合上。混合式教學是教師和學生共同學習的過程，對學生來說，是學習知識的過程；對教師來說，則是學習如何構建優(yōu)質的混合式教學方案的過程。

(一)在線學習資源建設

理論教學方面。建立在線視頻資源，安排學生自學，每小節(jié)時間控制在7到10分鐘左右，這樣注意力更集中，效果會更好，學生也能夠利用碎片化時間來開展學習。每章會安排對應的作業(yè)和測驗，使學生能夠通過作業(yè)和測驗復習、回顧對應的知識。

實踐教學方面。建立在線項目示例，便于學生參考，以考勤應用系統(tǒng)、普通高校藝術類招考綜合管理系統(tǒng)為模板，針對考生、考點、院校和管理機構等不同角色深入講解實際項目的開發(fā)方法和技術，形成軟件工程案例，更好地滿足教學要求。同時，要求學生進行同步工程項目訓練，便于掌握所學的理論知識。

制作電子書，將相關資源制作成電子書，以便學生閱讀和學習。

(二)課內外教學設計和實踐

這里涉及兩門課程，包括“面向對象的軟件工程”理論課和“軟件工程課程設計”實踐課，教學計劃是前12周完成理論教學，最后的3周實踐教學，這就造成了理論和實踐的脫節(jié)，在學習理論的時候，沒有相應的實踐，最后造成了學生理論可能掌握得很好但不會使用，或者不知道在什么時候使用什么樣的技術等問題。現在，采用混合式教學模式，做到理實結合，打通理論和實踐不匹配的情形，在線上學習理論教學的同時展開線下課設實踐，充分做到理論聯(lián)系實際。

在理論教學過程中，學生主要通過線上學習來掌握基本理論，課內的理論教學更關注如何將相關的技術應用于工程實踐，不再重復介紹線上學習的內容，而且同步開展實踐教學，可以使學生更好地將相應的技術應用于工程實際；課內安排相應的討論，使學生能夠更好地了解工程中可能碰到的問題，能夠提出對應的解決方案；結合實踐教學，給出專門的單元進行小組解決方案展示和講評，及時指出學生解決方案的優(yōu)劣，便于學生進一步調整設計思路和開發(fā)方法。

在實踐教學過程中，從理論教學的第3周開始就給學生分配相關的課設任務，課程設計題目隨課程理論教學提前布置給學生，每3-5人為1組，每組可以從給定的選題表中選擇一個題目，學生也可以自主選題，以激發(fā)學生的主動性。課程設計緊跟課程進度展開，密切配合理論教學，課程設計主要分成幾個階段：1)前期資料查閱，調研業(yè)務過程，應用需求工程技術獲取軟件需求，完成軟件需求規(guī)格說明書；2)在需求工作流的基礎上，進行分析工作流，應用系統(tǒng)分析技術建立分析模型，并驗證該模型是否滿足軟件需求；3)在分析模型的基礎上進行設計工作流，結合軟件實現技術，建立軟件構架，完成構架設計說明書；4)在構架設計的基礎上，開展系統(tǒng)的詳細設計，建立詳細設計模型，完成詳細設計說明書；（以上階段大約在第12或13周完成）5)學習實現工作流，遵循編碼規(guī)范進行編碼實踐，養(yǎng)成良好的編碼習慣，完成編碼規(guī)范和代碼說明書；（這一階段大約持續(xù)5、6周的時間）6)學習測試工作流，進行軟件測試和調試，完成測試的設計、相關的測試報告、建立測試跟蹤日志等相關的工程文檔；7)整理軟件開發(fā)各階段的相關文檔，并總結經驗；（這一階段主要在最后階段集中進行，有的小組可能會出現進度滯后，也會在這時候進行查缺補漏。）8)最后進行課設答辯，學生演示軟件，講解設計思路和關鍵難點，指導教師對每位學生進行提問，學生通過回答問題、語言描述和實際操作等方式完成答辯。

(三)課內討論

課內討論緊跟理論教學和實踐教學，同步展開，針對軟件開發(fā)過程的需求、分析、構架、詳細設計、實現和測試階段開展小組討論，探討如何執(zhí)行工作和任務，如何將所學的技術應用于自己的軟件開發(fā)項目中，以便對課設開發(fā)實踐提供幫助。

(四)課外作業(yè)和實踐

課內討論時間有限，要完成軟件項目的開發(fā)，是不夠的，各小組課外要針對各自的項目開展課外討論、學習和調研，將所學理論應用于各自的項目中，為了使項目開發(fā)實踐能夠順利進行，專門撰寫了博客系列文章，為學生提供了有針對性的技術指南，指導學生一步一步去完成整個項目開發(fā)過程，以幫助學生理解要使用的技術及如何在項目中去使用這些技術，這需要進一步的學習和實踐。

(五)考核方式

課程考試主要采用閉卷的方式，綜合考查學生內容的掌握程度，但是考試內容不再局限于理論教學，會涉及工程實踐環(huán)節(jié)，以考查學生理論聯(lián)系實際的能力；課設仍然采用綜合測評為主，強調過程監(jiān)控和督促，以客觀評價學生的動手能力和工程能力。

三、教學效果

混合式教學就是將傳統(tǒng)教學的優(yōu)勢與網絡化教學優(yōu)勢融合在一起，既充分發(fā)揮教師的引導、啟發(fā)和監(jiān)控的作用，同時還充分體現學生的主體地位，將學生的創(chuàng)造性和積極性充分體現，這樣的融合才能得到最佳的教學效果。通過一學期的教學改革實踐，充分利用線上教學和線下教學相結合，理論教學和實踐教學相融合，課內學習和課外學習相補充，充分調動學生的學習積極性，取得了較好的教學效果。

混合式教學的評價有各種不同的方法，例如，余勝泉對混合式教學從五個方面進行評價[4]：交互程度、答疑情況、資源情況、作業(yè)情況和考核情況；劉智勇提出了多因子相結合的教學評價方式[5]，從網絡支持平臺環(huán)境、學生學習和教師教學等方面給出了對應的二級評價指標，其中，教學評價指標包括教學方法、教學態(tài)度、教學能力和教學效果等4個一級指標，一級指標又細分為混合式教學設計與課程內容的適應程度、網上學習與課程教學內容銜接程度、學習者積極參與學習的引導鼓勵方法、學習者對課程學習興趣的激發(fā)程度等 15 個二級指標。

這里并沒有采用上述復雜的評價技術，也沒有系統(tǒng)地收集相關數據，但是，作為教學，效果才是第1位的，因此，評價就從教學效果方面進行直觀地分析。下面對17屆（傳統(tǒng)教學）和18屆（混合式教學）學生的考試進行對比分析，2屆學生考試的試卷都由3部分組成，題目難度大致相當，其中，第1部分為基本理論，主要考查基本理論的掌握程度；第2部分為技術應用，主要考查實際問題分析能力；第3部分結合課程設計實踐進行闡述，主要考查工程能力和文檔素質。對兩個年級的考試試卷成績進行統(tǒng)計分析，可以了解這兩種教學模式對課程的影響，其結果如表1所示。

表1 試卷分析

從統(tǒng)計結果上可以看到，采用混合式教學的學生第2、3部分的提升很明顯，尤其是第2部分，著重考查學生的分析問題、解決問題和工程能力，得到了明顯的提高，這正是要達到的目標。當然，第1部分的結果出人意料，略有降低，這可能與同學們在線上學習理論知識時不夠專注有關，而且，通過問卷調查的結果分析，也證實了這一點，一部分同學對理論學習不夠重視，只是為了完成任務而學習，這種情況不在少數，這也是繼續(xù)開展線上教學需要迫切解決的問題。

四、結束語

本次教學改革實踐主要涉及2門課程，1門理論教學，1門實踐教學，課堂教學不再局限于傳統(tǒng)的理論教學，更多地側重于發(fā)現同學們自學過程中的問題并解惑的過程，實現傳統(tǒng)的“灌輸式”教學向“引導啟發(fā)式”教學轉變，以培養(yǎng)學生獨立思考、解決實際問題的能力。使用混合式教學模式，利用互聯(lián)網與傳統(tǒng)教學方式相融合的形式，可以改變傳統(tǒng)單一的課堂式教學模式，使用互聯(lián)網推送理論學習內容，突破時空限制，教師課堂將側重點放在實踐層面，激發(fā)學生的興趣，使學生由原來的被動學習，變?yōu)橹鲃訉W習，而且，學生可以隨時隨地進行理論學習和強化記憶，享受學習的樂趣，提高學生的學習能力。利用在線教學平臺，可以形成合理有效的溝通，可以及時解決學生在學習在線課程的過程中遇到的問題，在線學習可以真正發(fā)揮“互聯(lián)網+”的優(yōu)勢，使學習不再是單向輸出，而是雙向的師生互動，很好地解決傳統(tǒng)“灌輸式”教學中學習者被動學習、缺乏創(chuàng)新等問題，實現個性化主動教學。在線課程資源組織形式多樣，內容豐富充實，示例項目基于真實情境，利用案例與理論形成互補，充分發(fā)揮各方資源優(yōu)勢，提高情境化教學質量，讓學生獲得實景化的體驗。課程設計不再局限于集中進行，打通課設和理論教學之間的限制，將課設融入理論教學中，使學生能夠及時將所學的技術應用于項目實踐，加深理論的理解和掌握。教師和學生互相配合，以軟件工程項目開發(fā)為媒介，充分利用現代通信手段，及時溝通交流，構建了理論教學和工程實踐相融合的混合式教學新模式。