基于OBE的軟件工程混合式課堂教學改革路徑探究

曹陽，潘繼強，曹記東

（陜西理工大學 數學與計算機科學學院，陜西 漢中 723000)

0 引言

成果導向的教育模式(Outcomes-Based Education，OBE)[1]于20 世紀80 年代在美國興起，其核心是以學生的學習產出驅動整個教學過程，學習產出從培養目標設定開始，培養目標一般是指學生畢業5年后預期解決復雜工程問題的能力[2-3]；各專業結合學校辦學理念，依據培養目標制訂本專業學生的畢業要求[4]；依據畢業要求制訂課程體系；依據課程體系制訂課程的教學大綱。評價人從課堂教學開始，通過教學過程、課程目標達成情況對該課程進行產出評價；各專業綜合分析各門課程的目標達成情況，對學生的畢業要求達成進行評價。2015 年中國工程教育認證協會確定了一般性的工程專業學生應具備的12條畢業要求，并明確給出工科畢業生應具備的知識、能力和職業素養等要求[5]。本文分析傳統教學中存在的問題，基于OBE理念修訂課程目標支撐畢業要求指標點，對教學內容進行優化和整合、以學生為中心改革教學方法和評價考核，探究SPOC混合式課堂教學改革路徑。

1 傳統教學存在的問題

課堂教學是學校教學過程的重要環節，教師授課質量直接關系到學校培養目標的達成與人才培養的質量。2017 年9 月教育部部長陳寶生在《人民日報》發文中指出：“深化基礎教育人才培養模式改革，掀起‘課堂革命’，努力培養學生的創新精神和實踐能力[6]。”高校長期以來存在“重科研輕教學、重結果輕過程、重課外輕課堂、重理論輕實踐”等問題，導致教學方法、教學形式、評價考核形式單一，教學過程固化等問題，直接影響教學質量。

軟件工程課程傳統課堂教學存在的主要問題：1)學生能力培養缺乏整體規劃；2) 課程理論性強，課堂以教師講授為主，較為單一枯燥，課堂教學效果不好；3) 理論與實踐難以結合，運用所學理論知識解決實際問題時無從入手；4) 學生獨自完成作業能力、創新意識、團隊合作能力弱；5) 對文檔的編寫缺乏規范化、工程化的指導；6) 評價體系不合理，期末考核采用一卷式，實驗考核落實難、驗收難，平時考核難以監管，形式化嚴重[7]。

2 修訂課程目標，支撐畢業要求指標點

課程目標能有效支撐給定畢業要求指標點的達成。本校計算機專業對課程目標和畢業要求指標點間的支撐關系進行修訂的原則：1) 課程目標明確、清晰表述，體現對能力達成的要求；2) 具有明確的課程目標對畢業要求指標點的強度支撐；3) 同一個課程目標只能支撐一個畢業要求指標點的達成。修訂后的軟件工程課程目標與畢業要求指標點之間的支撐關系如表1所示。

表1 課程目標與畢業要求指標點之間的支撐關系

3 明確教學內容，注重能力培養

根據工程教育認證要求，課程內容應支撐培養目標和畢業要求的達成。課程組教師在備課時必須清楚地知道教學內容、培養目標、課程目標以及畢業要求指標點，結合軟件工程課程自身特點及畢業要求，教學內容從“軟件定義、軟件需求分析、軟件設計、軟件開發、運行維護、軟件項目管理”六個方面支撐畢業要求指標點和培養學生的能力，畢業要求指標點、教學內容、能力培養之間的關系如圖1所示。

圖1 畢業要求指標點、教學內容、能力培養之間的關系

4 基于SPOC混合式課堂教學

從圖1 可以看出，本課程能力培養偏重將所學知識和方法應用于解決實際問題，課堂教學方式、方法、教學手段直接影響課程能力的培養。如何讓課堂教學更好地支撐實際應用需求,發揮教師的引導、啟發作用，激發學生學習的主動性、能動性和創造性[8-9]是目前必須解決的問題。

SPOC(Small Private Online Course)[10]課堂是以網絡為載體的“線上”教學課堂，配合“線下（傳統教學）”課堂對“線上”課堂翻轉[11-12]，實現混合式課堂教學目的。重構教學模式、重新劃分教學環節、重新整理教學資源、重組教學內容、確定教學形式等，將難點知識、必須由教師引導啟發的學習環節放在線下，將教師和學生之間交流的內容、學生之間協作完成的內容、討論的內容、學生獨自完成的內容等分別部署到線上、線下不同的教學、學習環節中，并針對各環節的完成情況進行不同形式的評價。基于SPOC混合式課堂教學過程主要由課前、課中、課后三個階段構成，教師和學生在各階段中完成的任務各自不同，如圖2所示。

圖2 混合式課堂教學過程

5 教學實踐

5.1 教學組織

本課程完整的教學組織過程如圖3所示，由教學前期準備、SPOC混合式課堂教學、評價與考核（線上、線下）三部分構成，其中SPOC混合式課堂教學分為線上SPOC課堂和線下課堂，二者教學形式不同，課堂組織也不同，所傳遞知識的形式也有所不同。

圖3 教學組織過程

5.1.1 教學前期準備

在進行混合式課堂教學前，教師完成教學設計、劃分教學環節、確定教學形式、確定教學資源、確定教學環境、組織教學內容等教學前期準備工作。

5.1.2 SPOC混合式課堂教學

1) 線上SPOC 課堂，即“線下”課堂之前和之后的SPOC課堂，分別稱為課前和課后。①課前，教師重組教學內容、錄制重難點視頻、設置目標、劃分相關知識、設置在線作業、設置單元測試、設置思考題和討論主題等；學生觀看視頻，根據設置目標預習新知識、記錄難點、完成作業、整理思考題等，帶著難點、疑惑進入線下課堂。②課后，教師批閱作業、檢查單元測試、點評討論主題，并將結果反饋給學生；學生完成單元測試、修改作業、做思考題，查看結果、總結學習等。

2) 線下課堂，師生到指定的教室面對面交流、討論問題、解決疑惑，學生及學生之間互動、互評、相互協作、解決疑惑，培養創新、團隊協作能力。學生既是問題的提出者也是問題的解答者；教師主要講述難點知識，組織課堂的討論、答疑、課堂總結，發揮知識引導者的作用，形成了以學生為中心的教學過程。

5.1.3 評價與考核

從線上和線下兩方面對學生混合式學習過程和學習結果進行評價與考核[13]，其中線上評價與考核包括：學習視頻、單元測試、作業、課堂討論、活動等方面，線下評價與考核主要通過期末考試（線下）和實驗完成。

5.2 課堂設計

軟件工程課程是計算機專業的專業基礎必修課，教材選用清華大學出版《軟件工程導論》（第6 版）[14]，全書共分為1～13 章來講解軟件工程的相關知識，采用混合式課堂教學，需對教材中的相關知識進行碎片化，依托陜西理工大學課程資源中心平臺，重構適合SPOC 資源建設要求的視頻。圖4 為教學重構后的知識點分布，整本書的知識劃分為6 個單元，38 個視頻教學知識點。

圖4 軟件工程教學知識分布

5.3 作業、單元測試與實驗

作業：根據知識劃分設置6次線上作業，題型包括客觀題和主觀題，要求學生在規定的時間完成并提交，客觀題系統自動批閱，主觀題教師批閱。

單元測試：每個單元根據知識點設置測試試題，題型包括客觀題和主觀題，學生在規定期限內完成提交。

實驗：實驗項目名稱為“學生成績管理系統的設計與實現”，實驗學時8，學生以小組為單位完成實驗項目，小組人數為4～5人，成員間要有明確的分工；實驗驗收分為實驗報告和操作演示兩部分，其中報告中必須包含分析、設計、實現、測試等主要內容，操作演示的同時小組成員進行答辯，最終教師根據操作演示、答辯情況、實驗報告給出實驗成績。

5.4 評價與考核

以“考能力，重過程” 為指導，提出以“能力”考核為中心的過程性考核和終結性考核（線下期末考試）的評價體系。其中過程性考核占50分，包括：視頻學習3 分、單元測試10 分、在線作業10分、實驗項目20分、團隊協作5分、討論2分；終結性考核占50分。總評成績構成和各部分主要考核內容如表2所示。

表2 總評成績構成

6 教學效果

1) 課堂效率、教學質量明顯提高。采用混合式課堂教學模式后，學生先進行線下學習，帶著疑惑、難點進入線下課堂，有準備地參與課堂的各環節，學生由傳統的被動學習轉為主動學習，教學效率、教學質量明顯提高。

2) 綜合能力全面提高。學生在線下課堂既是學習者、提問人，也是問題的答問人，很大程度上提高了學生的課堂參與度，既激發了學生的學習興趣，培養了學生的創新意識，同時也鍛煉了學生的語言表達、溝通、協作、解決問題等綜合能力。

3) 考核成績穩步提升。從2020 年、2021 年開始進行教學改革，課程考核成績與2019年相比，有了明顯的改變，表3為考核分數段的占比。2020年是第一次進行教學改革，2021 年是在2020 年教學改革的基礎上，完善混合式課堂教學的不足所實施的第二次教學改革，根據課程考核成績對課程目標進行達成情況分析，2019、2020、2021 三年都達成了課程目標，2021年課程目標的達成情況明顯好于2019、2020 年，如圖5所示。

圖5 課程目標達成情況對比

表3 考核分數段占比(%)

7 結束語

軟件工程混合式課堂教學中線上課堂為學生提供了學習資源，督促學生課前預習、課中討論、課后歸納總結；線下課堂實現了師生之間及學生之間面對面的交流，使學生學到的知識得以凝練、提升。經過兩年的混合式課堂教學改革以來，課堂效果明顯改善、教學質量明顯提高、課程目標達成度明顯提高、學生綜合能力全面提高，說明混合式課堂教學激發了學生學習的主動性，形成了以學生為主體的課堂，教學效果較為理想。