基于“超星學習通”的翻轉(zhuǎn)課堂教學設(shè)計

熊瑛 劉松齡 朱山

[摘 要] 近年來軟件工程學科發(fā)展迅速，新的理論、方法和工具層出不窮，軟件工程教學面臨巨大的壓力。將基于“超星學習通”的翻轉(zhuǎn)課堂模式引入軟件工程教學過程，明顯改進了教學效果，提高了學生學習積極性和實踐動手能力。

[關(guān)鍵詞] 超星學習通;翻轉(zhuǎn)課堂;軟件工程

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

[作者簡介] 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：機器學習;朱 山（1977—），男，湖北武漢人，博士，講師，研究方向：機器學習與視頻大數(shù)據(jù)研究。

[中圖分類號] G642.1? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）31-0303-02? ? [收稿日期] 2020-02-03

一、軟件工程教學的現(xiàn)狀分析

軟件工程是一門用工程化的方法構(gòu)建和維護有效的、實用的和高質(zhì)量的軟件的學科。它涉及程序設(shè)計語言、軟件開發(fā)工具、數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)平臺、標準、設(shè)計模式等方面。在現(xiàn)代社會中，軟件也應(yīng)用于多個領(lǐng)域，促進了社會和經(jīng)濟的發(fā)展，提高了工作與生活效率。如今借助計算機科學與技術(shù)、數(shù)學、管理科學與工程等學科，軟件工程已經(jīng)從最初計算機科學下的一個學科方向發(fā)展成一個以計算為基礎(chǔ)的新興交叉學科。軟件工程所涉及的范圍非常廣泛，同時也是學生們反映比較乏味抽象的課程。但是掌握軟件工程的實用技術(shù)對有志于投身軟件產(chǎn)業(yè)的學生來說又很重要。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單，實則難教。如果按照經(jīng)典的瀑布模型來授課，本以為是高屋建瓴，一瀉千里，但實際情況卻大相徑庭。在需求分析階段，學生根本不了解企業(yè)的需求是什么，上課沒興趣，總是打瞌睡。在設(shè)計階段，學生們雖然用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，但不過如此而已。在實現(xiàn)階段，學生們一味討論非常細節(jié)的問題，不深入淺出，UML圖早已經(jīng)擱置一邊。在穩(wěn)定階段，寫代碼的學生寥寥無幾，其他人卻無事可做。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)計好的黑盒測試和白盒測試都無法正常進行。在發(fā)布階段，通常只剩下一天時間，此時還有人在不停地調(diào)試程序。在維護階段，隨著課程結(jié)束，學生們對完成的產(chǎn)品沒有進行任何有效的維護活動。這種教學方法對軟件工程教育提出了挑戰(zhàn)，軟件工程的教學面臨的壓力也越來越大。因此，有必要在教學內(nèi)容、方法上進行改革，積極探索翻轉(zhuǎn)課堂、MOOC、案例式教學、開放式教學等新的教學模式[1-3]。

二、基于“超星學習通”的翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的構(gòu)建

“超星學習通”[4-6]是基于移動互聯(lián)網(wǎng)的新一代教學生態(tài)系統(tǒng)，為了提高課堂活躍度，提供了覆蓋所有課堂教學活動的課堂互動功能，如“課堂簽到”“課堂投票”“討論上墻”“隨機選人”“資料共享”“課堂報告”“大數(shù)據(jù)分析”“電子教案”“教學評價”“問題搶答”“多屏互動”等功能?！俺菍W習通”教學平臺在形式上把課堂時間分成了兩部分，一部分留給教師進行講授與答疑，另一部分留給學生進行積極討論，這實質(zhì)上在二者之間引入了一個內(nèi)化環(huán)節(jié)，學生理解授課內(nèi)容以后，積極參與討論，通過討論與講授的有機整合，實現(xiàn)了與“學法”“教法”的對立與統(tǒng)一。

“超星學習通”通過重塑師生關(guān)系，重新定義課堂，系統(tǒng)貫徹了現(xiàn)代教學理論與經(jīng)典學習理論。它通過融匯講練結(jié)合、合作學習、精講多練、自主課堂、翻轉(zhuǎn)課堂、項目化教學管理、案例教學等多種教學法的優(yōu)點，構(gòu)建了一種全新的教學模式。

（一）課前教學任務(wù)設(shè)計

在電信學院2017級本科學生當中，我們將基于“超星學習通”的翻轉(zhuǎn)課堂模式引入到軟件工程的教學過程中。按照課程教學計劃，教師提前在“超星學習通”上發(fā)布相關(guān)教學內(nèi)容，有序安排資料推送、投票、簽到、問答、搶答等相關(guān)教學活動，從而方便教學課堂的復(fù)用。老師直接利用課堂互動系統(tǒng)的各個功能實現(xiàn)精彩生動的課堂。選取軟件工程課程中一個比較重要的章節(jié)“基于UML的面向?qū)ο蠓治雠c設(shè)計”進行教學設(shè)計。UML和面向?qū)ο蠓椒▽W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、對象圖、構(gòu)件圖、部署圖、包圖;行為型的圖包含活動圖、狀態(tài)機圖、順序圖、協(xié)作圖、用例圖。面向?qū)ο蠓椒▽W涉及的概念包含類、對象、繼承、封裝、屬性、方法、重載、多態(tài)。在翻轉(zhuǎn)課堂中，學生可以根據(jù)自身的學習特點和時間來自由掌控這些基本概念，通過教師提供的教學資源自主完成。同時我們將與軟件工程相關(guān)的重難點知識進行碎片化整理，對于每個知識點都相應(yīng)制作一個短小的教學微視頻，微視頻錄制時間長度大約控制在15分鐘以內(nèi)。教學微視頻是傳授課堂知識的關(guān)鍵，在錄制過程中，教師要保證情緒飽滿、吐字清晰、語速適中。學生平時作業(yè)涵蓋了閱讀、分析、編程、團隊合作、技能評估，經(jīng)過數(shù)年實踐考驗，聯(lián)系實際，覆蓋面廣。學生在學習過程中如果遇到了問題，可以在“超星學習通”中和老師進行交流互動，類似于微信的師生互動界面，便于師生及時交流，從而提高學生學習的參與度，以便進一步內(nèi)化知識。

（二）課上教學任務(wù)設(shè)計

在翻轉(zhuǎn)課堂的教學過程中，既要強調(diào)和突出基本方法概念，又要使軟件工程的內(nèi)容組織符合學生的認知規(guī)律。在理論講授過程中應(yīng)結(jié)合大量實例，并且注重軟件工程技術(shù)、方法與工具的綜合應(yīng)用，同時避免講授內(nèi)容枯燥和抽象。按照軟件開發(fā)過程模型，通過一個綜合案例貫穿面向?qū)ο蟮姆治?、設(shè)計和實現(xiàn)。經(jīng)過課前學習階段，學生已經(jīng)掌握了軟件開發(fā)的需求分析、概要設(shè)計、詳細設(shè)計、編碼、測試、維護等軟件開發(fā)過程。教師根據(jù)學生課前知識掌握程度有針對性的布置實驗任務(wù)，實驗難度由簡到難。很多老師反映軟件工程的作業(yè)題不好出，學生做的“大作業(yè)”也是了無新意。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陋，沒有起到應(yīng)有的作用，這的確是一個很有諷刺意義的事情。怎么出一些有分量且能幫助學生進步的題目呢？軟件工程的編程作業(yè)是不同于“熟悉某個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)/實現(xiàn)某個算法”的算法課作業(yè)的。實驗任務(wù)的分配形式應(yīng)該多樣化，包含個人項目、結(jié)對項目、團隊項目。對于個人項目，老師規(guī)定系統(tǒng)大部分功能、接口和評分規(guī)則。主要目的是讓每個學生練練自己的手藝，同時實踐項目管理工具和操作，并能進行簡單的測試用例設(shè)計;對于結(jié)對項目，兩個學生可以自主選擇編程語言和界面，通過合作完成一個有一定難度的作業(yè)，從而鍛煉合作與交流能力，學生也有機會學到不同的框架設(shè)計;團隊項目才是真正的考驗，但是有了前面的準備和鍛煉，學生已經(jīng)可以“到河里游泳”了。學生可以選擇做什么，個人的角色如何定位與實現(xiàn)，通過讓學生獲得更多的控制，激發(fā)他們的自我管理意識。

三、結(jié)束語

為了更好地測評學習效果，我們利用“超星學習通”的大數(shù)據(jù)分析功能，收集班級學生信息，對比同學們的學習時間、代碼量、專業(yè)技能。數(shù)據(jù)表明，采用翻轉(zhuǎn)課堂的教學模式和面向?qū)嶋H、超大量的項目實踐給學生帶來了明顯的變化，不但讓基礎(chǔ)好能力強的學生如虎添翼，而且讓基礎(chǔ)一般的學生也從中受益，能力得到顯著提升。

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

參考文獻

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