基于OBE的軟件工程混合式課堂教學(xué)改革路徑探究

曹陽，潘繼強(qiáng)，曹記東

（陜西理工大學(xué) 數(shù)學(xué)與計算機(jī)科學(xué)學(xué)院，陜西 漢中 723000)

0 引言

成果導(dǎo)向的教育模式(Outcomes-Based Education，OBE)[1]于20 世紀(jì)80 年代在美國興起，其核心是以學(xué)生的學(xué)習(xí)產(chǎn)出驅(qū)動整個教學(xué)過程，學(xué)習(xí)產(chǎn)出從培養(yǎng)目標(biāo)設(shè)定開始，培養(yǎng)目標(biāo)一般是指學(xué)生畢業(yè)5年后預(yù)期解決復(fù)雜工程問題的能力[2-3]；各專業(yè)結(jié)合學(xué)校辦學(xué)理念，依據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)制訂本專業(yè)學(xué)生的畢業(yè)要求[4]；依據(jù)畢業(yè)要求制訂課程體系；依據(jù)課程體系制訂課程的教學(xué)大綱。評價人從課堂教學(xué)開始，通過教學(xué)過程、課程目標(biāo)達(dá)成情況對該課程進(jìn)行產(chǎn)出評價；各專業(yè)綜合分析各門課程的目標(biāo)達(dá)成情況，對學(xué)生的畢業(yè)要求達(dá)成進(jìn)行評價。2015 年中國工程教育認(rèn)證協(xié)會確定了一般性的工程專業(yè)學(xué)生應(yīng)具備的12條畢業(yè)要求，并明確給出工科畢業(yè)生應(yīng)具備的知識、能力和職業(yè)素養(yǎng)等要求[5]。本文分析傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題，基于OBE理念修訂課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化和整合、以學(xué)生為中心改革教學(xué)方法和評價考核，探究SPOC混合式課堂教學(xué)改革路徑。

1 傳統(tǒng)教學(xué)存在的問題

課堂教學(xué)是學(xué)校教學(xué)過程的重要環(huán)節(jié)，教師授課質(zhì)量直接關(guān)系到學(xué)校培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成與人才培養(yǎng)的質(zhì)量。2017 年9 月教育部部長陳寶生在《人民日報》發(fā)文中指出：“深化基礎(chǔ)教育人才培養(yǎng)模式改革，掀起‘課堂革命’，努力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力[6]?！备咝ｉL期以來存在“重科研輕教學(xué)、重結(jié)果輕過程、重課外輕課堂、重理論輕實(shí)踐”等問題，導(dǎo)致教學(xué)方法、教學(xué)形式、評價考核形式單一，教學(xué)過程固化等問題，直接影響教學(xué)質(zhì)量。

軟件工程課程傳統(tǒng)課堂教學(xué)存在的主要問題：1)學(xué)生能力培養(yǎng)缺乏整體規(guī)劃；2) 課程理論性強(qiáng)，課堂以教師講授為主，較為單一枯燥，課堂教學(xué)效果不好；3) 理論與實(shí)踐難以結(jié)合，運(yùn)用所學(xué)理論知識解決實(shí)際問題時無從入手；4) 學(xué)生獨(dú)自完成作業(yè)能力、創(chuàng)新意識、團(tuán)隊合作能力弱；5) 對文檔的編寫缺乏規(guī)范化、工程化的指導(dǎo)；6) 評價體系不合理，期末考核采用一卷式，實(shí)驗(yàn)考核落實(shí)難、驗(yàn)收難，平時考核難以監(jiān)管，形式化嚴(yán)重[7]。

2 修訂課程目標(biāo)，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)

課程目標(biāo)能有效支撐給定畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的達(dá)成。本校計算機(jī)專業(yè)對課程目標(biāo)和畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)間的支撐關(guān)系進(jìn)行修訂的原則：1) 課程目標(biāo)明確、清晰表述，體現(xiàn)對能力達(dá)成的要求；2) 具有明確的課程目標(biāo)對畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的強(qiáng)度支撐；3) 同一個課程目標(biāo)只能支撐一個畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的達(dá)成。修訂后的軟件工程課程目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)之間的支撐關(guān)系如表1所示。

表1 課程目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)之間的支撐關(guān)系

3 明確教學(xué)內(nèi)容，注重能力培養(yǎng)

根據(jù)工程教育認(rèn)證要求，課程內(nèi)容應(yīng)支撐培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求的達(dá)成。課程組教師在備課時必須清楚地知道教學(xué)內(nèi)容、培養(yǎng)目標(biāo)、課程目標(biāo)以及畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)，結(jié)合軟件工程課程自身特點(diǎn)及畢業(yè)要求，教學(xué)內(nèi)容從“軟件定義、軟件需求分析、軟件設(shè)計、軟件開發(fā)、運(yùn)行維護(hù)、軟件項(xiàng)目管理”六個方面支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)和培養(yǎng)學(xué)生的能力，畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)、教學(xué)內(nèi)容、能力培養(yǎng)之間的關(guān)系如圖1所示。

圖1 畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)、教學(xué)內(nèi)容、能力培養(yǎng)之間的關(guān)系

4 基于SPOC混合式課堂教學(xué)

從圖1 可以看出，本課程能力培養(yǎng)偏重將所學(xué)知識和方法應(yīng)用于解決實(shí)際問題，課堂教學(xué)方式、方法、教學(xué)手段直接影響課程能力的培養(yǎng)。如何讓課堂教學(xué)更好地支撐實(shí)際應(yīng)用需求,發(fā)揮教師的引導(dǎo)、啟發(fā)作用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、能動性和創(chuàng)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(wǎng)絡(luò)為載體的“線上”教學(xué)課堂，配合“線下（傳統(tǒng)教學(xué)）”課堂對“線上”課堂翻轉(zhuǎn)[11-12]，實(shí)現(xiàn)混合式課堂教學(xué)目的。重構(gòu)教學(xué)模式、重新劃分教學(xué)環(huán)節(jié)、重新整理教學(xué)資源、重組教學(xué)內(nèi)容、確定教學(xué)形式等，將難點(diǎn)知識、必須由教師引導(dǎo)啟發(fā)的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)放在線下，將教師和學(xué)生之間交流的內(nèi)容、學(xué)生之間協(xié)作完成的內(nèi)容、討論的內(nèi)容、學(xué)生獨(dú)自完成的內(nèi)容等分別部署到線上、線下不同的教學(xué)、學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)中，并針對各環(huán)節(jié)的完成情況進(jìn)行不同形式的評價?；赟POC混合式課堂教學(xué)過程主要由課前、課中、課后三個階段構(gòu)成，教師和學(xué)生在各階段中完成的任務(wù)各自不同，如圖2所示。

圖2 混合式課堂教學(xué)過程

5 教學(xué)實(shí)踐

5.1 教學(xué)組織

本課程完整的教學(xué)組織過程如圖3所示，由教學(xué)前期準(zhǔn)備、SPOC混合式課堂教學(xué)、評價與考核（線上、線下）三部分構(gòu)成，其中SPOC混合式課堂教學(xué)分為線上SPOC課堂和線下課堂，二者教學(xué)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(xué)組織過程

5.1.1 教學(xué)前期準(zhǔn)備

在進(jìn)行混合式課堂教學(xué)前，教師完成教學(xué)設(shè)計、劃分教學(xué)環(huán)節(jié)、確定教學(xué)形式、確定教學(xué)資源、確定教學(xué)環(huán)境、組織教學(xué)內(nèi)容等教學(xué)前期準(zhǔn)備工作。

5.1.2 SPOC混合式課堂教學(xué)

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(xué)內(nèi)容、錄制重難點(diǎn)視頻、設(shè)置目標(biāo)、劃分相關(guān)知識、設(shè)置在線作業(yè)、設(shè)置單元測試、設(shè)置思考題和討論主題等；學(xué)生觀看視頻，根據(jù)設(shè)置目標(biāo)預(yù)習(xí)新知識、記錄難點(diǎn)、完成作業(yè)、整理思考題等，帶著難點(diǎn)、疑惑進(jìn)入線下課堂。②課后，教師批閱作業(yè)、檢查單元測試、點(diǎn)評討論主題，并將結(jié)果反饋給學(xué)生；學(xué)生完成單元測試、修改作業(yè)、做思考題，查看結(jié)果、總結(jié)學(xué)習(xí)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(xué)生及學(xué)生之間互動、互評、相互協(xié)作、解決疑惑，培養(yǎng)創(chuàng)新、團(tuán)隊協(xié)作能力。學(xué)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(diǎn)知識，組織課堂的討論、答疑、課堂總結(jié)，發(fā)揮知識引導(dǎo)者的作用，形成了以學(xué)生為中心的教學(xué)過程。

5.1.3 評價與考核

從線上和線下兩方面對學(xué)生混合式學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行評價與考核[13]，其中線上評價與考核包括：學(xué)習(xí)視頻、單元測試、作業(yè)、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(shí)驗(yàn)完成。

5.2 課堂設(shè)計

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

圖4 軟件工程教學(xué)知識分布

5.3 作業(yè)、單元測試與實(shí)驗(yàn)

作業(yè)：根據(jù)知識劃分設(shè)置6次線上作業(yè)，題型包括客觀題和主觀題，要求學(xué)生在規(guī)定的時間完成并提交，客觀題系統(tǒng)自動批閱，主觀題教師批閱。

單元測試：每個單元根據(jù)知識點(diǎn)設(shè)置測試試題，題型包括客觀題和主觀題，學(xué)生在規(guī)定期限內(nèi)完成提交。

實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱為“學(xué)生成績管理系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)”，實(shí)驗(yàn)學(xué)時8，學(xué)生以小組為單位完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，小組人數(shù)為4～5人，成員間要有明確的分工；實(shí)驗(yàn)驗(yàn)收分為實(shí)驗(yàn)報告和操作演示兩部分，其中報告中必須包含分析、設(shè)計、實(shí)現(xiàn)、測試等主要內(nèi)容，操作演示的同時小組成員進(jìn)行答辯，最終教師根據(jù)操作演示、答辯情況、實(shí)驗(yàn)報告給出實(shí)驗(yàn)成績。

5.4 評價與考核

以“考能力，重過程” 為指導(dǎo)，提出以“能力”考核為中心的過程性考核和終結(jié)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(xué)習(xí)3 分、單元測試10 分、在線作業(yè)10分、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目20分、團(tuán)隊協(xié)作5分、討論2分；終結(jié)性考核占50分?？傇u成績構(gòu)成和各部分主要考核內(nèi)容如表2所示。

表2 總評成績構(gòu)成

6 教學(xué)效果

1) 課堂效率、教學(xué)質(zhì)量明顯提高。采用混合式課堂教學(xué)模式后，學(xué)生先進(jìn)行線下學(xué)習(xí)，帶著疑惑、難點(diǎn)進(jìn)入線下課堂，有準(zhǔn)備地參與課堂的各環(huán)節(jié)，學(xué)生由傳統(tǒng)的被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為主動學(xué)習(xí)，教學(xué)效率、教學(xué)質(zhì)量明顯提高。

2) 綜合能力全面提高。學(xué)生在線下課堂既是學(xué)習(xí)者、提問人，也是問題的答問人，很大程度上提高了學(xué)生的課堂參與度，既激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識，同時也鍛煉了學(xué)生的語言表達(dá)、溝通、協(xié)作、解決問題等綜合能力。

3) 考核成績穩(wěn)步提升。從2020 年、2021 年開始進(jìn)行教學(xué)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?jǐn)?shù)段的占比。2020年是第一次進(jìn)行教學(xué)改革，2021 年是在2020 年教學(xué)改革的基礎(chǔ)上，完善混合式課堂教學(xué)的不足所實(shí)施的第二次教學(xué)改革，根據(jù)課程考核成績對課程目標(biāo)進(jìn)行達(dá)成情況分析，2019、2020、2021 三年都達(dá)成了課程目標(biāo)，2021年課程目標(biāo)的達(dá)成情況明顯好于2019、2020 年，如圖5所示。

圖5 課程目標(biāo)達(dá)成情況對比

表3 考核分?jǐn)?shù)段占比(%)

7 結(jié)束語

軟件工程混合式課堂教學(xué)中線上課堂為學(xué)生提供了學(xué)習(xí)資源，督促學(xué)生課前預(yù)習(xí)、課中討論、課后歸納總結(jié)；線下課堂實(shí)現(xiàn)了師生之間及學(xué)生之間面對面的交流，使學(xué)生學(xué)到的知識得以凝練、提升。經(jīng)過兩年的混合式課堂教學(xué)改革以來，課堂效果明顯改善、教學(xué)質(zhì)量明顯提高、課程目標(biāo)達(dá)成度明顯提高、學(xué)生綜合能力全面提高，說明混合式課堂教學(xué)激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，形成了以學(xué)生為主體的課堂，教學(xué)效果較為理想。