基于MOOC/SPOC的地方高校软件工程课程改革与实践

李 强

（湖南师范大学 数学与计算机科学学院，湖南 长沙 410081）

0 引 言

自2012年以来，大规模开放在线课程（massive open online course，MOOC）的迅速发展深刻影响了全世界的高等教育[1]。随之很快进入了“后MOOC时代”——SPOC（Small Private Online Course，小规模限制性在线课程）[2]。SPOC使用MOOC的平台资源和教学手段，限定课程准入条件和学生人数，针对性更强，专业支持力度更大，可以实现MOOC与学校线下课堂教学的有效融合。MOOC/SPOC将对高等教育的课程教学方法带来根本性的变革[3]。

1 软件工程课程和MOOC实践现状

软件工程课程是软件工程专业的核心必修课程，由于其兼具较强的理论性和实践性，一直都是教学的难点[4]。长期以来，IT用人单位常常抱怨大学毕业生不具备从事软件行业工作的基本技能，认为学生在学校里并没有为将来所从事的软件开发、测试等工作打下坚实的基础。一方面是由于软件工程具有知识面广、理论知识丰富、实践性强的特点；另一方面，目前的教学模式还是以课堂为中心、以教师为中心、以教材为中心，不能适应软件行业迅速发展所带来的对软件人才的需求变化。因此，对软件工程及其相关课程教学进行改革，将是一项十分重要又具有挑战性的工作。

大多数高校开设的软件工程课程通常由软件工程理论教学和软件项目实践两部分构成，实际执行情况是以理论教学为主。从教学结果和学生反馈来看，一方面，大多数学生把软件工程学成了一门死记硬背的课程，花大量的时间去记忆一些抽象的知识点以应付理论考试，导致学生缺乏学习积极性并且丧失从事软件工程相关工作的兴趣；另一方面，软件工程专业的授课教师很多都缺乏软件开发经历，并且较少涉及与软件工程学科相关的科研工作，无法具体指导学生的软件实践。

MOOC/SPOC提供了优质的教学平台、方法和工具。通过MOOC/SPOC课程，可以实现翻转课堂和线上线下混合式教学[5]，从而将以课堂为中心转变为以课下为中心，将以教师为中心转变为以学生自主学习为主，将以教材知识点的期末考试为评价主体转变为以平时实践过程评价结合为主。

中国大学从2013年开始MOOC建设，取得了长足的进步，清华大学、北京大学等高校纷纷推出自己的MOOC平台并上线多门自建课程[6]，然而，MOOC的发展建设也遇到了一些问题。一是课程内容建设成本比较高。一门MOOC课程需要教学设计、录制教学视频、设计并实现随堂测试和自动评分系统、上线运行和维护等大量工作。目前，大多数国内地方高校由于经费缺乏、师资力量不足等原因，无法像国内外的著名大学那样在公共平台开设自己的MOOC/SPOC课程，因此，借鉴使用已有著名MOOC平台提供的共享优质资源为自己的课程教学服务，是大多数地方高校的合理选择。二是MOOC平台缺乏自主控制性。以第三方平台的MOOC课程为主进行教学，必然照搬该课程的固定模式、流程和内容，授课教师无法根据学生实际的学习基础和能力水平及所在学校的教学条件进行课程调整。MOOC具有开放性，为了迎合大量不同层次的学习人员，通常会对艰深知识进行表面化和肤浅化解释。授课教师需要对第三方的MOOC课程进行相应调整，并且需要一个平台来整合MOOC资源和课堂教学，从而提升混合式教学的质量，因此，如何有效使用MOOC中的优质课程资源，将其合理地融入实际教学课程，是目前课程教学改革所面临的重要问题。

2 采用MOOC/SPOC方法的软件工程教学流程设计与实施

本课程采用的MOOC资源是加州大学伯克利分校在edX平台上开设的Engineering Software as a Service（ESaaS）课程[7]，它是全世界最早的软件工程MOOC课程，参与人数众多并广受好评。2013年，基于该课程又提出SPOC理念，将MOOC与学校教学进行有机融合[8]。该课程共有12周内容，每周课程包括若干个短时间的教学视频、随堂测验（quiz）和课后作业（以编程为主，设定提交期限）；平台对学生提交测验和编程作业的正确性进行自动验证并评分。

为了整合MOOC资源和课堂教学，突出软件工程的实践教学，本课程采用国防科学技术大学开发的Trustie平台[9]。Trustie是一个面向高校的开放式协同实践教学平台，高校教师和学生可以借助该平台开展在线协同教学、协同实践、社区协作等活动。另外，通过在Trustie上设置课程仅对课内成员可见、学生使用课程口令加入课程、不同角色具有不同权限等，限定课程的准入条件和参加课程的学生，可以较好地支撑SPOC的实践。通过Trustie这种开放式平台，可以摆脱MOOC平台的完全控制，将MOOC资源和本地课堂教学进行有效融合，提高课程的灵活性和自主性。

本课程基于edX和Trustie平台采用翻转课堂式教学模式，主要过程如下：

（1）教师在Trustie平台上发布教学大纲、教学计划、周教学目标和内容、本周学生线下在edX平台上学习的视频部分、教材内容、通知、相关资源等。

（2）学生根据Trustie平台发布的信息，课下在edX平台上了解每周的教学内容和目标，学习教材内容，观看教学视频，进行随堂测验并检查学习效果。

（3）学生根据自己的学习情况在Trustie平台上提交学习和测验中遇到的问题和难以掌握的内容；教师对这些问题和难点进行收集、归类和统计。

（4）教师在课堂上讲解归纳出的问题和重难点，并和学生一起讨论。在教师的指导下进行教师和学生以及学生和学生之间的互动；教师将互动讨论的内容进行总结和整理后发布在Trustie上，以供学生参考复习，进一步巩固和提高学习成果。

Trustie平台还设有多种方式和手段支持和加强实践人员间的协同合作，如教师、助教和学生使用线上讨论区进行交流，解决学生学习中产生的各类疑问。讨论区具有归档功能，学生可以查询和浏览前面学期的讨论区内容，找到自己需要的资料，避免重复提问，从而提高学习效率。

实践是软件工程课程的重要组成部分，能锻炼学生的动手能力，让学生在“做中学”（learning by doing）模式下掌握实用的软件工程技能。ESaaS课程基于移动互联网和云计算平台，将Ruby on Rails框架作为开发环境，采用敏捷开发方法，是国内外目前比较前沿的软件开发模式。ESaaS课程适合小规模的团队以用户反馈为核心驱动力来迭代开发软件项目，让学生学习掌握版本控制、云平台部署、行为驱动开发、测试驱动开发、结对编程等软件工程的工具、方法和技能，从而具备一定的软件开发水平，以便求职时符合IT企业的技术和管理要求。

本课程提高了过程考核在总考核成绩中的权重，其中过程考核占最终课程成绩的比例不低于40%。过程考核包括：①在规定时间前完成每周的测验和作业；②在课堂上以开发小组为单位积极发言并参与讨论；③以小组为单位对所要完成的软件项目进行讲解和演示，交流实践过程中的经验。

3 教学效果与分析

为了分析实施课程改革的效果，我们分别收集了传统课程和MOOC/SPOC课程的相关数据并进行分析，通过对参与改革课程的学生进行问卷调查，了解他们的想法和学习情况。传统课程的学习人数为54人，MOOC/SPOC课程的学习人数为57人，我们对学生的学习时间、工作量和自我评价进行了对比，见表1。可以看出，学生对MOOC/SPOC课程的兴趣和参与程度明显高于传统课程，所投入的时间和精力也较多。学生编写了更多的代码，在一定程度上锻炼了实践动手能力。

表1 学生对不同软件工程课程的投入对比

为了总结经验，找出不足，我们对参与改革课程的学生进行不记名的书面问卷调查，统计结果见表2。调查表明，学生普遍认为课程教学方法比较新颖，不同于传统的软件工程理论讲述，学生在软件实践中能逐渐对软件工程的基本理论、方法和工具有所理解，并且对后续相关课程和实习帮助较大；大多数学生对课程中涉及的内容持认同态度，认为其能对自己将来从事软件行业工作有所帮助。

此外，学生反映课程学习有一定的难度。一方面，教材和MOOC资源都是英文表述形式，学生在阅读理解上障碍较大；另一方面，项目的编程作业多，学生需要在课后花费大量的时间和精力完成。有些学生在其他先修课程中没有得到足够训练，基础比较薄弱，教师需要循序渐进地对这部分学生进行引导；在项目分组中，将基础较好和基础不好的学生混合搭配。项目初期，由基础好、动手能力强的学生完成主要工作，并指导帮助基础差的学生，这样也可以解决助教严重缺乏的问题，减轻教师的辅导压力。

大多数学生对MOOC/SPOC和翻转课堂感兴趣，学习积极性较高，学习结束后对学习效果也比较满意，但是在课程实施过程中也出现一些问题和不足，需要进行反思和进一步研究。

1）鼓励学生自我学习和管理。

MOOC/SPOC课程将更多的学习控制权交给学生，需要学生在课外做更多的工作。学生除了传统的预习和复习之外，还要观看教学视频、进行线上发言与讨论、完成编程作业等。如果学生不能积极主动配合，那么课程效果就会大打折扣，因此激发学生的学习兴趣和内在的学习动力是课程成功的关键。

首先要培养学生的学习成就感，让他们有信心继续进行课程学习。软件实践项目的难度开始要相对比较低，让学生花费较少的精力就可以实现一个能使用的软件系统，如Ruby on Rails框架可以让学生编写较少的代码就能够运行一个Web应用，展示一些基本页面和功能，从而让学生获得信心和成就感，能够为了实现更多的功能而主动学习和工作。在软件开发中，要注重团队合作，团队中的归属感有助于学生提高积极性，激发学习动力。

表2 MOOC/SPOC软件工程课程问卷调查统计

2）提高教师教学水平。

使用优质的MOOC资源支持本地教学，可以减轻教师的负担。课程实践表明，采用开放式协同教学实践平台，让其作为MOOC资源和课堂教学的黏合剂，是一种较好的解决方案，关键在于教师要具有MOOC资源的整合能力，让MOOC资源能较好地与课堂教学融合，线上线下互为补充。教师要与时俱进，突破固有教学理念、模式和机制的束缚，积极跟进和学习MOOC/SPOC，将传统的以“教”为中心的教学模式逐渐转变为以“学”为中心的教学模式，在教学实践中不断探索传统高校课堂和MOOC的结合方式，把握两者之间的平衡，因此，教师还需不断提升水平从而经受考验。

3）进一步加强交互性，突出个性化学习。

MOOC的特点在于大规模而产生的低成本、易普及和高效率，但是从另一个角度来看，教师需要和成千上万的学生交流，这显然无法实现，因而产生难以实现学生个性化学习的问题。SPOC的出现在一定程度上缓解了这个问题。由于对MOOC资源没有控制权，大多数高校教师无法在公共的MOOC平台上实现SPOC。本课程通过第三方开放式平台来整合MOOC资源以实现SPOC。此外，教师通过开放式平台可以自主开发交互式学习资源。在传统教学模式下，教师一般在批改作业时才会发现学生遇到的学习问题，而学生普遍希望遇到学习困难时能立即获得帮助并克服障碍从而继续学习，因此，作业的自动发布和评分是交互式课程中非常重要的一部分。软件工程的大部分课程作业是编程，教师通常通过手工对编程作业进行评价，教育资源利用率非常低而且出错率高。建立共享的编程资源库和友好的交互环境，可以让教师和助教专注教学本身并且及时发现学生实践中存在的问题，增强教师与学生互动的实时性和准确性。

4 结 语

MOOC/SPOC的普及和广泛应用，为软件工程的教学改革提供了非常好的机遇。教师可以根据本校的实际情况，因地制宜地应用MOOC/SPOC，设计和实施具有自身特色的教学方法，从而优化课堂教学效果，提高教学效率和教学质量。

为深化软件工程专业课程教学改革，湖南师范大学软件工程专业借助著名MOOC平台edX上的Engineering Software as a Service课程资源[4]，以国内的Trustie为在线协作平台[5]，同时结合学校软件工程和软件综合实践课程的自身教学特点，探索如何将MOOC/SPOC资源与线下的课堂教学相结合，对建立新型软件工程课程教学模式和方法进行尝试和实践，取得了一定的成效。由于是初次探索和实施，实践中还存在一些亟待解决的问题和需要改进的地方。针对目前MOOC/SPOC课程的现状和问题，下一步的工作重点是提高课程的交互性、为学生提供个性化学习服务、提升课程内容的自适应性等。此外，MOOC/SPOC课程改革的空间非常广阔，这也将大大地激发教师对课程创新的积极性并促使其不断探索。

[1]何钦铭. 通过MOOC/SPOC课程推动课程教学方法的根本变革[J]. 计算机教育, 2016(1): 10-11.

[2]康叶钦. 在线教育的“后MOOC时代”: SPOC解析[J]. 清华大学教育研究, 2014(1): 85-93.

[3]徐葳, 贾永政, 阿曼多·福克斯, 等. 从MOOC到SPOC：基于加州大学伯克利分校和清华大学MOOC实践的学术对话[J]. 现代远程教育研究, 2014(4): 13-22.

[4]刘强, 陈越, 骆斌, 等. “软件工程”课程教学实施方案[J]. 中国大学教学, 2011(2): 41-44.

[5]何克抗. 从“翻转课堂”的本质看“翻转课堂”在我国的未来发展[J]. 电化教育研究, 2014(7): 5-16.

[6]徐晓飞, 张龙, 奚春雁. 积极应对MOOC浪潮, 推动我国计算机教育改革[J]. 计算机教育, 2016(1): 8-9.

[7]Edx. Agile development using ruby on rails[EB/OL]. [2017-08-20]. https://www.edx.org/course/agile-development-using-ruby-railsuc-berkeleyx-cs169-1x-1.

[8]EECS. Software engineering curriculum technology transfer: Lessons learned from MOOCs and SPOCs[EB/OL]. (2014-03-05)[2017-08-20]. http://www2.eecs.berkeley.edu/Pubs/TechRpts/2014/EECS-2014-17.pdf.

[9]毛新军, 尹刚, 王怀民. 软件工程系列课程实践教学平台Trustie[J]. 计算机教育, 2014(23): 53-56.