基于OBE 的软件工程课程多元混合教学改革探索

马 丽，高敬礼，苗 露

（平顶山学院 计算机学院，河南 平顶山 467000）

0 引言

高校计算机专业课教学大多以教师讲授、传递知识为主，学生课堂参与度低；教学信息反馈片面、滞后；教学、学习和评价等方式单一，不利于激发学生学习积极性、能动性和创造性；不利于培养学生的自学能力、分析与解决复杂工程实践问题等能力。随着信息技术与教育的深度融合，软件工程的教学、学习方式发生了较大改变［1-2］。文献［3］基于学习产出和反向设计课程；文献［4］采用逆向教学设计，从教学目标、教学评价视角系统改革软件工程课程教学流程，但未充分融合线上资源；文献［5］探索了一种线上线下混合教学方法与课程理实教学有机融合的立体化教学模式；文献［6］依托网络学习资源构建了教学实施过程中翻转课堂下的混合教学模式，但缺少课程目标达成评价。鉴于此，本文基于OBE，有机融合优质教育平台资源与传统课堂，以学生为中心，研究适应应用型高校的软件工程课程混合教学模式，探索计算机类课程教学改革新途径。

1 OBE 教育模式

基于学习产出的教育模式（Outcomes-based Education，OBE，也称成果导向教育），指通过学生在教育过程最终所能获得的学习成果设计与实施教学环节，亦称能力导向教育、目标导向教育或需求导向教育，于1981 年提出［7］。OBE 最早出现于美国和澳大利亚的基础教育改革领域，之后应用于工程教育领域，是以预期学习产出为中心组织、实施和评价教育的结构模式［8］。工程教育是我国高等教育体系的重要组成部分，2016 年我国成为“华盛顿协议”正式会员，中国工程教育得到国际认可［9］。

OBE 是工程教育的核心，也是工程教育专业认证贯穿始终的重要标准［10］。OBE 理念基本内涵：根据岗位群设置职业能力，以职业能力为目标反向设置课程内容、以学生为中心实施教学，考核学生目标是否达成，持续改进教学评价。OBE 模式明确教学设计和教学实施的目标是学生通过教育过程最后取得学习成果，即想让学生取得的学习成果是什么、为什么要让学生取得这样的学习成果、如何有效帮助学生取得这些学习成果、如何知道学生已经取得了这些学习成果等［11］。OBE 以实现学生特定学习产出的教育过程推动传统内容驱动、学科导向或投入导向的教育模式改革［12］。OBE 教育模式近年在我国高校工程教育改革中得到应用，符合应用型人才培养目标需求。

2 多元混合教学

混合式教学即将传统教学模式所具有的优势与网络化或数字化教学优势进行有效结合，形成一种线上+线下的教学模式［13］。软件工程课程多元混合教学指线上、线下混合的学习环境；粉笔、黑板、PPT、多媒体等传统教学工具与互联网、多媒体计算机或智能终端设备等混合的教学工具；教室、网络中心、计算机中心、图书馆、宿舍、操场等混合教学场所；课内课外混合的教学时间；传统教材、参考书与网络资料、MOOC、微课等优质教学资源混合的学习资源等，这与OBE 课程教学非常吻合。利用中国大学MOOC 平台自建的课程资源和其他平台资源，基于OBE 理念，充分利用现代信息技术，多平台有机融合传统课堂与线上课堂，构建多元“线上线下”新型混合式教学模式。

3 软件工程课程混合教学改革

课程教学是在教育的目标和规范下，教师根据课程学习目标要求，有计划、有步骤、系统性激发、强化及优化学生进行自主学习的一种活动，使学生达到理解与应用知识、掌握技术技能与发展素质的目的［14］。因此课程体系的合理有效关系到课程最终学习成果的达成。鉴于OBE 教育模式与混合教学吻合且符合应用型人才培养目标需求，因此基于OBE 改革软件工程课程教学。

3.1 基于OBE，制定课程目标

基于OBE 理念，分析国家、社会、行业、产业发展及职场需求，结合学校应用型人才培养定位，确定计算机科学与技术专业培养目标，基于OBE，从知识、能力、素质三方面确定软件工程课程目标。知识目标关注软件工程基础知识和基本原理的理解和掌握；能力目标关注运用软件工程的原理、方法和技术等进行软件项目的分析、设计、专业描述以及管理等工程实践能力；素质目标关注自主学习、沟通合作、职业素养等能力。软件工程课程目标与专业毕业要求的关系如表1 所示。

Table 1 Relationship between software engineering curriculum objectives and professional graduation requirements表1 软件工程课程目标与专业毕业要求的关系

3.2 基于课程目标，设置课程内容

基于课程目标将课程内容按软件开发过程模块化，并将各模块切分为一般性知识、技能型知识、拓展型知识三类，如表2 所示。

Table 2 Contents and objectives of software engineering course表2 《软件工程》课程内容与目标

3.3 基于课程内容，建设线上资源

课程团队积极和东软合作，通过市场调研，依据工作过程，集体研讨各工作任务涉及的知识点、技能点、素质点的对应关系，确定需优化、建设的软件工程课程内容与资源，并集体研讨、确定线上资源交互式自主学习平台需求。从学习者的认知习惯和媒体的使用效果研讨各资源最适合的展现形式，提高课程资源建设实效性。软件工程课程结合不同专业学生基础和就业面向，以“必须、够用”为度，本着“精选、典型”的原则重点挑选典型工作任务学习，以模块划分教学单元，以任务教学，满足多专业不同学生需求。依照教学大纲和软件开发与维护过程中的岗位需求，线上课程资源由3 个模块、12 个知识单元、两个实践项目专题（33 个学习性工作任务）构成，见图1。课程模块间独立性强，学习者可根据需要灵活选择学习内容。课程内容丰富、新颖，主讲教师以情景设置、问题驱动、案例分析等多种方式组织教学，培养学生使用工程化方法高效开发高质量软件以及项目管理能力，培养系统分析师、系统架构师、软件设计师、软件测试师和项目管理人员。

自建的中国大学MOOC 软件工程线上课程资源网址为http：//www.icourse163.org/course/PDSU-1002125020。

Fig.1 Resource structure of software engineering course图1 软件工程课程资源结构

3.4 混合教学方案设计

依托自建的软件工程在线开放课程资源、其他优质课程资源、翻转校园、课程QQ 群等，有机融合线上课程资源与传统课堂混合教学，“工程化”改造软件工程课程。

知识目标培养采用课前线上自主学习（为主）+课中答疑、小组探究、线上线下测试、总结+课后巩固、拓展、线上线下答疑等方式进行，多种教学方法混合使用。教师课前提出明确的学习任务，推送网课视频、案例、相关阅读资料、测试题、讨论题、学习网站等多种教学资源。学生观看视频后，需完成教师推送的测试题和讨论题。期间，可充分利用网络课程平台和课程QQ 群，加强师生、生生间的线上互动，及时解惑课前学习疑难点。课中教师答疑学生线上学习的共性问题，学生小组合作、互助学习，下课前通过翻转校园预设的客观题和简答题测试学生课程目标达成情况。课后学习拓展知识，完成教师布置的作业。

能力目标培养采用课前课程QQ 群小组项目任务作业展示+课中任务作业点评、案例、项目分析、项目计划制定、小组成果展示、讨论、互评+课后线上、线下项目任务实践等方式进行。通过课中单元案例分析、任务实战、课后项目任务实战，运用结构化方法学和面向对象方法学等，按照软件开发工作过程，以小组为单位完成实战项目的需求分析、设计、测试、实现（可结合开发课程）等工作。项目训练选取学生熟悉的实际应用项目；任务设置既有必须完成的能力训练简单任务，又有可选的拓展能力训练挑战性任务。任务一般按照“资料查找和综述撰写，即任务提出和目标确定，课前任务知识自主学习，课中项目计划制定，课中任务方案设计讨论，课中、课后任务实施，课中PPT 展示汇报、评价”5 个阶段实施。制定各任务完成时间节点，督促和约束学生学习行为。针对不同阶段的任务采用适合的教学方法，技能训练阶段以引导式、启发式教学为主；任务计划、方案设计等核心任务实施阶段则以学生为主、师生互动，关键节点评价反馈为主要方法。

素质目标培养以分组的形式讨论、布置任务。课中小组同学面对面讨论，课后线上线下、课内课外互相沟通、互助学习，讨论、协作完成任务，培养自主学习能力和抽象思维能力、评价能力、职业素养等。

3.5 混合教学实施

限于篇幅，仅以结构化方法学的需求分析阶段为例描述。

3.5.1 分析课程教学元素

首先分析需求模块各阶段的目标、活动、材料（教师根据课程内容预先提供资料）、成果（产出）以及考核方式。

目标：区分功能需求和非功能需求（知识目标）。熟悉DFD 的绘制、数据字典描述（知识目标），能应用相关技术工具分析实际项目需求（技能目标、素质目标），编写需求分析文档（技能目标），自主学习和抽象思维培养。

活动：识别功能需求、数据需求、非功能需求。以小组为单位收集整理实战项目功能、数据需求，分层描述功能和数据需求，绘制相应的功能模型和数据模型，编写项目需求规格说明书。

材料：准备单元任务学习单，网课中有关结构化需求的微视频、讨论、测试、拓展资源等，分析功能列表模板。

产出：需求分析功能列表、采用DFD+DD+E-R 等工具描述的项目需求、需求规格说明。

考核：采用评审报告会形式。项目小组汇报，教师和其他小组评审，按权重比例确定课程目标达成度。

3.5.2 混合教学环节及实施案例

软件工程混合教学引入BOPPPS（Bridge-in，引入；Ob⁃jective，学习目标；Pre-test，前测；Participatory learning，参与式学习；Post-assessment，后测；Summary，总结）模式［15］，分“课前自主学习+课中研讨+课后实践”3 个环节实施教学。各环节的主题内容围绕课程的知识（技能）点和实践项目任务开展，3 个环节形成一个闭环。

（1）课前线上自主学习完成需求的层次、获取、分析工具等知识目标学习。课前提前开放中国大学MOOC 平台自建的软件工程课程需求分析资源，依据课程目标制定符合学生能力水平的课前学习单，推送网课对应的需求获取、数据流图、数据字典、实体联系图等微视频、测试、讨论等辅导资源，有效指导学生课前自主学习。学生在自主学习过程中遇到问题可随时在课程平台讨论区或课程QQ 群与老师、学生及时在线讨论交流。依据课程目标设置的网课测试题和讨论题用于检验课前自学效果，有助于教师把握学情合理安排课中教学活动，真正做到以学生为本。

（2）课中多元混合互动技能课堂教学分初、中、末3 个阶段实施。课堂初期公布学生课前线上自主学习轨迹，点评建模典型作业；采用基于问题、讨论等教学方法对学生课前自主学习阶段的疑难点进行答疑。

课堂中期，以案例分析、任务计划、讨论为主。通过复习课前线上自主学习的数据流图相关知识，引入课堂中期技能学习内容。

案例1：建立订货报表系统的需求模型。

教学方法：线上线下混合，以学生为主体、教师为主导

教学过程如下：①教师引导学生结合线上数据流图自主学习知识，分析问题描述中的数据源点或终点、数据存储、处理、数据流等成分并完成表格；②教师引导学生分析系统最原始的输入和最后的输出，绘制问题域顶层数据流图。此过程重点培养学生分析能力和抽象思维能力；③教师引导学生分析问题域中加工、绘制功能级数据流图。此过程重点培养学生分析能力、专业表达能力、抽象与逐步求精思维；④教师引导学生进一步细化数据流图。此过程重点培养学生需求分析专业描述能力和求精思维；⑤结合线上数据字典知识，在教师引导下定义订货报表系统关键数据；⑥课后拓展：思考建模存在的不足并给出改进措施。

案例2：对某礼品售卖APP 进行需求分析。

教学方法：以学生为中心，分组讨论，教师引导，展示需求建模成果，组内互评，教师围绕教学目标点评、总结共性问题和疑难问题，巩固学生知识、技能，形成课程内容的整体性认识和理解。

以“网上商城管理系统”贯穿整个结构化教学模块。结合课前自学的网课知识布置当前项目实践环节需完成的主要工作。各项目组就工作安排及存在的问题进行简要分析，以组为单位，小组之间、师生之间进行探讨，各组明确需求阶段工作任务，修改项目计划。课后撰写项目规格说明书。

课堂后期，一是通过课堂练习“建立银行储蓄系统分析模型”，了解个体学习效果，检验课程目标达成情况，反思和调整教学设计；二是让学生绘制思维导图和KWL 图表，总结、反思所学知识，持续改进；三是布置网络课程作业，推送下节内容和相关资料。

（3）课后学生需小组协作完成课中项目任务实践。以项目任务为载体拓展教学内容，提供适应职业需求、多样性的线上线下学习内容，深化个性化学习结果。若学生对理论知识有疑问，可随时在线观看视频、查阅资料学习。学生课后线下线下学习过程中遇到问题可随时在网络课程平台或课程QQ 群及时进行交流。教师要及时了解学情，下次课中对学生的项目实践提出针对性建议，培养分析、评价等高阶能力。

3.6 课程考核与评价

基于OBE 的软件工程课程考核包括形成性考核、过程考核和终结性考核。考核中注重结合实际项目考核学生的理论水平和专业应用能力。根据课程目标的达成途径以及评价每项课程目标实现的需要，确定相应的考核方式和不同考核方式在每项课程目标评价中所占比例。课程总成绩（100 分）由过程考核成绩（50 分×100%）和终结性考核成绩（100 分×50%）构成。形成性评价主要通过问卷调查形式了解教学过程中的学情以及存在的问题，以便教师及时获得连续反馈，改进教学方法、调整教学策略。过程考核从课前自主学习（主要是线上作业、单元测试、讨论等）、课中课堂表现、课后拓展大作业三方面考核学生的学习态度、基础知识掌握能力、单元知识实践能力、综合运用知识能力、项目管理能力。终结性考核采取小组课程设计报告的方式进行，设计要求紧扣课程目标，检验学生综合应用相关知识能力、问题分析能力、管理能力。混合教学采用前后学生考核结果对比见表3、表4。

Table 3 Examination results of students'software engineering course before mixed teaching表3 采用混合教学前学生软件工程课程考核结果

Table 4 Examination results of students'software engineering course after mixed teaching表4 采用混合教学后学生软件工程课程考核结果

从表3 和表4 数据对比看，采用多元混合教学后学生多方面能力得到提高，学习成绩提升明显，达到课程培养目标。

4 结语

本文探索了多元混合教学模式，围绕软件工程课程目标梳理课程内容与教学重、难点，建设优质在线教学资源；以学生为中心融合线上线下资源，采用多种教学方法与手段重构教学环节，改革教学和学习方式，注重培养学生自主和探究学习习惯，极大提升了学生课堂主动参与度和复杂软件项目分析与设计能力；课程考核采用形成性、过程性、终结性结合的多元方式，使课程目标达成评价更合理。实践证明，OBE 教育模式符合应用型人才培养目标需求。多元混合教学模式明显提高了软件工程课程教学质量，对计算机类课程的混合教学改革有一定的借鉴作用。