成果導(dǎo)向（OBE）下軟件工程專業(yè)實驗課程教學(xué)改革研究

付曉琳 湯淼 劉鋼

摘 要：為培養(yǎng)具有競爭力、符合社會和企業(yè)需要的軟件工程專業(yè)應(yīng)用型人才，在工程教育認(rèn)證背景下，以軟件工程專業(yè)學(xué)生為實施對象，將成果導(dǎo)向（OBE）教學(xué)模式引入到軟件工程專業(yè)實驗課程教學(xué)改革中。介紹了OBE及其實施流程，給出基于OBE的軟件工程專業(yè)實驗課程教學(xué)改革步驟，并詳解每個步驟。以學(xué)生為中心設(shè)計實驗課程內(nèi)容，以學(xué)生學(xué)習(xí)效果為導(dǎo)向制定實驗課程教學(xué)目標(biāo)和實驗課程考核方式，實行立體化實驗教學(xué)，持續(xù)改進(jìn)實驗教學(xué)。實踐證明，通過教學(xué)改革，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣并提升了學(xué)生實踐創(chuàng)新能力，教育教學(xué)質(zhì)量得到全面提高。

關(guān)鍵詞：OBE；工程認(rèn)證；軟件工程；實驗教學(xué)改革

DOIDOI：10.11907/rjdk.182176

中圖分類號：G434

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-7800（2018）010-0216-04

英文摘要Abstract：In order to cultivate the application-oriented talents of software engineering who are competitive and meet the needs of society and enterprises， OBE teaching model is introduced to the experiment course of software engineering majors in view of the implementation object of software engineering students based on Engineering Education Accreditation. By summarizing the OBE and its implementation process， the reform steps of software engineering experiment course based on OBE are given， and each step is explained in detail. Taking the students as the center to design the content of the experiment course and the students′ learning effect as the guidance， we formulate the teaching objective and the examination method of the experiment course， carry out the three-dimensional experiment teaching and improve the experiment teaching. Practice has proved that through teaching reform， it is helpful to stimulate students′ interest in learning， enhance their practical and innovative ability and thus improves the quality of the education and teaching.

英文關(guān)鍵詞Key Words：OBE； Engineering Education Accreditation； software engineering； experiment teaching reform

0 引言

軟件工程專業(yè)是近年來的熱門專業(yè)，已被列入教育部公布的可認(rèn)證專業(yè)名錄。軟件企業(yè)急需大量軟件人才，而每年大批軟件工程專業(yè)畢業(yè)生卻找不到滿意的工作，造成了“人才荒”和“就業(yè)難”局面。示范性軟件學(xué)院建設(shè)工作辦公室副主任、北京交通大學(xué)軟件學(xué)院院長盧葦[1]表示，要想培養(yǎng)合格的軟件人才，課程設(shè)置必須跟上技術(shù)的舞步，跟上產(chǎn)業(yè)的舞步，跟上世界的舞步，這一切都需要相對靈活的政策。

軟件工程專業(yè)是一個實踐性很強(qiáng)的專業(yè)，實驗課程教學(xué)尤為重要。近年來，軟件工程專業(yè)實驗實踐教學(xué)改革也被越來越多地提出。文獻(xiàn)[2]分析了實驗教學(xué)過程問題，提出提高應(yīng)用型本科軟件工程專業(yè)實驗教學(xué)質(zhì)量的措施。文獻(xiàn)[3]提出了以應(yīng)用能力培養(yǎng)為核心，探索實踐“三合一”實踐教學(xué)體系，并不斷完善實踐教學(xué)體系， 保障實踐教學(xué)質(zhì)量。文獻(xiàn)[4]對軟件工程專業(yè)實驗實踐教學(xué)現(xiàn)狀和社會需求進(jìn)行了調(diào)研，對應(yīng)用型本科軟件工程專業(yè)的實踐教學(xué)方案進(jìn)行了整體規(guī)劃和設(shè)計， 對實踐教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法改革進(jìn)行了實踐和研究。文獻(xiàn)[5]提出理論與實踐教學(xué)應(yīng)交叉螺旋進(jìn)行，基于“任務(wù)驅(qū)動”的線上和線下實驗教學(xué)實施，漸進(jìn)式實踐內(nèi)容體系方案設(shè)計，以及建立可量化的實踐教學(xué)質(zhì)量保障機(jī)制。文獻(xiàn)[6]提出將CIDO教育模式應(yīng)用到軟件工程專業(yè)工程實踐類課程教學(xué)中， 詳細(xì)介紹了基于CDIO的工程實踐類課程培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的制訂、課程體系的構(gòu)建、課程教學(xué)內(nèi)容和實施、考核方式。諸多教學(xué)研究者提出了軟件工程專業(yè)實驗實踐教學(xué)改革方法，也有部分研究者針對軟件工程專業(yè)某門實驗課程進(jìn)行了基于OBE的改革探究，但是少有研究者針對基于OBE的軟件工程專業(yè)實驗課程進(jìn)行大體系的教學(xué)改革探究。

筆者所在學(xué)院軟件工程專業(yè)近幾年按照院系評估要求自查，總結(jié)了本專業(yè)在實驗課程教學(xué)過程中存在的一些問題：①面對軟件領(lǐng)域知識更新快、新技術(shù)層出不窮的境況，學(xué)生缺乏主動學(xué)習(xí)的熱情，依賴性強(qiáng)，學(xué)習(xí)模式功利化；②軟件行業(yè)雖然急需畢業(yè)生，畢業(yè)生也能找到相關(guān)崗位，但軟件行業(yè)骨干和領(lǐng)軍人才仍然匱乏；③師資隊伍中博士比例雖然逐年提高，但教師對實驗教學(xué)的投入明顯不夠，對自己所授實驗課程與人才培養(yǎng)的關(guān)系也很少去關(guān)注。學(xué)院計算機(jī)與信息技術(shù)實驗教學(xué)是省級實驗教學(xué)示范中心，承擔(dān)軟件工程專業(yè)實驗課程教學(xué)工作。在工程教育認(rèn)證背景下，實驗中心以軟件工程專業(yè)學(xué)生為實施對象，將OBE教學(xué)模式引入到軟件工程專業(yè)實驗課程教學(xué)中。本文通過概述OBE工程教育模式及其實施流程，給出基于OBE的軟件工程專業(yè)實驗課程教學(xué)改革步驟，并詳解其中的每個步驟。

1 成果導(dǎo)向工程教育模式

成果導(dǎo)向的教育模式（Outcome - based Education，縮寫為OBE）于20世紀(jì)80年代在美國興起，80年代到90年代，OBE在美國教育界是一個十分流行的術(shù)語[7]。美國學(xué)者Spady William G在《基于產(chǎn)出的教育模式：爭議與答案》一書中對“成果導(dǎo)向的教育”定義如下：“清楚地關(guān)注和組織教育系統(tǒng)中的每件事，使之圍繞著一個根本的目標(biāo)，以確保所有學(xué)生在未來生活中能夠獲得成功[8-9]?！?/p>

OBE是以成果為導(dǎo)向組織、實施和評價教育的教育模式。OBE模式適應(yīng)了社會，特別是企業(yè)界對人才的需求，即學(xué)生的技能與能力以可觀察、可測量以及可應(yīng)用的模式呈現(xiàn)[10] 。OBE模式在我國主要應(yīng)用于工程教育中。2013年我國成為《華盛頓協(xié)議》的第21個預(yù)備會員國，工程教育認(rèn)證工作在全國推進(jìn)。2016年6月2日國際工程聯(lián)盟大會“華盛頓協(xié)議”全會全票通過了中國的轉(zhuǎn)正申請，中國成為第18個“華盛頓協(xié)議”正式成員，這標(biāo)志著我國工程教育質(zhì)量得到國際認(rèn)可，工程教育國際化邁出重要步伐。以O(shè)BE理念推動工程教育改革，提高工程人才培養(yǎng)質(zhì)量成為國內(nèi)地方工科院校廣泛關(guān)注的焦點[11]。在工程教育中，課程教學(xué)設(shè)計是實現(xiàn)工程教育的基礎(chǔ)，基于 OBE 工程教育理念的課程體系、教學(xué)設(shè)計是實現(xiàn)OBE工程教育的關(guān)鍵要素[12]。

與傳統(tǒng)教學(xué)模式不同，在OBE理念下教師更關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)成效[13]。OBE強(qiáng)調(diào)解決如下4個問題[14]：①學(xué)生取得的學(xué)習(xí)成果是什么？②為什么要讓學(xué)生取得這樣的學(xué)習(xí)效果？③如何有效地幫助學(xué)生取得這些學(xué)習(xí)成果？④如何知道學(xué)生已經(jīng)取得了這些學(xué)習(xí)成果？

OBE側(cè)重學(xué)生對學(xué)習(xí)知識的理解、掌握和運用能力，不再強(qiáng)調(diào)教師教了什么。OBE教育模式實現(xiàn)了教育范式由“內(nèi)容導(dǎo)向”向“成果導(dǎo)向”的轉(zhuǎn)變，教學(xué)目標(biāo)（學(xué)生預(yù)期成果，Outcome）先于教學(xué)內(nèi)容而存在，課程設(shè)置、教學(xué)手段、學(xué)生管理等都要圍繞預(yù)期成果展開。OBE沒有提出對特定教學(xué)方式的要求，只對學(xué)生最后的學(xué)習(xí)成果提出要求。

我國工程教育專業(yè)認(rèn)證協(xié)會頒布的《工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)（2014）》也充分體現(xiàn)了OBE理念，強(qiáng)調(diào)工程教育專業(yè)要實施成果導(dǎo)向教育，要求接受認(rèn)證的專業(yè)必須明確學(xué)習(xí)成果（畢業(yè)要求），按畢業(yè)要求安排教學(xué)活動，對畢業(yè)要求的達(dá)成情況進(jìn)行評價。這是實施成果導(dǎo)向教育的關(guān)鍵。前兩項取決于教學(xué)設(shè)計，后一方面有賴于教學(xué)評價[15]。

2 實驗課程教學(xué)改革

基于OBE的軟件工程專業(yè)實驗課程教學(xué)改革步驟如下：①軟件工程專業(yè)實驗課程教學(xué)目標(biāo)調(diào)整；②軟件工程專業(yè)實驗課程體系構(gòu)建；③軟件工程專業(yè)實驗課程教學(xué)形式改革；④軟件工程專業(yè)實驗課程考核辦法及評價反饋機(jī)制建立。改革步驟如圖1所示。

2.1 實驗教學(xué)目標(biāo)調(diào)整

工程教育認(rèn)證強(qiáng)調(diào)，培養(yǎng)目標(biāo)是全體合格畢業(yè)生要達(dá)到的目標(biāo)，不是對優(yōu)秀生的期望和口號，是教學(xué)工作的尺子。CDIO認(rèn)為，應(yīng)用型工程教育主要有4類利益相關(guān)者：學(xué)生及家長、企業(yè)、教師和社會。專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求的確定依賴于對所有利益相關(guān)者需求的全面分析和調(diào)查。參照《中國工程教育認(rèn)證》通用標(biāo)準(zhǔn)中對畢業(yè)生的12條要求，基于對學(xué)生及家長、教師、校友、IT企業(yè)等利益相關(guān)者調(diào)查，了解新技術(shù)和開發(fā)平臺應(yīng)用情況和未來幾年區(qū)域經(jīng)濟(jì)或產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對畢業(yè)生需求的影響情況等，結(jié)合CCC2002[16]、SE2004[17]、SWEBOK[18]、SEEK[19]以及學(xué)校定位，得到軟件工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)。首先，符合

《中國工程教育認(rèn)證》通用標(biāo)準(zhǔn)中對畢業(yè)生的12條要求；其次，確定對本專業(yè)實驗教學(xué)的具體目標(biāo)要求；然后，圍繞預(yù)期畢業(yè)要求能力逆向設(shè)計各門實驗課程，明確各門實驗課程對實現(xiàn)預(yù)期畢業(yè)要求能力的貢獻(xiàn)及程度。將畢業(yè)要求概念性的表述轉(zhuǎn)換成可判斷的指標(biāo)點。軟件工程專業(yè)實驗教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求（培養(yǎng)規(guī)格）形成匹配矩陣，矩陣中“行”代表軟件工程專業(yè)實驗教學(xué)目標(biāo)，“列”代表12項畢業(yè)要求（培養(yǎng)規(guī)格），12項畢業(yè)要求根據(jù)軟件工程專業(yè)實驗教學(xué)目標(biāo)分解成二級指標(biāo)和三級指標(biāo)，實驗教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求的二三級指標(biāo)若有對應(yīng)關(guān)系就做標(biāo)識“（√）”。

2.2 實驗課程體系構(gòu)建

圍繞調(diào)整后的實驗教學(xué)目標(biāo)調(diào)整，逆向設(shè)計各門實驗課程教學(xué)內(nèi)容，明確各門實驗課程對于實驗教學(xué)目標(biāo)的貢獻(xiàn)程度，實現(xiàn)一體化培養(yǎng)。平行設(shè)置基礎(chǔ)實驗課和專業(yè)實驗課，交叉推進(jìn)實踐課，以軟件工程項目驅(qū)動教學(xué)，實現(xiàn)傳統(tǒng)知識傳授向能力培養(yǎng)的轉(zhuǎn)變。實驗課程設(shè)置和教學(xué)內(nèi)容從調(diào)整后的實驗教學(xué)目標(biāo)逆向設(shè)計，實驗教師教學(xué)的出發(fā)點不是想要教什么，而是要達(dá)成預(yù)期成果（Outcome）需要什么。逆向設(shè)計要掌握兩個原則：首先從學(xué)生預(yù)期成果（Outcome）反推，不斷增加實驗課程難度，引導(dǎo)學(xué)生達(dá)成預(yù)期成果（Outcome）；其次聚焦于重要、基礎(chǔ)、核心的預(yù)期成果（Outcome），排除可有可無的實驗課程或以更重要的實驗課程取代，有效協(xié)助學(xué)生學(xué)習(xí)。

實驗課程體系構(gòu)建對達(dá)成學(xué)生的學(xué)習(xí)成果起著重要作用，而代表學(xué)生學(xué)習(xí)成果的能力目標(biāo)與實驗課程體系結(jié)構(gòu)存在映射關(guān)系。也就是說，能力目標(biāo)中的每一種能力要有明確的實驗課程支撐，反之實驗課程體系的每門課程要對實現(xiàn)能力目標(biāo)有確定的貢獻(xiàn)。軟件工程專業(yè)實驗課程與預(yù)期成果（Outcome）可以形成匹配，根據(jù)Bloom學(xué)習(xí)目標(biāo)分類法確定“掌握程度”，以L＼-1（最低）L＼-2、L＼-3、L＼-4、L＼-5、L＼-6（最高）表示課程對應(yīng)的知識、能力或素質(zhì)要求程度，無要求則留空，制定CDIO實現(xiàn)矩陣。

畢業(yè)要求可判斷的“每一個”指標(biāo)點對應(yīng)一個或若干個實驗課程，每個實驗課程支持一個或若干個指標(biāo)點的達(dá)成。因此，軟件工程專業(yè)設(shè)置的實驗課程與畢業(yè)要求（培養(yǎng)規(guī)格）也形成匹配矩陣，矩陣中的行代表軟件工程專業(yè)設(shè)置的實驗課程，列代表12項畢業(yè)要求（培養(yǎng)規(guī)格），12項畢業(yè)要求根據(jù)軟件工程專業(yè)分解成二級指標(biāo)和三級指標(biāo)，實驗課程與畢業(yè)要求的二三級指標(biāo)若有對應(yīng)關(guān)系就做標(biāo)識“√”，由此可清晰看出實驗課程的教學(xué)、考核是否體現(xiàn)了所支撐的畢業(yè)要求的達(dá)成度。

2.3 實驗課程教學(xué)形式改革

按照OBE逆向倒推方法，軟件工程專業(yè)的預(yù)期成果最終落實到實驗課程中，確定實驗課程的預(yù)期成果（Outcome）是核心環(huán)節(jié)。教師將畢業(yè)要求可判斷的指標(biāo)點落實到教學(xué)活動中，根據(jù)實驗課程的預(yù)期成果進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，采用豐富多樣的實驗教學(xué)方法，配以師資、教學(xué)設(shè)備等教學(xué)資源，保證學(xué)習(xí)目標(biāo)達(dá)成，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)和主動學(xué)習(xí)。在軟件工程專業(yè)具體實驗課程層面上，質(zhì)量保證與評價作為學(xué)習(xí)結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)。授課教師采用結(jié)合項目、小組問答等多樣化的評價方法，對學(xué)生在該門實驗課程上的實際成果進(jìn)行形成性評價和總結(jié)性評價。下面以“軟件工程實驗”這門實驗課程為例介紹實驗課程的預(yù)期成果及實現(xiàn)策略。

首先，明確“軟件工程實驗”在實現(xiàn)軟件工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)過程中的貢獻(xiàn)度，確定該實驗課程與培養(yǎng)目標(biāo)的聯(lián)系，形成匹配矩陣。實驗課程與每一個培養(yǎng)目標(biāo)的聯(lián)系標(biāo)識為：T（授課）、P（實踐）、M（評估）。據(jù)此，制定“軟件工程實驗”課程清晰可行的實驗教學(xué)目標(biāo)：通過建模實踐掌握軟件工程的基本原理與概念，熟練運用軟件建模工具進(jìn)行軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化分析與設(shè)計建模，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)分析與設(shè)計軟件能力，將大目標(biāo)分解成一個個小目標(biāo)實現(xiàn)。

其次，創(chuàng)新實驗教學(xué)內(nèi)容和實驗教學(xué)方法。實驗教學(xué)活動與畢業(yè)要求（培養(yǎng)規(guī)格）形成匹配矩陣，矩陣中“行”代表軟件工程專業(yè)設(shè)置的實驗課程，“列”代表12項畢業(yè)要求（培養(yǎng)規(guī)格），每一項實驗教學(xué)活動對畢業(yè)要求的貢獻(xiàn)度標(biāo)識為H（高）、M（中）、L（低）。邊講解軟件工程實驗必須具備的理論知識，邊要求學(xué)生分小組用實際軟件項目案例模擬軟件開發(fā)全過程，進(jìn)而完成實驗過程。學(xué)生在理解理論概念的同時將知識應(yīng)用到模擬的軟件項目中。實驗教師采用這種概述講授和探究式實驗相結(jié)合的方式完成實驗教學(xué)內(nèi)容的傳授，對基礎(chǔ)知識概述、實驗、小組問答3部分給予不同的“權(quán)重”（每個指標(biāo)點對應(yīng)項的總權(quán)數(shù)等于1），進(jìn)而達(dá)到預(yù)期實驗教學(xué)目標(biāo)。

再次，為評測“軟件開發(fā)過程”的實際成果，可發(fā)放軟件開發(fā)生命周期掌握程度調(diào)查問卷、軟件工程師職業(yè)素養(yǎng)調(diào)查問卷，根據(jù)軟件開發(fā)過程形成需求分析、概要設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、實現(xiàn)與測試等階段性報告，多角度、多側(cè)面、持續(xù)考察學(xué)生是否達(dá)到該門實驗課程的教學(xué)目標(biāo)。

OBE特別強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)到了什么，重視教學(xué)結(jié)果而不是過程，強(qiáng)調(diào)個性化參與式教學(xué)而不是大眾化灌輸式教學(xué)。按照OBE理念，教師在教學(xué)過程中準(zhǔn)確把握每名學(xué)生的學(xué)習(xí)軌跡，及時把握每個人的目標(biāo)和進(jìn)程，實現(xiàn)工程教育專業(yè)認(rèn)證強(qiáng)調(diào)的教學(xué)工作有效作用在全體學(xué)生身上，并證實在全體學(xué)生身上產(chǎn)生了預(yù)期效果。

2.4 考核辦法及評價反饋機(jī)制構(gòu)建

建立實驗教學(xué)過程質(zhì)量監(jiān)控機(jī)制，并構(gòu)建軟件工程本科教學(xué)質(zhì)量保障系統(tǒng)，對每一個常規(guī)實驗教學(xué)活動進(jìn)行評估，各主要實驗教學(xué)環(huán)節(jié)有明確的質(zhì)量要求，通過實驗教學(xué)環(huán)節(jié)過程監(jiān)控和質(zhì)量評價促進(jìn)畢業(yè)要求的達(dá)成。

實驗課程學(xué)習(xí)成果評價按照前述步驟進(jìn)行，對實驗課程單項實驗、整門實驗課程進(jìn)行形成性評價和總結(jié)性評價，形成課內(nèi)評價循環(huán)。

進(jìn)行畢業(yè)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計以及內(nèi)部工程教育認(rèn)證等校內(nèi)評價循環(huán)。將ACM程序設(shè)計競賽、電子設(shè)計大賽、軟件杯程序設(shè)計大賽等科技競賽和大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目作為校內(nèi)評價的標(biāo)志性成果。

對已畢業(yè)學(xué)生建立畢業(yè)生跟蹤反饋機(jī)制，對培養(yǎng)目標(biāo)是否達(dá)成進(jìn)行定期評價，評價內(nèi)容有《麥肯斯報告》、校友反饋、用人單位反饋等。

評價結(jié)果作為軟件工程專業(yè)持續(xù)改進(jìn)的一部分量化證據(jù)。持續(xù)改進(jìn)的實現(xiàn)有賴于有效的質(zhì)量監(jiān)控與反饋機(jī)制，實驗教師在持續(xù)改進(jìn)中均承擔(dān)責(zé)任，通過評價證明畢業(yè)要求的達(dá)成。

3 結(jié)語

軟件工程專業(yè)實驗課程教學(xué)改革要不斷適應(yīng)社會需求變化，隨時滿足IT企業(yè)的動態(tài)需求。筆者在探索實施OBE過程中，通過深入分析國家社會發(fā)展需要、軟件行業(yè)需求、地方工科院校定位和學(xué)生及家長期望，確定軟件工程人才培養(yǎng)目標(biāo)和實驗課程教學(xué)內(nèi)涵、面向不同階段的能力培養(yǎng)要求，建立了基于OBE的軟件工程專業(yè)實驗課程教學(xué)體系，使學(xué)生基礎(chǔ)知識、專業(yè)技能、創(chuàng)新能力、工程能力和職業(yè)素養(yǎng)得到了全面均衡發(fā)展，畢業(yè)后能成為企業(yè)真正需要的軟件人才。

高校教學(xué)改革是組織持續(xù)創(chuàng)新的過程[20]，因而基于OBE的軟件工程專業(yè)實驗課程教學(xué)改革實踐是一項長期工作，具體做法與措施還需要在實踐應(yīng)用中進(jìn)一步改進(jìn)和完善。

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（責(zé)任編輯：杜能鋼）