基于TPACK的《軟件工程》課程教學(xué)設(shè)計(jì)

摘 要：針對醫(yī)學(xué)院?！盾浖こ獭氛n程教學(xué)存在缺乏工程體驗(yàn)、缺乏業(yè)務(wù)背景、學(xué)習(xí)積極性不高等問題，探討如何利用“互聯(lián)網(wǎng)+”為代表的現(xiàn)代信息技術(shù)，在TPACK理念指導(dǎo)下重構(gòu)《軟件工程》課程。從學(xué)科教學(xué)法知識(shí)（PCK）、整合技術(shù)的學(xué)科內(nèi)容（TCK）、整合技術(shù)的教學(xué)法知識(shí)（TPK）、形成性評價(jià)體系等方面進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)并應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐。實(shí)踐表明，TPACK理念可以有效促進(jìn)教師使用不同的信息技術(shù)提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，補(bǔ)充課堂教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)，取得了較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：“互聯(lián)網(wǎng)+”;教學(xué)設(shè)計(jì);TPACK;軟件工程

DOI：10. 11907/rjdk. 182662 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

中圖分類號(hào)：G434文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-7800（2019）007-0218-03

The Teaching Design and Practice of Software Engineering Based on TPACK

SHU Jian-hua

（School of Medical Information Engineering， Anhui University of Chinese Medicine， Hefei 230012，China）

Abstract：In order to solve the problems of lack of engineering experience， business background and enthusiasm in the course of software engineering teaching in medical colleges， this paper discusses how to use of the modern information technology represented by "Internet +" and reconstruct the course of software engineering under the guidance of TPACK concept， mainly from the subject that the pedagogical and content knowledge（PCK）， the content knowledge of integrated technology（TCK）， pedagogical knowledge of integrated technology （TPK） and the formative evaluation system， etc. It is applied in teaching practice， and good teaching effect has been achieved. The practice shows that the concept of TPACK can effectively promote teachers to use different information technologies to improve students' learning enthusiasm and complement the practice of classroom teaching.

Key Words： "Internet +"; teaching design; TPACK; Software Engineering

基金項(xiàng)目：安徽中醫(yī)藥大學(xué)校級教研重點(diǎn)項(xiàng)目（2017xjjy_zd012）

作者簡介：束建華（1981-），女，碩士，安徽中醫(yī)藥大學(xué)醫(yī)藥信息工程學(xué)院副教授，研究方向?yàn)橹嗅t(yī)藥信息化、大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)挖掘。

0 引言

醫(yī)學(xué)高等院校信息相關(guān)專業(yè)開設(shè)《軟件工程》課程的目的是：培養(yǎng)學(xué)生具有扎實(shí)的軟件開發(fā)專業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)，具有運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)處理醫(yī)學(xué)信息及醫(yī)藥軟件開發(fā)能力。該課程在大三下學(xué)期開設(shè)，這時(shí)學(xué)生已有一定的C、VB程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫等專業(yè)基礎(chǔ)，能完成小規(guī)模軟件開發(fā)。但是，學(xué)生對于較大規(guī)模的軟件開發(fā)或市場軟件開發(fā)流程還不是很明確，缺乏工程體驗(yàn)、缺乏業(yè)務(wù)背景。針對這些問題，急需重構(gòu)課程以提高教學(xué)質(zhì)量。

《軟件工程》課程改革主要內(nèi)容及問題有：①案例教學(xué)、工程化教學(xué)[1-2]，突出軟件工程的實(shí)踐性，使學(xué)生具備一定的項(xiàng)目開發(fā)能力。但因課時(shí)有限，理論和實(shí)踐很難深入;②微課、MOOC、翻轉(zhuǎn)課堂等與傳統(tǒng)教學(xué)結(jié)合的教學(xué)模式[3-7]，但存在不適應(yīng)教學(xué)目標(biāo)、沒有結(jié)合傳統(tǒng)課堂對教學(xué)進(jìn)行重構(gòu)等問題;③互聯(lián)網(wǎng)+環(huán)境教學(xué)[8-9]，從互聯(lián)網(wǎng)+競賽引導(dǎo)、互聯(lián)網(wǎng)+實(shí)踐教學(xué)方面討論，有一定的借鑒意義，但只適合部分教學(xué)環(huán)節(jié)。

本文采用線上與線下相結(jié)合的教學(xué)模式，充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)+優(yōu)勢，并引入案例教學(xué)和在線教學(xué)視頻資料等，針對自身資源和教學(xué)目標(biāo)，重新設(shè)計(jì)和規(guī)劃，以TPACK理念為指導(dǎo)，從學(xué)生如何學(xué)角度設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)、教學(xué)活動(dòng)、拓展應(yīng)用等，重構(gòu)課程教學(xué)設(shè)計(jì)，提高教學(xué)創(chuàng)新與實(shí)踐能力。

1 互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)

互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)的核心依然是教師如何教學(xué)生如何學(xué)的問題?；ヂ?lián)網(wǎng)+教學(xué)與傳統(tǒng)課堂比較如表1所示。

表1 傳統(tǒng)課堂和互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代特征比較

為適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代環(huán)境，傳統(tǒng)課堂必須在形式和內(nèi)容上進(jìn)行改革。

（1）互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代教學(xué)設(shè)計(jì)特點(diǎn)。互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)已融入人們的生活和學(xué)習(xí)中，開放教育資源日益豐富，很多教學(xué)設(shè)計(jì)突出情景再現(xiàn)、真實(shí)案例、翻轉(zhuǎn)課堂、混合式學(xué)習(xí)、實(shí)時(shí)教學(xué)，在此背景下充分利用在線優(yōu)質(zhì)資源和服務(wù)，支持學(xué)習(xí)者完成線上線下學(xué)習(xí)和課內(nèi)外教學(xué)活動(dòng)，已成為教學(xué)設(shè)計(jì)的核心之一[10-11]。

（2）互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代輔助教學(xué)的技術(shù)手段。QQ、微信、E-mail等為人們提供了交流平臺(tái)，微信群、微信公眾號(hào)、訂閱號(hào)成為知識(shí)獲取、碎片化學(xué)習(xí)、技術(shù)交流的主要平臺(tái)[12]。中國大學(xué)MOOC、精品課程網(wǎng)站、好大學(xué)在線、網(wǎng)易公開課等為在線教學(xué)提供高質(zhì)量素材來源，超星學(xué)習(xí)通、雨課堂、藍(lán)墨云班課等，給線上線下結(jié)合的教學(xué)模式提供了平臺(tái)支持。

2 TPACK模型

整合技術(shù)的學(xué)科教學(xué)知識(shí)（TPACK，Technological Pedagogical and Content Knowledge）模型由美國Koehler和Mishra于2005年提出，該模型是在Shulman的學(xué)科教學(xué)知識(shí)（PCK，Pedagogical and Content Knowledge）基礎(chǔ)上提出的一種新的信息化教學(xué)指導(dǎo)模型 [13-14]。TPACK可有效指導(dǎo)教師信息技術(shù)與學(xué)科融合能力發(fā)展，基于現(xiàn)代信息技術(shù)環(huán)境進(jìn)行教學(xué)創(chuàng)新和實(shí)踐是信息化教學(xué)的必備能力，TPACK模式的基本框架如圖1所示。

圖1 TPACK模型

教師首先要有扎實(shí)的學(xué)科知識(shí)，其次需要掌握一定的教學(xué)方法。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，教師除了需要具備一般的教學(xué)能力外，還必須具備技術(shù)知識(shí)，基于技術(shù)對學(xué)科內(nèi)容進(jìn)行重新表征，對教學(xué)方式方法與過程重新建構(gòu)，整合學(xué)科內(nèi)容TCK ，整合教學(xué)法知識(shí)TPK，最后把PCK、 TCK、TPK整合在一起組成TPACK。TPACK可以有效指導(dǎo)教師信息技術(shù)與學(xué)科知識(shí)融合能力。基于TPACK的信息化教學(xué)，技術(shù)是支撐，需要基于技術(shù)對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重新表征，對教學(xué)策略、方式方法、教學(xué)活動(dòng)過程、教學(xué)評價(jià)等全部進(jìn)行重構(gòu)。教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)目標(biāo)是便于學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)、激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、幫助理解課程重難點(diǎn)。

TPACK模型已經(jīng)廣泛應(yīng)用于教師職前培訓(xùn)、英語、數(shù)學(xué)等教學(xué)中[15-17]，基于TPACK的線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式[18-21]研究表明，互聯(lián)網(wǎng)+環(huán)境下基于TPACK的教學(xué)重構(gòu)設(shè)計(jì)是教師發(fā)展信息化教學(xué)能力的重點(diǎn)。

3 教學(xué)設(shè)計(jì)

3.1 學(xué)科教學(xué)法知識(shí)（PCK）設(shè)計(jì)

《軟件工程》課程培養(yǎng)目標(biāo)：①知識(shí)目標(biāo) ：掌握軟件工程基本概念、基本原理、常用軟件建模和項(xiàng)目管理方法及工具等。通過該課程教授，學(xué)生應(yīng)具備軟件工程基礎(chǔ)理論知識(shí)體系;②能力目標(biāo)：在軟件工程基礎(chǔ)理論指導(dǎo)下開發(fā)與維護(hù)軟件項(xiàng)目的能力、編寫規(guī)范的技術(shù)文檔能力、解決實(shí)際問題的能力和團(tuán)隊(duì)溝通協(xié)作能力;③素質(zhì)目標(biāo)：職業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)和專業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)，對軟件開發(fā)領(lǐng)域各崗位的職業(yè)要求、團(tuán)隊(duì)協(xié)作重要性等進(jìn)行培養(yǎng)，對軟件開發(fā)關(guān)鍵過程的總體思路、關(guān)鍵技術(shù)、常用工具的熟練掌握，常見問題的解決思路和進(jìn)一步學(xué)習(xí)方向的指引。

為達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)，采用項(xiàng)目引導(dǎo)和分級目標(biāo)考核的教學(xué)模式。針對醫(yī)學(xué)類院校，案例選擇醫(yī)院管理系統(tǒng)，學(xué)生不僅可以學(xué)習(xí)軟件開發(fā)知識(shí)，還可以了解醫(yī)院信息化及醫(yī)院管理相關(guān)知識(shí)和流程，能勝任醫(yī)學(xué)相關(guān)信息崗位工作;另外分級目標(biāo)考核使得學(xué)生各顯身手，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和協(xié)作能力。

以項(xiàng)目開發(fā)為例講解教學(xué)內(nèi)容，設(shè)置項(xiàng)目開發(fā)情景。項(xiàng)目1情景分為：①項(xiàng)目準(zhǔn)備（第一章 軟件工程概論）;②集成項(xiàng)目管理（第十三章 軟件項(xiàng)目管理）;③客戶需求調(diào)研及分析（第二、三、十章的可行性分析、需求分析、面向?qū)ο蠓治觯?④軟件設(shè)計(jì)（第五、六、十一章的總體設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)）;⑤軟件實(shí)施（第七章：編碼與測試）;⑥軟件發(fā)布（第八章：軟件維護(hù)及補(bǔ)充內(nèi)容）。

實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)時(shí)，以小組為單位自選題目，以項(xiàng)目準(zhǔn)備、項(xiàng)目啟動(dòng)、需求調(diào)研與分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編碼、測試、項(xiàng)目部署、維護(hù)的思路設(shè)計(jì)一個(gè)軟件系統(tǒng)，根據(jù)學(xué)生興趣和未來去向分配任務(wù)，如準(zhǔn)備從事軟件開發(fā)的同學(xué)可擔(dān)任組長，熟悉所有開發(fā)過程和文檔編寫任務(wù);而準(zhǔn)備考研進(jìn)一步深造的同學(xué)則側(cè)重新技術(shù)、新方法及算法分析等學(xué)習(xí)和運(yùn)用;不準(zhǔn)備從事軟件相關(guān)工作的同學(xué)則側(cè)重文檔編寫、軟件開發(fā)工程化和規(guī)范化意識(shí)培養(yǎng)等。每種任務(wù)按分級目標(biāo)考核，發(fā)揮各自特長。

3.2 學(xué)科內(nèi)容（TCK）設(shè)計(jì)

制定自主學(xué)習(xí)任務(wù)單、教學(xué)設(shè)計(jì)文案、講稿、教案等，并進(jìn)行線上學(xué)習(xí)資源開發(fā)與收集。學(xué)生根據(jù)自主學(xué)習(xí)任務(wù)清單和資源列表進(jìn)行課前自學(xué)和討論，教師根據(jù)反饋的問題進(jìn)行課堂互動(dòng)，解決學(xué)習(xí)中的問題和重難點(diǎn)，課后根據(jù)復(fù)習(xí)要求和拓展資料完成相關(guān)知識(shí)的拓展學(xué)習(xí)。

在課前發(fā)送預(yù)習(xí)提示、自主學(xué)習(xí)任務(wù)單及學(xué)習(xí)資源，學(xué)生提前學(xué)習(xí)任務(wù)單中的相關(guān)知識(shí)，完成簡單的問題，達(dá)到課程的知識(shí)目標(biāo);課堂采用小組討論、應(yīng)用實(shí)踐等方式，進(jìn)一步加深對基礎(chǔ)知識(shí)的理解并掌握應(yīng)用要點(diǎn)。課后發(fā)送知識(shí)要點(diǎn)復(fù)習(xí)和實(shí)際案例分析任務(wù)，并提供拓展學(xué)習(xí)指南，進(jìn)一步鞏固和應(yīng)用所學(xué)知識(shí)。學(xué)生在自主學(xué)習(xí)過程中可以與教師實(shí)時(shí)溝通，與小組成員討論，加強(qiáng)師生和生生溝通，增強(qiáng)學(xué)習(xí)動(dòng)力。

例如：數(shù)據(jù)流圖（DFD）的理解與運(yùn)用。課前根據(jù)要求完成數(shù)據(jù)流圖基本概念、圖形的主要要素、書中案例的基本設(shè)計(jì)思路等學(xué)習(xí)，給出幾個(gè)真實(shí)案例供學(xué)生參考。讓學(xué)生分組設(shè)計(jì)出DFD圖，課堂上先分組展示，討論分析各組存在的問題，教師強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)中常見的錯(cuò)誤及改正方法。課后進(jìn)一步完善各組的DFD圖，并針對易錯(cuò)知識(shí)設(shè)置幾個(gè)題目供學(xué)生加強(qiáng)理解和記憶。

3.3 教學(xué)法知識(shí)（TPK）設(shè)計(jì)

對于整合技術(shù)的教學(xué)法知識(shí)（TPK）而言，需要針對信息技術(shù)教學(xué)活動(dòng)，重構(gòu)教學(xué)策略、教學(xué)方式及學(xué)習(xí)評價(jià)等。課堂教學(xué)依然是現(xiàn)代教育的主要陣地，課堂教學(xué)環(huán)節(jié)具備實(shí)時(shí)互動(dòng)引導(dǎo)、即時(shí)反饋、突出重難點(diǎn)解析等優(yōu)點(diǎn)，而在線教育具備隨時(shí)隨地自主學(xué)習(xí)、生生和師生互動(dòng)、問題即時(shí)響應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式更有利于學(xué)習(xí) [18]。這種模式符合學(xué)習(xí)認(rèn)知規(guī)律，能提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，更有效地因材施教。

《軟件設(shè)計(jì)》課程教學(xué)依然以傳統(tǒng)教學(xué)方式為主，主要采用學(xué)習(xí)通、雨課堂等軟件提供資料和交互平臺(tái)，完成線上輔助教學(xué)。針對在線輔助教學(xué)模式，教師必須重新設(shè)計(jì)教學(xué)方法，提前針對課堂教學(xué)，精心設(shè)計(jì)自主學(xué)習(xí)任務(wù)，提供有效的學(xué)習(xí)資料、案例或問題引導(dǎo)。課堂活動(dòng)的提前預(yù)報(bào)，課后總結(jié)重難點(diǎn)知識(shí)，進(jìn)一步拓展知識(shí)方向，以微信等形式發(fā)給學(xué)生。線上線下相結(jié)合的教學(xué)方法設(shè)計(jì)如表2所示。