設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)模型在《軟件工程》中的構(gòu)建與應(yīng)用實(shí)踐

巫華芳

（贛南師范大學(xué) 數(shù)計(jì)學(xué)院，江西 贛州 341000）

信息技術(shù)及互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，運(yùn)用信息技術(shù)解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)的意識(shí)和能力顯得日益重要。2016 年6 月，我國(guó)教育部頒布的《教育信息化“十三五”規(guī)劃》提出積極推進(jìn)創(chuàng)客教育、STAEM 教育等新的教育模式，積極探索信息技術(shù)在新的教育模式中的應(yīng)用，以提高學(xué)生的信息素養(yǎng)、創(chuàng)新意識(shí)和能力，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才提供了一條有效的途徑[1]?！?016 新媒體聯(lián)盟中國(guó)基礎(chǔ)教育技術(shù)展望：地平線項(xiàng)目區(qū)域報(bào)告》中也指出世界范圍內(nèi)各學(xué)科的學(xué)生通過(guò)實(shí)踐和創(chuàng)造來(lái)學(xué)習(xí)的越來(lái)越多，他們的角色不應(yīng)再是消費(fèi)者，不再簡(jiǎn)單吸收教學(xué)內(nèi)容，而應(yīng)變?yōu)閯?chuàng)造者[2]。探索高校教育教學(xué)模式，如何在現(xiàn)有的教學(xué)條件內(nèi)讓學(xué)生既掌握理論知識(shí)，又促進(jìn)學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題、發(fā)展個(gè)性、培養(yǎng)實(shí)踐能力及創(chuàng)新能力發(fā)展成為教學(xué)關(guān)注點(diǎn)之一。隨著創(chuàng)客教育的提出，設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)在不同的學(xué)科領(lǐng)域的應(yīng)用也逐漸增加，設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)的價(jià)值也突顯出來(lái)，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才提供了一條有效的途徑。

《軟件工程》課程是高校計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)必修課程，是一門(mén)綜合性和實(shí)踐性很強(qiáng)的核心課程，因此改變傳統(tǒng)的重視理論講解、輕實(shí)踐能力培養(yǎng)的教學(xué)方法，探索適合該課程培養(yǎng)目標(biāo)的教學(xué)模式是非常有必要的。設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)模型的核心是以項(xiàng)目為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行“設(shè)計(jì)”，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用設(shè)計(jì)的思維方式在問(wèn)題解決中學(xué)習(xí)，進(jìn)而提升學(xué)生個(gè)性化和創(chuàng)造力，這也是《軟件工程》課程的要求。本研究嘗試從培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的角度出發(fā)將設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)的理念應(yīng)用到《軟件工程》教學(xué)中，在課程教學(xué)中引進(jìn)以項(xiàng)目為導(dǎo)向的教學(xué)方法，整合出設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)模式的基本結(jié)構(gòu)。以期為其它課程運(yùn)用設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)模式提供借鑒。

1 設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)的內(nèi)涵

設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)又稱為基于設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，在國(guó)內(nèi)外教育界受關(guān)注程度越來(lái)越高，尤其是在歐美的K-12 教育的互動(dòng)課堂中得以大規(guī)模推廣和實(shí)施。Kolodner 教授于1996 年提出了“通過(guò)設(shè)計(jì)進(jìn)行學(xué)習(xí)”這一觀點(diǎn)，并與同事以及中學(xué)教師共同合作驗(yàn)證了其有效性[3]；Jonassen 認(rèn)為設(shè)計(jì)有助于學(xué)生在學(xué)習(xí)和研究過(guò)程中提高思維水平，應(yīng)該是結(jié)構(gòu)不良的問(wèn)題[4]，是學(xué)生在基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)中嘗試設(shè)計(jì)東西時(shí)，及時(shí)查閱和學(xué)習(xí)他們需要的知識(shí)和技能[5]；Doreen Nelson 等人將設(shè)計(jì)理念應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐中，形成了較為系統(tǒng)的設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)樣式[6]。設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)在國(guó)內(nèi)中小學(xué)與高校的課程中均有研究與應(yīng)用。顧小清等人認(rèn)為設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)是以使學(xué)生學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)，提升學(xué)生能力水平為目標(biāo)的教育模式[7]；王佑鎂等通過(guò)闡釋設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)的內(nèi)涵和“逆向思維”學(xué)習(xí)過(guò)程模型，指出設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)能夠培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的創(chuàng)新和協(xié)作能力，為教學(xué)革新提供了一定的參考價(jià)值[8]。通過(guò)上述觀點(diǎn)可知，設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)改變了傳統(tǒng)教學(xué)中通過(guò)線性方式給學(xué)生呈現(xiàn)和傳遞知識(shí)，其本質(zhì)是以設(shè)計(jì)為中心，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中主動(dòng)地建構(gòu)知識(shí)和技能，通過(guò)循環(huán)迭代并且不斷深化，又依據(jù)學(xué)習(xí)成果反過(guò)來(lái)檢驗(yàn)設(shè)計(jì)是否合理有效，問(wèn)題是否得以解決的過(guò)程[9]。設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)以基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)為出發(fā)點(diǎn)，以設(shè)計(jì)為核心，在問(wèn)題解決中運(yùn)用設(shè)計(jì)思維和方式習(xí)得知識(shí)，培養(yǎng)個(gè)性化學(xué)習(xí)和創(chuàng)造力，以提高學(xué)生合作意識(shí)，問(wèn)題解決能力及創(chuàng)新能力為目標(biāo)，因此此方式注重學(xué)生的學(xué)習(xí)知識(shí)與技能，注重知識(shí)的應(yīng)用及多次反復(fù)的設(shè)計(jì)過(guò)程。

2 設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)模型分析

目前設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)的典型模型有兩種，一是尼爾森的“逆向思維”模型，其主要觀點(diǎn)認(rèn)為教學(xué)應(yīng)開(kāi)始于高級(jí)別的推理，直線式的教學(xué)不利于學(xué)生高階思維的發(fā)展，主要采用逆向思維進(jìn)行教學(xué)，教學(xué)活動(dòng)初始建立評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，引導(dǎo)學(xué)習(xí)過(guò)程，教師講授新知是在學(xué)習(xí)開(kāi)始一段后開(kāi)展，這樣有助于提升教學(xué)針對(duì)性。與傳統(tǒng)教學(xué)不同的是，該模型讓學(xué)生從未接觸的學(xué)習(xí)對(duì)象開(kāi)始設(shè)計(jì)和制作，通過(guò)已有知識(shí)進(jìn)行推理，繼而發(fā)現(xiàn)將要學(xué)習(xí)的新知識(shí)，解決問(wèn)題。包括需要教什么、明確問(wèn)題、建立評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、學(xué)生實(shí)踐、教師指導(dǎo)、反思六個(gè)環(huán)節(jié)，有實(shí)踐表明該模型能提高學(xué)生的高階思維及學(xué)習(xí)積極性。二是克羅德納等人提出的“基于設(shè)計(jì)的探究式雙循環(huán)模型”，其主要觀點(diǎn)是通過(guò)設(shè)計(jì)激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，提升學(xué)生問(wèn)題復(fù)雜認(rèn)知技能、社會(huì)技能以及交流技能，在設(shè)計(jì)中學(xué)能快速獲得學(xué)習(xí)反饋。該模型圍繞調(diào)查探究與設(shè)計(jì)、再設(shè)計(jì)兩個(gè)相互嵌套與融合循環(huán)展開(kāi)，強(qiáng)調(diào)多次分享與設(shè)計(jì)作品的改進(jìn)完善，即設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)之前需要調(diào)查和學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，而在調(diào)查探索的基礎(chǔ)上再去設(shè)計(jì)與再設(shè)計(jì)，這個(gè)過(guò)程可能又遇到新問(wèn)題，需要再次調(diào)查和探索，因此設(shè)計(jì)和探索之間及內(nèi)部都在不斷循環(huán)，體現(xiàn)了學(xué)和做之間的相互促進(jìn)。除上述模型外，還有專家學(xué)者提出了學(xué)習(xí)挑戰(zhàn)模型、基于設(shè)計(jì)的科學(xué)學(xué)習(xí)循環(huán)模型等。這些模型為開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)提供了重要的指導(dǎo)作用，但這些模型在實(shí)際應(yīng)用中存在一些不足：首先，現(xiàn)有的模型未考慮學(xué)科間的差異而設(shè)計(jì)出適合學(xué)科的教學(xué)活動(dòng)環(huán)節(jié)；其次現(xiàn)有模型只關(guān)注教師的教學(xué)活動(dòng)，未考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)也未考慮學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計(jì)。因此，需要在已有模型的基礎(chǔ)上構(gòu)建具有學(xué)科特點(diǎn)的模型，模型中不僅僅關(guān)注教師的教學(xué)活動(dòng)，同時(shí)要考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)及學(xué)習(xí)環(huán)境。

3 《軟件工程》設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)模型的構(gòu)建

3.1 基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)

設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)是以基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)的，是將學(xué)習(xí)置于復(fù)雜的有意義的真實(shí)情境中，學(xué)生以小組形式共同解決問(wèn)題的學(xué)習(xí)過(guò)程。通過(guò)項(xiàng)目引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，通過(guò)提出和解決問(wèn)題實(shí)現(xiàn)知識(shí)的建構(gòu)，因此恰當(dāng)?shù)捻?xiàng)目設(shè)計(jì)是教學(xué)的關(guān)鍵點(diǎn)之一。項(xiàng)目設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)是為學(xué)生提供一個(gè)完整、真實(shí)的問(wèn)題背景，讓學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知上的沖突，使學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)的需要；同時(shí)又促進(jìn)學(xué)習(xí)共同體中成員間的互動(dòng)、交流，驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)者進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，從而達(dá)到主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)的目的。項(xiàng)目的內(nèi)容是現(xiàn)實(shí)生活和真實(shí)情境中表現(xiàn)出來(lái)的各種復(fù)雜的、非預(yù)測(cè)性的、多學(xué)科知識(shí)交叉的問(wèn)題?；陧?xiàng)目學(xué)習(xí)的活動(dòng)具有一定的挑戰(zhàn)性及建構(gòu)性，主要是指學(xué)生采用一定的信息技術(shù)工具和一定的研究方法對(duì)解決面臨的問(wèn)題所采取的探究行動(dòng)。因此教師設(shè)計(jì)項(xiàng)目時(shí)應(yīng)滿足：①有明確的要求，能解決實(shí)際問(wèn)題；②盡可能自然、有機(jī)地結(jié)合多個(gè)知識(shí)點(diǎn)，利用新舊知識(shí)完成項(xiàng)目；③學(xué)生在一定的時(shí)間范圍內(nèi)可以自行組織、安排自己的學(xué)習(xí)行為，以多種途徑相結(jié)合鼓勵(lì)自主探究及協(xié)作學(xué)習(xí)；④支持與引導(dǎo)激發(fā)學(xué)生高水平思維；⑤體現(xiàn)社會(huì)性交流與合作的作用，對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容和過(guò)程進(jìn)行反思。因此項(xiàng)目型教學(xué)模式應(yīng)包括理解問(wèn)題、探索研究、問(wèn)題解決及反思評(píng)價(jià)四個(gè)主要階段?；陧?xiàng)目的學(xué)習(xí)實(shí)施流程如圖1 所示。

⑴選定項(xiàng)目：項(xiàng)目應(yīng)該和學(xué)生日常的經(jīng)歷相關(guān)；應(yīng)能融合多門(mén)學(xué)科；項(xiàng)目的內(nèi)涵應(yīng)該豐富；項(xiàng)目也應(yīng)該是更適合進(jìn)行檢測(cè)?！盾浖こ獭氛n程中的項(xiàng)目設(shè)置可以結(jié)合學(xué)生的日常學(xué)習(xí)和生活，選定如學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)、教務(wù)管理系統(tǒng)、圖書(shū)管理系統(tǒng)等。

⑵制定計(jì)劃：學(xué)生為完成項(xiàng)目制定的計(jì)劃,內(nèi)容有：學(xué)習(xí)時(shí)間的詳細(xì)安排和活動(dòng)計(jì)劃。時(shí)間安排是學(xué)生對(duì)項(xiàng)目學(xué)習(xí)所需時(shí)間作一個(gè)總體規(guī)劃，做出一個(gè)詳細(xì)的時(shí)間流程安排?；顒?dòng)設(shè)計(jì)是指對(duì)基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)中所涉及的活動(dòng)預(yù)先進(jìn)行計(jì)劃。由于《軟件工程》課程以開(kāi)發(fā)一個(gè)完整項(xiàng)目進(jìn)行學(xué)習(xí)，因此可在項(xiàng)目實(shí)施前按軟件生命周期分階段計(jì)劃學(xué)習(xí)時(shí)間、內(nèi)容及小項(xiàng)目的劃分。

圖1 基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)流程圖

⑶活動(dòng)探究：提出解決問(wèn)題的假設(shè)，使用軟件開(kāi)發(fā)階段的研究方法和技術(shù)工具來(lái)收集信息資源并進(jìn)行處理和加工，如建模、寫(xiě)文檔或代碼等，對(duì)開(kāi)始提出的假設(shè)進(jìn)行驗(yàn)證或推翻開(kāi)始的假設(shè)，最終得出問(wèn)題解決的方案或結(jié)果。

⑷項(xiàng)目制作：學(xué)生運(yùn)用所獲得的知識(shí)和技能來(lái)完成階段性項(xiàng)目。

⑸成果交流：項(xiàng)目完成后，各個(gè)學(xué)習(xí)小組要展示成果，交流學(xué)習(xí)過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)和體會(huì),提出建議。

⑹活動(dòng)評(píng)價(jià)：通過(guò)自評(píng)、互評(píng)及師評(píng)方式，評(píng)價(jià)學(xué)生在小組學(xué)習(xí)過(guò)程中的表現(xiàn)，項(xiàng)目活動(dòng)計(jì)劃、時(shí)間安排、結(jié)果表達(dá)和成果展示等方面。對(duì)結(jié)果的評(píng)價(jià)強(qiáng)調(diào)學(xué)生獲得了知識(shí)和技能的掌握程度情況。對(duì)過(guò)程的評(píng)價(jià)強(qiáng)調(diào)對(duì)活動(dòng)記錄表、調(diào)查表、訪談表、學(xué)習(xí)體會(huì)等的評(píng)價(jià)。

3.2 《軟件工程》設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)模型的構(gòu)建

根據(jù)基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)雙循環(huán)探究的特點(diǎn)，結(jié)合《軟件工程》課程的要求，設(shè)計(jì)出設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)模型。該模型的設(shè)計(jì)從項(xiàng)目出發(fā)，以培養(yǎng)學(xué)生問(wèn)題解決能力及創(chuàng)新能力為目標(biāo)，體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的主體地位、教師教學(xué)的主導(dǎo)地位，提供個(gè)性化學(xué)習(xí)環(huán)境，強(qiáng)調(diào)非線性開(kāi)放式循環(huán)學(xué)習(xí)，滿足學(xué)生自主學(xué)習(xí)及協(xié)作學(xué)習(xí)的需要。該課程的設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)模型如圖2 所示。具有以下幾個(gè)特征：

⑴以學(xué)習(xí)環(huán)境為基礎(chǔ)：在設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)中，技術(shù)、資源及工具是完成學(xué)習(xí)的重要保證。在設(shè)計(jì)項(xiàng)目時(shí)教師應(yīng)提供資源及案例，學(xué)生需要進(jìn)行資源的查找、加工處理等，如在《軟件工程》課程中的建模工具、程序設(shè)計(jì)工具等，為知識(shí)建構(gòu)提供便利；在情境創(chuàng)設(shè)及學(xué)習(xí)成果展示時(shí)需要工具的支持；還需利用工具完成學(xué)生的協(xié)作會(huì)話，交流思想觀點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)共享；為保證有序的學(xué)習(xí)環(huán)境，增加學(xué)生間的信任，制定個(gè)人應(yīng)遵守的行為準(zhǔn)則是必要的。

圖2 《軟件工程》設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)模型

⑵以項(xiàng)目為引導(dǎo)：將學(xué)習(xí)置于復(fù)雜的有意義的問(wèn)題情境中，通過(guò)學(xué)生以協(xié)作方式解決實(shí)際的真實(shí)問(wèn)題。合適的項(xiàng)目是學(xué)習(xí)的關(guān)鍵，學(xué)習(xí)過(guò)程圍繞一個(gè)弱構(gòu)性問(wèn)題的解決展開(kāi)，產(chǎn)生認(rèn)知上的沖突，形成問(wèn)題解決能力及創(chuàng)新能力。

⑶循環(huán)迭代升華：克洛德納提出“知識(shí)在應(yīng)用于實(shí)踐前，通常需要反復(fù)的循環(huán)設(shè)計(jì)才能實(shí)現(xiàn)”[10]。模型中的學(xué)習(xí)過(guò)程圍繞分析及設(shè)計(jì)兩個(gè)活動(dòng)要素的進(jìn)行循環(huán)，在分析過(guò)程中分析問(wèn)題、學(xué)習(xí)新知、擬定項(xiàng)目解決方案，經(jīng)過(guò)反復(fù)討論交流修改確認(rèn)方案后進(jìn)入設(shè)計(jì)階段的循環(huán)；在設(shè)計(jì)過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生新問(wèn)題，需進(jìn)一步分析，因此在每個(gè)階段內(nèi)部及兩個(gè)階段之間是在不斷循環(huán)優(yōu)化而又構(gòu)成迭代的，這是設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)的重要特點(diǎn)，它能有效促進(jìn)學(xué)生提升知識(shí)的應(yīng)用及知識(shí)的遷移，更好地掌握所學(xué)知識(shí)。

1.4 質(zhì)量控制 本次研究對(duì)象的選取標(biāo)準(zhǔn)由北京友誼醫(yī)院營(yíng)養(yǎng)科營(yíng)養(yǎng)醫(yī)師共同討論確定，并對(duì)本研究的調(diào)查方法及用表進(jìn)行審核完善，確保調(diào)查方法科學(xué)可行、真實(shí)有效?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查前進(jìn)行培訓(xùn)及預(yù)試驗(yàn)，由專業(yè)調(diào)查員填寫(xiě)調(diào)查表，保證資料獲取的準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)處理均嚴(yán)格按照衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)分析的要求進(jìn)行，保證調(diào)查結(jié)果的分析準(zhǔn)確。

⑷學(xué)習(xí)共同體助力：協(xié)作學(xué)習(xí)策略能使學(xué)生在面對(duì)一個(gè)復(fù)雜項(xiàng)目時(shí)，參與到問(wèn)題解決、知識(shí)建構(gòu)、計(jì)劃實(shí)施等環(huán)節(jié)中，所解決的問(wèn)題能被合作環(huán)境增強(qiáng)而內(nèi)化，有助于學(xué)生理解復(fù)雜的項(xiàng)目。通過(guò)集體討論的方式學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)，將學(xué)習(xí)內(nèi)容組織成系列學(xué)習(xí)單元，通過(guò)提問(wèn)，引導(dǎo)集體討論和思考，讓學(xué)生充分發(fā)表意見(jiàn)，相互修改和補(bǔ)充；對(duì)于項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)，應(yīng)將其分解為若干個(gè)任務(wù)，分工解決各自的問(wèn)題，最后匯總合成結(jié)果。設(shè)置的任務(wù)應(yīng)能引起學(xué)生注意，最大限度發(fā)揮學(xué)生自主性，又能較好開(kāi)展協(xié)作學(xué)習(xí)的內(nèi)容，保證每位學(xué)生都能在解決問(wèn)題中發(fā)揮各自的作用。

⑸學(xué)習(xí)成果作品化：設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)學(xué)生在做中學(xué)，將知識(shí)融合在設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，加強(qiáng)知識(shí)的綜合應(yīng)用及體現(xiàn)，應(yīng)強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)成果作品化。在《軟件工程》課程中，每個(gè)項(xiàng)目都能以作品體現(xiàn)，如創(chuàng)建模型、文檔、代碼等。⑹能力培養(yǎng)為目標(biāo)：設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)的本質(zhì)是設(shè)計(jì)，目的在于引導(dǎo)學(xué)生使用設(shè)計(jì)思維解決實(shí)際問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題解決能力，通過(guò)對(duì)弱構(gòu)型問(wèn)題的探究，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，在循環(huán)學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生學(xué)會(huì)思考分析和判斷，培養(yǎng)批判性思維，在協(xié)作學(xué)習(xí)中培養(yǎng)交流能力，運(yùn)用設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)模式應(yīng)關(guān)注過(guò)程，關(guān)注能力的提升而不僅僅是結(jié)果。

4 設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)模型在《軟件工程》課程的個(gè)案設(shè)計(jì)

本次教學(xué)實(shí)踐選取本校2016 級(jí)軟件工程專業(yè)一個(gè)班（43 人）為樣本，教學(xué)時(shí)間16 周，教學(xué)內(nèi)容為《軟件工程》，第一周介紹了本課程的學(xué)習(xí)方法及要求，課程的評(píng)價(jià)方式采用筆試（40%）、學(xué)習(xí)表現(xiàn)（20%）及項(xiàng)目作品（40%）綜合計(jì)算。本次實(shí)踐的目標(biāo)在于通過(guò)教學(xué)實(shí)踐來(lái)評(píng)測(cè)設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)模型的可行性及有效性，與傳統(tǒng)教學(xué)模型相比對(duì)學(xué)生的問(wèn)題解決能力、創(chuàng)新能力及協(xié)作能力是否有提高。

《軟件工程》課程以軟件項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程為主線，包括傳統(tǒng)軟件工程方法學(xué)及面向?qū)ο筌浖こ谭椒▽W(xué)兩大部分內(nèi)容，以不同的方法分別介紹軟件項(xiàng)目開(kāi)發(fā)所經(jīng)歷的生命周期階段：需求分析、設(shè)計(jì)、編碼、測(cè)試及維護(hù)的基本概念、原理及方法，同時(shí)讓學(xué)生運(yùn)用基本原理和方法開(kāi)發(fā)軟件項(xiàng)目。因此與設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)模型中以基于項(xiàng)目為引導(dǎo)的要求完全一致。教學(xué)實(shí)施前對(duì)課程的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)了多個(gè)項(xiàng)目。本文以傳統(tǒng)軟件工程方法學(xué)需求分析中的“創(chuàng)建功能模型”一節(jié)為例介紹設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)模型的應(yīng)用。

項(xiàng)目要求：設(shè)計(jì)銀行存取款系統(tǒng)的功能模型

學(xué)習(xí)目標(biāo)：理解功能模型的作用，掌握功能模型的四個(gè)組成元素：數(shù)據(jù)源（終）點(diǎn)、數(shù)據(jù)流、存儲(chǔ)及加工，會(huì)利用工具設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能模型。

學(xué)習(xí)環(huán)境要求：教師提供功能模型案例、信息搜索工具、建模工具，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境及學(xué)生協(xié)作學(xué)習(xí)交流工具。

學(xué)習(xí)分組：由于學(xué)生需進(jìn)行協(xié)作學(xué)習(xí)完成項(xiàng)目設(shè)計(jì)，因此在課前要對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組。根據(jù)項(xiàng)目的規(guī)模確定小組人數(shù)，本項(xiàng)目的每組人數(shù)為3人即可，小組成員的組合可采取“組內(nèi)異質(zhì)、組間同質(zhì)”的分組方法，有利于通過(guò)相互間的幫助促進(jìn)共同進(jìn)步。

教學(xué)過(guò)程按如下步驟進(jìn)行，首先開(kāi)始分析項(xiàng)目方案，進(jìn)行分析階段。

4.1 分析階段

⑴創(chuàng)設(shè)情境：首先教師登錄學(xué)生熟悉的教務(wù)管理系統(tǒng)，完成成績(jī)查詢、選課等操作，為了讓學(xué)生更直觀感受系統(tǒng)功能，教師還可呈現(xiàn)學(xué)生管理系統(tǒng)、超市收銀系統(tǒng)的相關(guān)功能。以此激發(fā)學(xué)生的探究動(dòng)機(jī)及學(xué)習(xí)欲望，形成學(xué)習(xí)的準(zhǔn)備。

⑵提出問(wèn)題，啟發(fā)思考：什么是功能及功能模型？如何表示系統(tǒng)功能？功能間的關(guān)系是什么？與學(xué)生共同分析待設(shè)計(jì)項(xiàng)目的功能及數(shù)據(jù)信息。

⑶明確問(wèn)題：學(xué)生在教師的引導(dǎo)下對(duì)設(shè)計(jì)的項(xiàng)目討論分析，明確實(shí)現(xiàn)本項(xiàng)目要解決的問(wèn)題：①數(shù)據(jù)來(lái)源？②這些數(shù)據(jù)要做哪些加工？③數(shù)據(jù)加工后得出什么新的數(shù)據(jù)？④哪些數(shù)據(jù)信息需要存儲(chǔ)？

⑷學(xué)習(xí)新知：教師介紹功能模型的作用及組成、建模的要點(diǎn)，展示創(chuàng)建教務(wù)管理系統(tǒng)功能模型的過(guò)程，幫助學(xué)生掌握建立功能模型方法及步驟；學(xué)生在教師的指導(dǎo)下收集相關(guān)資源，學(xué)習(xí)新知。

⑸交流協(xié)作：小組內(nèi)部成員分工完成各自的任務(wù)后，討論存在的分歧意見(jiàn)并提出解決方法，教師要及時(shí)指出學(xué)生容易忽視的問(wèn)題。

⑹形成方案：掌握了創(chuàng)建功能模型的基本要領(lǐng)后，各小組學(xué)生圍繞著銀行存取款系統(tǒng)功能模型的四個(gè)要素展開(kāi)討論，選擇恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)方案。教師要鼓勵(lì)學(xué)生多角度考慮解決方案，培養(yǎng)創(chuàng)新思維。

⑺討論評(píng)價(jià)及修正：在小組交流達(dá)成共識(shí)后，由各小組成員匯報(bào)結(jié)果，解釋提出設(shè)計(jì)方案的理由，并聽(tīng)取意見(jiàn)和建議，如果方案不完整或不可行則將進(jìn)入下一輪循環(huán)分析過(guò)程，如果方案可行，則進(jìn)入設(shè)計(jì)階段。

4.2 設(shè)計(jì)階段

⑴項(xiàng)目設(shè)計(jì)：經(jīng)過(guò)對(duì)方案的多次修正后，小組開(kāi)始著手用建模工具實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的功能模型，驗(yàn)證知識(shí)的有效性及方案的可行性，組內(nèi)各成員均參與項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)，教師適時(shí)指導(dǎo)，對(duì)各組的問(wèn)題進(jìn)行引導(dǎo)啟發(fā)學(xué)生思考。

⑵討論評(píng)價(jià)：各小組展示功能模型，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，教師在此環(huán)節(jié)應(yīng)監(jiān)控項(xiàng)目質(zhì)量，在課前設(shè)計(jì)好評(píng)價(jià)量規(guī)，評(píng)價(jià)要點(diǎn)包括各小組分工是否明確，項(xiàng)目是否達(dá)到要求，觀點(diǎn)是否正確，表達(dá)是否清晰，成員合作程度等?？刹扇⌒〗M介紹，自評(píng)，組間互評(píng)及教師評(píng)價(jià)的多元方式。通過(guò)自評(píng)，體現(xiàn)出個(gè)人在協(xié)作學(xué)習(xí)中的作用，學(xué)會(huì)自我認(rèn)識(shí)；通過(guò)互評(píng)，可以起到交流學(xué)習(xí)的作用，教師應(yīng)對(duì)優(yōu)秀的尤其是有創(chuàng)意的項(xiàng)目作品進(jìn)行鼓勵(lì)，保持學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，對(duì)存在的問(wèn)題，教師應(yīng)及時(shí)指出并引導(dǎo)學(xué)生找到更好的解決方案。

⑶修正設(shè)計(jì)：各小組將已制作完成的功能模型與學(xué)習(xí)目標(biāo)、教師及其他組員的建議進(jìn)行對(duì)照，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行修改完善。此時(shí)組內(nèi)成員進(jìn)一步討論是否有更合理優(yōu)化的方案。也即進(jìn)行設(shè)計(jì)階段的循環(huán)迭代過(guò)程，直到項(xiàng)目設(shè)計(jì)達(dá)到目標(biāo)為止。

5 實(shí)施效果評(píng)價(jià)

實(shí)驗(yàn)效果評(píng)價(jià)的數(shù)據(jù)來(lái)源于實(shí)驗(yàn)班與對(duì)照班的成績(jī)及訪談。研究實(shí)驗(yàn)前對(duì)學(xué)生通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查的形式進(jìn)行了前置評(píng)價(jià)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)對(duì)學(xué)生進(jìn)行了課程考試及問(wèn)卷調(diào)查，對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程、方式及結(jié)果進(jìn)行了評(píng)價(jià)。對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程的評(píng)價(jià)包括利用信息資源的意識(shí)、協(xié)作學(xué)習(xí)能力、批判性思維、問(wèn)題解決能力及項(xiàng)目的創(chuàng)新能力及對(duì)設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)方式的認(rèn)可程度。每種能力對(duì)應(yīng)一個(gè)或多個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)或?qū)W習(xí)方式，并基于此設(shè)計(jì)了18 個(gè)問(wèn)卷調(diào)查問(wèn)題。對(duì)結(jié)果分析后表明，實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的創(chuàng)新能力及問(wèn)題解決能力明顯優(yōu)于對(duì)照班，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中逐漸接受此種學(xué)習(xí)模式，并在學(xué)習(xí)中培養(yǎng)了查找信息資源的意識(shí)，學(xué)會(huì)了如何分析、判斷信息的真?zhèn)?，選擇合適的資源的能力及交流協(xié)作能力有較大的提升，從完成的項(xiàng)目可以看出，學(xué)生拓展思維，利用不同的方法實(shí)現(xiàn)目標(biāo)?？傮w而言，學(xué)生對(duì)該學(xué)習(xí)模式的滿意度較高。從考試成績(jī)來(lái)看，實(shí)驗(yàn)班的平均成績(jī)高于對(duì)照班4.25 分。設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)模式提供了一條有效教學(xué)的指導(dǎo)思路，有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，提升學(xué)生的問(wèn)題解決能力及創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。

6 總結(jié)

本文從師生活動(dòng)的視角構(gòu)建了面向《軟件工程》課程的設(shè)計(jì)型教學(xué)模型，該模型以設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)環(huán)境的基礎(chǔ)，以問(wèn)題解決與創(chuàng)新能力提高為目標(biāo)，教學(xué)環(huán)節(jié)包括分析及設(shè)計(jì)兩個(gè)循環(huán)及10 個(gè)學(xué)習(xí)步驟，以需求分析中“建立功能模型”一課內(nèi)容為例，應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐中，并對(duì)學(xué)習(xí)效果進(jìn)行了分析。設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)模型在引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用設(shè)計(jì)思維分析解決問(wèn)題、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力方面起到了積極的作用。但由于本實(shí)踐的樣本數(shù)量較少，且在一門(mén)課程中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，研究結(jié)論存在一定的局限性。因此還應(yīng)對(duì)該學(xué)習(xí)模型不斷完善，擴(kuò)大樣本的數(shù)量及實(shí)驗(yàn)次數(shù)、根據(jù)不同課程的特點(diǎn)進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)。