UML課程案例驅(qū)動教學(xué)研究

鄔卓恒 姜全坤

摘 要：UML課程是計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的重要課程，為提高學(xué)生應(yīng)用能力，使用案例驅(qū)動教學(xué)法改進(jìn)傳統(tǒng)UML建模技術(shù)課程教學(xué)模式。案例驅(qū)動教學(xué)以案例作為課程關(guān)鍵點(diǎn)將UML教學(xué)分為3部分，通過案例教學(xué)實(shí)現(xiàn)學(xué)生對知識的認(rèn)識、掌握和應(yīng)用。案例驅(qū)動教學(xué)具體步驟包括：提出案例、分析案例、討論案例并講解知識點(diǎn);再次提出新案例、分小組討論并給出解決方法、教師給出建議及參考性答案;提出更深層次的問題，學(xué)生課后分組完成，并鞏固提高。案例驅(qū)動教學(xué)讓學(xué)生在解決實(shí)際問題的過程中建構(gòu)自己的知識體系，促進(jìn)他們不斷提高問題解決能力和實(shí)際應(yīng)用能力。

關(guān)鍵詞：UML建模技術(shù);建構(gòu)主義;案例驅(qū)動教學(xué);教學(xué)方法

DOI：10. 11907/rjdk. 191592 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

中圖分類號：G434文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-7800（2020）005-0264-03

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會的不斷發(fā)展，我國對高層次應(yīng)用人才需求不斷增加。因此，應(yīng)依托計算機(jī)科學(xué)技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)應(yīng)用型人才，著重提高學(xué)生應(yīng)用能力。UML課程是計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的重要課程，使用案例驅(qū)動教學(xué)法，對其進(jìn)行教學(xué)改革。UML是面向?qū)ο箝_發(fā)中一種通用的圖形化建模語言，它定義良好、易于表達(dá)、功能強(qiáng)大且普遍適用，課程旨在構(gòu)建學(xué)生面向?qū)ο笏枷耄莆誙ML建模技術(shù)。UML知識體系龐雜、抽象概念較多、實(shí)踐性較強(qiáng)[1]，傳統(tǒng)教學(xué)是基本概念講解和項目分析相結(jié)合的“填鴨式”教學(xué)，不適合UML建模技術(shù)課程特點(diǎn)。學(xué)生目前存在的普遍問題是無法將所學(xué)知識應(yīng)用于實(shí)際項目開發(fā)中，問題解決能力不足，而傳統(tǒng)教學(xué)方法與應(yīng)用相脫節(jié)正是造成這種現(xiàn)狀的主要原因，存在大量理論知識枯燥乏味、實(shí)際講授內(nèi)容與實(shí)踐應(yīng)用脫節(jié)、學(xué)生合作能力較弱等問題。UML課程改革分成兩類：一是課程內(nèi)容改革和課程組織改革[1-5]，二是基于CDIO的教學(xué)方法改革[6-7]。前者改革的重點(diǎn)在于極大豐富課堂內(nèi)容，添加大量實(shí)際案例，增強(qiáng)學(xué)生對實(shí)際案例的理解和分析能力;后者在UML課程中引入CDIO教學(xué)方法，將工程教育理念引入UML教學(xué)中，提高學(xué)生實(shí)際動手能力和工程應(yīng)用能力。但是這兩種UML課程改革的主體都是課程內(nèi)容，并未實(shí)際改變傳統(tǒng)教學(xué)模式。案例驅(qū)動教學(xué)模式綜合上述兩種改革的優(yōu)勢，對傳統(tǒng)教學(xué)模式加以改進(jìn)，讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)。

1 案例教學(xué)理論基礎(chǔ)

案例驅(qū)動教學(xué)是基于建構(gòu)主義理論（Constructivism）的教學(xué)模式[8-10]。建構(gòu)主義是教育學(xué)理論的三大分支之一，其認(rèn)為學(xué)習(xí)是學(xué)生積極主動建構(gòu)知識的過程，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的中心主體性、主觀能動性，以及在學(xué)習(xí)過程中的主體地位和積極作用。案例驅(qū)動教學(xué)是基于建構(gòu)主義理論設(shè)計的教學(xué)模式之一，能充分調(diào)動學(xué)生積極性。通過案例激發(fā)學(xué)生興趣，讓案例作為學(xué)生建構(gòu)知識的場景，通過教師引導(dǎo)，逐步建構(gòu)自己的知識體系。案例作為課堂教學(xué)的驅(qū)動點(diǎn)和學(xué)生建構(gòu)知識的場景，能夠提高學(xué)生在課堂上的參與度。案例驅(qū)動教學(xué)具有啟發(fā)性、情景化、參與性等特點(diǎn)，可以彌補(bǔ)UML課程傳統(tǒng)教學(xué)的缺點(diǎn)。

2 UML課程案例教學(xué)流程

案例教學(xué)包括兩大核心部分：案例引導(dǎo)、問題驅(qū)動。案例引導(dǎo)指在課程初期，教師引導(dǎo)學(xué)生逐步實(shí)現(xiàn)知識遷移。在案例引導(dǎo)過程中，逐步帶入知識點(diǎn)、案例中問題解決的方法和步驟，通過類比使學(xué)生習(xí)得類似問題的解決方法。在課程開始階段就讓學(xué)生參與其中，主動分析案例中的問題，讓學(xué)生在分析案例的過程中建立知識體系。問題驅(qū)動指學(xué)生在分析完成第一個案例后，教師提出新的、類似第一個案例的問題，讓學(xué)生分組合作解決問題。學(xué)生在分組完成案例的過程中，鞏固所學(xué)知識。

案例教學(xué)具體步驟：①提出案例;②分組討論案例;③給出結(jié)果;④分析、總結(jié)并講解案例涉及的知識點(diǎn);⑤提出問題;⑥分小組討論解決問題;⑦學(xué)生給出解決方法并作介紹;⑧教師總結(jié)、指出錯誤并給出建議以及問題的參考性答案;⑨提出更深層次的問題，學(xué)生課后分組完成并鞏固提高。

案例是案例教學(xué)的核心之一，好的案例是案例教學(xué)成功的關(guān)鍵一步，設(shè)計好的案例需要遵循有趣性、系統(tǒng)性、全面性、實(shí)用性等原則。案例引導(dǎo)是案例教學(xué)的第一步，呈現(xiàn)的案例應(yīng)具有趣味性，能夠吸引學(xué)生、激發(fā)學(xué)生對案例的探索，從而引發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的興趣。系統(tǒng)性指案例設(shè)計要有明確的目標(biāo)，通過對案例的逐步分析和求解讓知識不斷擴(kuò)大、深入并達(dá)到最終目標(biāo)。全面性指案例中應(yīng)學(xué)習(xí)的知識點(diǎn)較多、較全面。實(shí)用性指案例可應(yīng)用于實(shí)際，實(shí)用性案例分析更能吸引學(xué)生探索知識，實(shí)用性案例分析的過程就是未來工程應(yīng)用中的逆過程。

案例教學(xué)的另一個核心是問題驅(qū)動，在案例分析基礎(chǔ)上提出新的問題并交給學(xué)生分組完成。問題設(shè)計應(yīng)遵循以下原則：延續(xù)性、類比性、擴(kuò)展性、多樣性。延續(xù)性指設(shè)計的問題在邏輯上或知識涵蓋面上有延續(xù)性，這樣使得學(xué)生在分組解決問題時鞏固剛剛構(gòu)建的知識;類比性指問題解決方法應(yīng)與案例解決方法具有相似性，可以從案例中類比出問題解決方法;擴(kuò)展性指問題在繼承案例的基礎(chǔ)上，需要擴(kuò)充知識點(diǎn);多樣性指問題的答案是多樣的，能夠激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性地解決問題。除以上特性外，還應(yīng)該具有案例設(shè)計的特性。

案例教學(xué)的最后一個步驟是課后作業(yè)布置，課后作業(yè)設(shè)計除遵循上述設(shè)計原則外，還應(yīng)注重困難性、合作性。課后問題設(shè)計目的是對課程知識點(diǎn)的總結(jié)鞏固，適當(dāng)提高問題難度，有利于學(xué)生積極思考。增強(qiáng)課后作業(yè)的合作性有利于學(xué)生分組完成作業(yè)時提高自己的溝通協(xié)作能力。

3 案例分析

本文以“用例圖”為例，給出UML課程案例教學(xué)具體過程。案例教學(xué)過程是1+n模式，1是一個引導(dǎo)案例，n指基于案例提出n個不斷深入的問題以鞏固知識，一般提出2～3個問題。在該模式下，學(xué)生逐步建構(gòu)用例圖知識，然后從點(diǎn)到面、從典型到一般不斷拓展，學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主觀能動性得以充分發(fā)揮。

“用例圖”課程設(shè)計過程如表1所示，學(xué)生選課系統(tǒng)用例圖如圖1所示，圖書借閱系統(tǒng)用例圖如圖2所示。以“選課系統(tǒng)”為案例，“選課案例”涉及的知識點(diǎn)包括：用例圖作用、用例圖組成要素、用例圖建立方法、參與者間的泛化問題、用例之間包含的擴(kuò)展問題等。案例簡單易懂且涉及知識面較廣，能夠充分激發(fā)學(xué)生探索的積極性。

提出第一個案例后，需要詳細(xì)解釋案例涉及的知識點(diǎn)并明確各知識點(diǎn)具體含義，再通過學(xué)習(xí)到的知識點(diǎn)重新回顧案例。第一個案例選取應(yīng)該遵循“廣而易”的原則，“廣而易”指案例涉及知識點(diǎn)較廣但知識點(diǎn)難度不大。講解知識點(diǎn)后，提出一個新問題以鞏固知識點(diǎn)并提高學(xué)生應(yīng)用能力。鑒于學(xué)生對圖書館借閱具體流程較為熟悉，因而選擇圖書館借閱系統(tǒng)構(gòu)建用例圖并加以分析。圖書借閱系統(tǒng)用例圖所構(gòu)建的問題是在第一個引導(dǎo)案例的基礎(chǔ)上擴(kuò)展的，既包含已講過的知識點(diǎn)，又有適當(dāng)增加難度。并且，圖書館借閱系統(tǒng)用例圖答案不唯一，能激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新性。

在講解上述問題并加以總結(jié)后，布置課后作業(yè)，課后問題難度有所加大。問題分為3步，難度逐步增加，答案并不唯一，能很好地鞏固知識點(diǎn)、提升學(xué)生合作與創(chuàng)新能力。1+n的課堂案例教學(xué)模式能充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，使學(xué)生成為課堂主體。

4 結(jié)果比較

傳統(tǒng)教學(xué)與案例驅(qū)動教學(xué)比較如表2所示。傳統(tǒng)教學(xué)中理論闡述清楚明確，學(xué)生理論知識扎實(shí)。教材是教與學(xué)的核心，學(xué)生主動性較差，多是被動接受知識，教師是課程的講授者，是課堂的主體。學(xué)生能從傳統(tǒng)教學(xué)中學(xué)到較為全面明確的理論知識，但用所學(xué)知識解決問題的能力較差。案例驅(qū)動教學(xué)通過實(shí)踐引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，讓學(xué)生積極主動參與實(shí)際問題解決，提高學(xué)生思維能力和實(shí)際問題解決能力。案例驅(qū)動教學(xué)通過案例帶動課程開展，學(xué)生對于案例覆蓋到的知識點(diǎn)掌握較好，而案例覆蓋不到的知識點(diǎn)則掌握較薄弱。案例驅(qū)動教學(xué)讓教師從講授者變成引導(dǎo)者、合作者，學(xué)生從聽講者變成參與者，強(qiáng)調(diào)學(xué)生主體作用。

5 結(jié)語

基于案例動驅(qū)教學(xué)的UML課程開展了一個學(xué)期，取得了良好反饋。學(xué)生使用UML統(tǒng)一建模語言進(jìn)行軟件開發(fā)的能力有所增加，其應(yīng)用能力培養(yǎng)效果明顯。學(xué)生能從枯燥的理論知識學(xué)習(xí)中解放出來，自己主動參與課堂問題解決，學(xué)習(xí)氛圍良好。案例驅(qū)動教學(xué)的難點(diǎn)在于案例選擇和對學(xué)生學(xué)習(xí)的組織。好的案例是教學(xué)成功的一半，學(xué)生學(xué)習(xí)組織情況直接關(guān)系到學(xué)生學(xué)習(xí)效果好壞。因此，如何突破案例教學(xué)難點(diǎn)，是后續(xù)研究繼續(xù)努力的方向。

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（責(zé)任編輯：孫 娟）