基于ADDIE 模式的UML 軟件建模實(shí)驗課程混合式教學(xué)設(shè)計

郭艷燕，婁蘭芳

（煙臺大學(xué) 計算機(jī)與控制工程學(xué)院，山東 煙臺 264005）

0 引 言

2018 年4 月教育部印發(fā)的《教育信息化2.0行動計劃》提出，要積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的發(fā)展，強(qiáng)調(diào)教育教學(xué)與現(xiàn)代信息技術(shù)的深度融合和應(yīng)用創(chuàng)新[1]?；诰€上線下一體的混合式教學(xué)是“互聯(lián)網(wǎng)+教育”時代倡導(dǎo)的新型教學(xué)模式，學(xué)生通過學(xué)習(xí)時間的混合、學(xué)習(xí)空間的混合、學(xué)習(xí)活動的混合、學(xué)習(xí)方式的混合以及與教師交流方式的混合，高效優(yōu)質(zhì)地完成學(xué)習(xí)目標(biāo)。

實(shí)驗教學(xué)在高校理工科專業(yè)教學(xué)過程中占據(jù)重要地位，如何提升實(shí)驗教學(xué)質(zhì)量是教學(xué)改革的一項重要內(nèi)容，如何將實(shí)驗教學(xué)與信息技術(shù)進(jìn)行深度融合是開展實(shí)驗教學(xué)改革的重要途徑。實(shí)驗教學(xué)與理論教學(xué)一樣，都需要教學(xué)設(shè)計，圍繞內(nèi)容、步驟、階段、評價等方面針對性設(shè)計教學(xué)，遵從“實(shí)驗設(shè)計→實(shí)驗實(shí)施→實(shí)驗評價”這一過程，達(dá)成能力培養(yǎng)目標(biāo)。在混合式學(xué)習(xí)方式驅(qū)動下，如何依托信息技術(shù)重構(gòu)實(shí)驗教學(xué)模式，系統(tǒng)科學(xué)地設(shè)計實(shí)驗課程混合式教學(xué)，值得我們研究。

1 ADDIE教學(xué)設(shè)計模式

ADDIE 教學(xué)設(shè)計模式是教學(xué)設(shè)計理論最經(jīng)典的模式，蘊(yùn)含了教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計過程的5 個核心步驟，用于解決教學(xué)過程中的5 個核心問題，見圖1，以保證高效地實(shí)現(xiàn)教學(xué)設(shè)計與實(shí)施[2]。該模式的主要特點(diǎn)是，評估階段作為整個教學(xué)設(shè)計過程科學(xué)性、有效性的有力保障，貫穿于整個設(shè)計過程，隨時對其他階段進(jìn)行反饋，且5 個階段不斷迭代，通過反復(fù)論證完善更新，最終形成完整的教學(xué)設(shè)計方案。ADDIE 教學(xué)設(shè)計模式充分體現(xiàn)了教學(xué)設(shè)計的內(nèi)核和共同特征，特別適用于在線教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，因此在線上線下相結(jié)合的混合式實(shí)驗教學(xué)中使用ADDIE 模式進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，具有很好的適用性和可行性。

2 實(shí)驗課程混合式教學(xué)設(shè)計的總體框架

基于ADDIE 模式的混合式教學(xué)設(shè)計分為分析、設(shè)計、開發(fā)、實(shí)施和評估5 部分，總體框架見圖2。

圖1 ADDIE 教學(xué)設(shè)計模式

圖2 基于ADDIE 模式的實(shí)驗課程混合式教學(xué)設(shè)計

3 UML軟件建模實(shí)驗課程的混合式教學(xué)設(shè)計

3.1 分析階段

按照系統(tǒng)論的觀點(diǎn)，教學(xué)系統(tǒng)要有明確目的，課程體系要有整體性，要與學(xué)生有明確的相關(guān)性，并與教學(xué)環(huán)境相適應(yīng)[3]。

（1）教學(xué)對象分析是通過了解學(xué)習(xí)者的共同特征、學(xué)習(xí)習(xí)慣、知識儲備、動機(jī)水平、能力水平、個人對學(xué)習(xí)的期望確定教學(xué)的起點(diǎn)。UML軟件建模實(shí)驗課程教學(xué)對象分析可以通過調(diào)查問卷形式獲取。

（2）教學(xué)目標(biāo)分析可以基于布魯姆的教育目標(biāo)分類理論，結(jié)合學(xué)科特點(diǎn)和地位，精確闡述教學(xué)目標(biāo)，包括課程總教學(xué)目標(biāo)和單元教學(xué)目標(biāo)，為設(shè)計教學(xué)提供支持。UML 軟件建模實(shí)驗課程是本科軟件工程專業(yè)應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系中重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是將面向?qū)ο蠓治雠c設(shè)計方法、面向?qū)ο缶幊陶Z言和統(tǒng)一建模語言UML 知識融合后，將理論知識應(yīng)用到實(shí)際問題的實(shí)踐過程，以此加深理解和掌握面向?qū)ο蟮乃枷搿⒓夹g(shù)和方法，培養(yǎng)學(xué)生建立合理、科學(xué)、高質(zhì)量的系統(tǒng)建模能力，達(dá)到提高軟件工程實(shí)踐能力的目的。

（3）教學(xué)內(nèi)容分析的結(jié)果是確定教學(xué)知識的廣度和深度，劃分難點(diǎn)和重點(diǎn)，處理各知識點(diǎn)之間的聯(lián)系和區(qū)別。UML 建模實(shí)驗課程實(shí)驗內(nèi)容的選取不能僅僅關(guān)注UML 各類模型本身的細(xì)節(jié)和建模技術(shù)，而是要系統(tǒng)地關(guān)注UML 模型在整個軟件開發(fā)過程中的作用和實(shí)踐應(yīng)用，結(jié)合面向?qū)ο蟮姆治鲈O(shè)計原則，構(gòu)建具有靈活性和可擴(kuò)展性的高質(zhì)量軟件模型。

（4）教學(xué)環(huán)境是教學(xué)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的重要條件。UML 軟件建?；旌鲜綄?shí)驗教學(xué)環(huán)境包括網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化在線學(xué)習(xí)環(huán)境和實(shí)驗室教學(xué)環(huán)境。

3.2 設(shè)計階段

設(shè)計階段以分析階段的結(jié)果為依據(jù)，確定教學(xué)問題的具體解決方案，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)確定教學(xué)模式、選擇教學(xué)媒體和教學(xué)策略、設(shè)計教學(xué)活動，確定知識傳遞的通道以及師生開展教與學(xué)活動的組織方式等，以實(shí)現(xiàn)利用最有效的教學(xué)手段把知識傳遞給學(xué)生或者引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

3.2.1 教學(xué)模式的確定

教學(xué)模式是指在教育教學(xué)理論指導(dǎo)下，在一定環(huán)境下建立起來的，較為穩(wěn)定的教學(xué)活動結(jié)構(gòu)的框架和程序。UML 軟件建模實(shí)驗課程采用混合式教學(xué)模式。

3.2.2 教學(xué)策略的選擇

教學(xué)策略能夠體現(xiàn)教學(xué)理論的具體化和教學(xué)活動方式的概括化，具有一定的抽象性和靈活性。教學(xué)策略包括為實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)而采用的教學(xué)活動的程序、方法、形式、技術(shù)支持等，按照功能可以分為教學(xué)傳遞策略、教學(xué)組織策略和教學(xué)管理策略[4]。

1）教學(xué)傳遞策略。

教學(xué)傳遞策略包括教學(xué)知識的媒體呈現(xiàn)形式和教學(xué)內(nèi)容的組織傳遞順序兩方面。

UML 軟件建模實(shí)驗課程的教學(xué)傳遞策略：總體教學(xué)內(nèi)容的組織順序基于“精細(xì)加工理論”[5]，以“整體—部分”“縱覽—細(xì)化”知識傳遞順序來組織教學(xué)內(nèi)容，從UML 語言縱覽到各類不同UML 圖的建模技術(shù)，最后將各類UML圖進(jìn)行整合，構(gòu)建一個完整的軟件系統(tǒng)模型。單元教學(xué)內(nèi)容的組織順序選擇布魯納的螺旋式教學(xué)順序，以“概念—原理—技術(shù)—應(yīng)用”組織每個單元內(nèi)的教學(xué)內(nèi)容，如類圖的概述、類圖的組成元素、類之間的關(guān)系、類圖的正向工程與逆向工程、類圖的作用和具體應(yīng)用。

2）教學(xué)組織策略。

教學(xué)組織策略指教學(xué)活動的組織策略，如集體學(xué)習(xí)、個體學(xué)習(xí)和小組協(xié)作學(xué)習(xí)。

UML 軟件建模實(shí)驗課程的教學(xué)組織策略：不同的實(shí)驗內(nèi)容、實(shí)驗任務(wù)采用的組織形式不同，但都要充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，激發(fā)學(xué)習(xí)動機(jī)，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)。課前實(shí)驗準(zhǔn)備采取個體學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)自主探究學(xué)習(xí)，課上根據(jù)實(shí)驗題目類型和難度，以任務(wù)驅(qū)動式學(xué)習(xí)進(jìn)行個體學(xué)習(xí)或分組協(xié)作學(xué)習(xí)和討論式學(xué)習(xí)，如果是實(shí)驗注意事項、共性問題和疑難問題解答、實(shí)驗總結(jié)則實(shí)施集體學(xué)習(xí)。課后學(xué)習(xí)反思以及實(shí)踐能力鞏固和擴(kuò)展，以個體學(xué)習(xí)或分組協(xié)作學(xué)習(xí)為主，通過真實(shí)任務(wù)驅(qū)動的研究性學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

3）教學(xué)管理策略。

教學(xué)管理策略包括教學(xué)進(jìn)度、資源、活動的控制管理。

UML 軟件建模實(shí)驗課程的教學(xué)管理策略：教師是教學(xué)進(jìn)度的把控者和教學(xué)資源的管理者。在混合式教學(xué)模式下，不同階段教學(xué)活動的主控者不相同，課前和課后學(xué)生是主控者，課上教師是主控者。教師作為整個混合式教學(xué)過程的指揮者和監(jiān)督者，需要保證教學(xué)進(jìn)度的順利進(jìn)行、教學(xué)資源的高效使用、教學(xué)活動的有效開展。

3.2.3 教學(xué)過程的設(shè)計

教學(xué)過程是指教師組織教學(xué)的程序和環(huán)節(jié)，也是學(xué)生學(xué)習(xí)和認(rèn)知的程序和環(huán)節(jié)。混合式教學(xué)包括課前、課上和課后3 個教學(xué)階段，既需要從總體上設(shè)計全局教學(xué)過程，對課內(nèi)外學(xué)習(xí)活動、線上線下教學(xué)活動進(jìn)行整合設(shè)計，又需要對每個階段進(jìn)行局部教學(xué)過程的設(shè)計。

（1）全局設(shè)計：UML 軟件建模實(shí)驗課程的全局教學(xué)過程設(shè)計，借鑒了教學(xué)設(shè)計大師加涅根據(jù)認(rèn)知加工模型并按照學(xué)習(xí)發(fā)生過程提出的九段式教學(xué)程序，抽取、整合和調(diào)整部分教學(xué)活動，形成新的教學(xué)程序流程，以“舊知復(fù)習(xí)，新知導(dǎo)入，新知呈現(xiàn)，新知鞏固，拓展訓(xùn)練”主線程序開展。

（2）局部設(shè)計：UML 軟件建模實(shí)驗課程采用混合式教學(xué)模式，實(shí)驗課前線上自主學(xué)習(xí)完成實(shí)驗課上的準(zhǔn)備工作；實(shí)驗課上教學(xué)過程的設(shè)計借鑒BOPPPS 教學(xué)模型[6]，強(qiáng)調(diào)從實(shí)驗引入、實(shí)驗?zāi)繕?biāo)、實(shí)驗前測、參與式實(shí)驗學(xué)習(xí)、實(shí)驗反饋和實(shí)驗總結(jié)6 個環(huán)節(jié)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計；實(shí)驗課后進(jìn)行線上實(shí)驗過程交流、實(shí)踐能力拓展和創(chuàng)新。

3.3 開發(fā)階段

在混合式教學(xué)的開發(fā)階段，最重要的是完成在線課程的建設(shè)和實(shí)驗項目的設(shè)計。

1）在線課程建設(shè)。

在線課程的建設(shè)要從學(xué)習(xí)者便于理解和使用的角度，篩選原有的學(xué)習(xí)資源，開發(fā)新的可以支持學(xué)生自主學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)的教學(xué)資源，制作理論教學(xué)微視頻和實(shí)驗教學(xué)微視頻，建設(shè)教學(xué)案例庫和試題庫，制作教學(xué)課件，收集用于參考的電子書籍，設(shè)計課前學(xué)習(xí)任務(wù)單，鏈接與本課程相近的網(wǎng)絡(luò)課程，提供個性化學(xué)習(xí)的渠道，提供多種學(xué)習(xí)工具和建模軟件，并明確學(xué)習(xí)資源的使用方式。

UML軟件建模實(shí)驗在線課程建設(shè)情況見圖3。

圖3 UML 軟件建模實(shí)驗在線課程建設(shè)

2）實(shí)驗任務(wù)設(shè)計。

以“學(xué)生為中心”的實(shí)驗教學(xué)，需要將實(shí)驗案例學(xué)習(xí)向?qū)嶒灠咐O(shè)計轉(zhuǎn)變，學(xué)生只有親自設(shè)計動手實(shí)踐，才能掌握相關(guān)的技能和方法，教師的指導(dǎo)為學(xué)生知識體系的建構(gòu)提供服務(wù)。

在UML 軟件建?；旌鲜綄?shí)驗教學(xué)中，要進(jìn)行針對性技能訓(xùn)練，按照“驗證性實(shí)驗→設(shè)計性實(shí)驗→綜合性實(shí)驗→拓展創(chuàng)新性實(shí)驗”這一漸進(jìn)性步驟開展實(shí)踐教學(xué)。實(shí)驗題目分為兩種類型：一種是關(guān)注UML 軟件模型的閱讀和理解，一種是關(guān)注UML 軟件模型的繪制和實(shí)際應(yīng)用。驗證性實(shí)驗關(guān)注如何使用軟件建模工具繪制各種UML 圖，以及如何實(shí)現(xiàn)正向和逆向工程。設(shè)計性實(shí)驗關(guān)注各類UML 圖在實(shí)際軟件分析與設(shè)計過程中的應(yīng)用，將各種分析設(shè)計原則引入軟件建模。綜合性實(shí)驗強(qiáng)調(diào)知識的綜合應(yīng)用，不僅關(guān)注描述同一系統(tǒng)多種UML 圖之間的關(guān)聯(lián)，而且要考慮軟件模型與數(shù)據(jù)庫、軟件體系結(jié)構(gòu)、程序設(shè)計等課程知識的關(guān)聯(lián)。拓展創(chuàng)新性實(shí)驗強(qiáng)調(diào)知識的延伸和實(shí)踐能力的提升，可以通過自命題方式進(jìn)行自主設(shè)計或團(tuán)隊開發(fā)，或依托開放實(shí)驗室項目、“互聯(lián)網(wǎng)+”大賽等進(jìn)行創(chuàng)新性實(shí)驗。

3.4 實(shí)施階段

實(shí)施階段指教學(xué)的實(shí)際傳輸，是將教學(xué)設(shè)計轉(zhuǎn)換為真實(shí)的、具體的教學(xué)行為和結(jié)果。教學(xué)實(shí)施策略的選擇既要符合教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)的要求和教學(xué)對象的特點(diǎn)，又要考慮在特定教學(xué)環(huán)境中的可行性。

UML 軟件建模實(shí)驗課程的混合式教學(xué)實(shí)施見圖4，分為實(shí)驗課前、實(shí)驗課上、實(shí)驗課后3個環(huán)節(jié)，采用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法、項目驅(qū)動教學(xué)法和行為導(dǎo)向教學(xué)法增強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗過程的參與度，強(qiáng)調(diào)師生間、生生間的交流互動以及各個環(huán)節(jié)間的及時反饋。線上教學(xué)活動主要包括實(shí)驗情況問卷、實(shí)驗筆記博客、實(shí)驗作品互評、優(yōu)秀實(shí)驗報告展示、實(shí)驗知識測試，實(shí)驗問題答疑等；線下教學(xué)活動主要包括實(shí)驗面對面指導(dǎo)、實(shí)驗總結(jié)、實(shí)驗點(diǎn)評、實(shí)驗線下討論等。驗證性實(shí)驗作為課前實(shí)踐任務(wù)，設(shè)計性實(shí)驗和綜合性實(shí)驗作為課上實(shí)踐任務(wù)，拓展創(chuàng)新性實(shí)驗作為課后拓展任務(wù)。

圖4 UML 軟件建模實(shí)驗課程混合式教學(xué)實(shí)施

3.5 評估階段

評估階段是教學(xué)設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，通過評估不僅可以檢驗學(xué)生的學(xué)習(xí)效果是否達(dá)到教學(xué)目標(biāo)，而且可以判別教師采用的教學(xué)方法、策略和活動是否有效。評估階段貫穿于整個教學(xué)過程，可以為其他教學(xué)設(shè)計階段的改進(jìn)和完善提供依據(jù)。

UML 軟件建模實(shí)驗課程采用過程性評估和總結(jié)性評估相結(jié)合的方式。實(shí)驗的過程性評估貫穿于ADDIE 教學(xué)設(shè)計全過程，主要通過教學(xué)平臺的用戶日志、實(shí)驗情況問卷調(diào)查、階段性實(shí)驗知識測試、實(shí)驗作業(yè)情況、實(shí)驗課上觀察等方式，進(jìn)行學(xué)習(xí)行為的分析和學(xué)習(xí)階段性效果的反饋，并以此為依據(jù)進(jìn)行教學(xué)過程的動態(tài)調(diào)整。實(shí)驗的總結(jié)性評估在實(shí)施階段完成后進(jìn)行，注重教學(xué)結(jié)果，從知識應(yīng)用能力、綜合實(shí)踐能力和擴(kuò)展創(chuàng)新能力多方面進(jìn)行全面考察，從實(shí)驗作品、實(shí)驗答辯與實(shí)驗報告3 個方面對實(shí)驗效果進(jìn)行評定。通過這兩種評估方式進(jìn)行教學(xué)反饋，不斷迭代改進(jìn)ADDIE 教學(xué)設(shè)計的各個階段，最終實(shí)現(xiàn)混合式教學(xué)的最佳實(shí)踐。

4 實(shí)驗教學(xué)的混合式教學(xué)設(shè)計與實(shí)施中應(yīng)注意的問題

（1）遵循整體優(yōu)先局部兼顧的原則：教學(xué)設(shè)計作為一個不可分割的整體，強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)性，各個環(huán)節(jié)各盡其責(zé)，但又相互聯(lián)系、相互制約，良構(gòu)的教學(xué)設(shè)計需要兼顧各個環(huán)節(jié)，而不能過于片面地強(qiáng)調(diào)某個環(huán)節(jié)而忽視整體目標(biāo)。

（2）強(qiáng)調(diào)教學(xué)設(shè)計的彈性化：教學(xué)設(shè)計具有靈活性，每個具體步驟可以結(jié)合課程的實(shí)際需求和應(yīng)用情景、教學(xué)策略、教學(xué)方法、教學(xué)模式加以實(shí)施，并在迭代實(shí)踐過程中可以根據(jù)評價反饋結(jié)果動態(tài)調(diào)整。

（3）強(qiáng)調(diào)實(shí)踐教學(xué)體系的重要性：能力培養(yǎng)不是一次性的，而是一個循序漸進(jìn)、長期實(shí)踐、不斷探索的過程，因此需要一系列持續(xù)的、科學(xué)的、相關(guān)聯(lián)的實(shí)踐體系來支撐。

（4）提倡群體化實(shí)踐教學(xué)方法[7]：可以借助互聯(lián)網(wǎng)群體、互聯(lián)網(wǎng)資源和互聯(lián)網(wǎng)平臺，利用信息檢索技術(shù)等解決實(shí)踐教學(xué)中存在的答疑解惑反饋不及時、實(shí)驗異常錯誤難解決、實(shí)際復(fù)雜案例數(shù)量有限等問題。

5 結(jié) 語

實(shí)踐證明，在實(shí)驗教學(xué)中引入混合式教學(xué)模式，并基于ADDIE 進(jìn)行混合式教學(xué)設(shè)計與實(shí)踐，將“以學(xué)生為中心”落實(shí)到具體的教學(xué)設(shè)計過程中，能夠系統(tǒng)有序地開展實(shí)驗教學(xué)過程，充分克服原有實(shí)驗教學(xué)存在學(xué)時不足、實(shí)驗前準(zhǔn)備不充分、實(shí)驗課堂利用不充分、專業(yè)綜合應(yīng)用能力欠缺、實(shí)際問題解決能力不足等弊端，從而使課程的教學(xué)體系更加完善，達(dá)到教學(xué)效果的提升。