基于PT模型的軟件工程課程教學(xué)質(zhì)量評價探索

劉建平 賀鈞 于千城 楊德仁

摘要：在對軟件工程課程教學(xué)評價的現(xiàn)狀及存在問題分析的基礎(chǔ)上，引入項(xiàng)目理論（Program Theory， PT）評價框架，結(jié)合工程教育認(rèn)證的要求與目標(biāo)，探索性構(gòu)建了面向軟件工程課程教學(xué)全過程、可支撐工程教育認(rèn)證要求、可用于軟件工程課程教學(xué)質(zhì)量評價的概念模型。以期為提升軟件工程教學(xué)質(zhì)量、促進(jìn)軟件工程課程教學(xué)改革和對接與適應(yīng)軟件行業(yè)人才需求提供一定支持。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目理論;教學(xué)質(zhì)量評價;軟件工程

中圖分類號：TP311.5? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）21-0151-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

“軟件工程”課程是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)一門必修的專業(yè)核心課程，該課程主要培養(yǎng)學(xué)生的工程能力（需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編碼開發(fā)、系統(tǒng)測試、項(xiàng)目管理）、專業(yè)能力（UML建模、原型系統(tǒng)開發(fā)、架構(gòu)設(shè)計(jì)、軟件開發(fā)工具使用）、基礎(chǔ)能力（程序設(shè)計(jì)、編碼規(guī)范、版本控制）、職業(yè)能力（軟件工程項(xiàng)目管理、團(tuán)隊(duì)協(xié)作）等[1]。該課程是旨在培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)營軟件工程理論與工具，解決復(fù)雜工程問題的能力，該課程兼具理論性、應(yīng)用性和工程性。因此，該課程的教學(xué)質(zhì)量評價更是一項(xiàng)“系統(tǒng)性”工程，如何在課程設(shè)計(jì)和實(shí)際考察中，培養(yǎng)適應(yīng)軟件行業(yè)發(fā)展需求、兼具軟件工程理論知識和實(shí)踐能力的學(xué)生，是軟件工程教學(xué)設(shè)計(jì)與考察的重難點(diǎn)內(nèi)容。

在“新工科”和工程教育認(rèn)證背景下，更是為軟件工程課程教學(xué)設(shè)計(jì)與教學(xué)質(zhì)量的評價提出了更高的要求，進(jìn)而構(gòu)建基于軟件工程課程教育過程的評價框架，對提高軟件工程專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量具有重要意義。本文旨在構(gòu)建面向軟件工程課程教學(xué)過程、可支撐工程教育認(rèn)證要求、系統(tǒng)、全面的軟件工程課程教學(xué)質(zhì)量評價模型。

1 項(xiàng)目理論評價模型

項(xiàng)目理論（Program Theory， PT）評價模型，是評價領(lǐng)域中的經(jīng)典理論模型[2]。項(xiàng)目評價理論模型不僅揭示了評價周期中的各種要素（情境因素、輸入因素和輸出因素），而且側(cè)重解釋評價過程中如何發(fā)生（how）以及為什么發(fā)生（why）的內(nèi)在機(jī)制[2]。PT評價模型主要由四個評價階段要素構(gòu)成：輸入（Inputs）、過程/活動（Processes/Activities）、結(jié)果（Results/Outputs）和影響（Outcomes/Impacts）。其中，輸入（Inputs）包括了評價程序（過程）中需要的資源、材料、人員和情境（Context）因素等，輸入為過程和評價活動提供所需材料;過程/活動是評價過程中的發(fā)生的服務(wù)與處理;輸出是由活動產(chǎn)生的一系列結(jié)果，比如教授的課程數(shù)、服務(wù)的人數(shù)等;影響是參與者接受服務(wù)（活動）后產(chǎn)生的變化，影響被進(jìn)一步劃分為短期（Short-term outcomes）、中期（Intermediate outcomes）和長期（Long-term outcomes）影響。

從操作層面，PT模型可以通過一系列“如果-那么”邏輯對所捕獲和描述：

1）如果資源集可用，那么項(xiàng)目可以提供相應(yīng)的活動（過程）給參與者;

2）如果參與者接受了這些活動（服務(wù)），那么參與者將經(jīng)歷知識狀態(tài)、態(tài)度或技能的變化;

3）如果參與者個體的知識狀態(tài)、態(tài)度和技能發(fā)生變化，那么他們將改變自身的行為和日常實(shí)踐;

4）如果足夠多的個體都在行為和日常實(shí)踐發(fā)生了變化，那么該項(xiàng)目將對這個群體（團(tuán)體、社群）或者更大范圍產(chǎn)生了影響。

PT評價模型不僅在操作層面為項(xiàng)目評價要素及其關(guān)系進(jìn)行了規(guī)約，并且提供了評價的參考原則，如圖1所示，項(xiàng)目理論評價過程遵循以下邏輯順序：針對每項(xiàng)活動， 都需要考慮這個活動為參與者帶了什么結(jié)果？以及，為什么相信這個活動為導(dǎo)致如此的結(jié)果？哪些證據(jù)可以支撐某個活動導(dǎo)致的如何的結(jié)果？

2軟件工程課程教學(xué)評價體系存在的問題

在“新工科”和工程教育認(rèn)證背景下，傳統(tǒng)軟件工程課程教學(xué)凸顯諸多不足，很難適應(yīng)軟件行業(yè)對軟件工程課程的新要求，高校教學(xué)內(nèi)容與行業(yè)現(xiàn)行實(shí)踐存在不平衡、不對稱、脫節(jié)等問題[3]。

2.1軟件工程課程教學(xué)評價體系不完善

在“目標(biāo)導(dǎo)向”“以學(xué)生為中心”“持續(xù)改進(jìn)”的工程認(rèn)證教育理念驅(qū)動下[4]，研究者開展了軟件工程課程教學(xué)評價的改革和探索。如軟件工程專業(yè)課集群構(gòu)建[5]、基于模糊綜合判斷法的軟件工程教學(xué)改革實(shí)證研究[6-7]、工程認(rèn)證背景下的軟件工程課程體系探索等[3]。但是，尚未從軟件工程課程教學(xué)中的教學(xué)參與者、教學(xué)活動、教學(xué)結(jié)果與效果等方面對軟件工程課程進(jìn)行課程質(zhì)量的評價研究。傳統(tǒng)的面向結(jié)果的評價方法，評價指標(biāo)單一、評價節(jié)點(diǎn)單一、過程評價不足，很難支撐工程教育認(rèn)證下的軟件工程課程建設(shè)與質(zhì)量評價。

2.2教學(xué)過程評價目標(biāo)單一

傳統(tǒng)軟件工程課程教學(xué)評價以結(jié)果導(dǎo)向，注重學(xué)生階段性（如期中、期末測評）考核中的表現(xiàn)。根據(jù)布魯姆教學(xué)目標(biāo)分類，教學(xué)目標(biāo)分為認(rèn)知、技能和情感三個維度，傳統(tǒng)軟件工程課程教學(xué)目標(biāo)以知識（認(rèn)知）為主體，缺乏課程教學(xué)中對學(xué)生認(rèn)知、技能和情感三方面的融合培養(yǎng)。在新工科和課程思政建設(shè)背景下，軟件工程課程對學(xué)生的實(shí)踐能力（技能）和課程思政建設(shè)（體現(xiàn)情感維度一個面）與知識理解和識記能力的培養(yǎng)同樣重要[8]。

2.3教學(xué)評價過程主體錯位

傳統(tǒng)的軟件工程課程教學(xué)中，教師是課堂教學(xué)中的主體，教師以“灌輸式”講授教學(xué)方式為主，以完成教學(xué)計(jì)劃和安排為重點(diǎn)，一定程度上忽視了學(xué)生的主體地位。教學(xué)過程一定是學(xué)生學(xué)習(xí)導(dǎo)向的施教的過程，在教學(xué)過程中應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注和考查學(xué)生對不同知識點(diǎn)學(xué)到了多少、多少會實(shí)際應(yīng)用、學(xué)習(xí)成效如何、重難點(diǎn)理解和學(xué)習(xí)興趣狀態(tài)如何。只有充分地了解、掌握和引導(dǎo)學(xué)生持續(xù)需求的興趣和動力，學(xué)生才能發(fā)揮教學(xué)過程中的主體地位。

2.4教學(xué)評價缺乏有效反饋機(jī)制

教學(xué)評價是教與學(xué)雙向互動的過程。傳統(tǒng)軟件工程教學(xué)缺乏動態(tài)反饋機(jī)制的教學(xué)評價過程很難對接工程教育認(rèn)證中的“持續(xù)改進(jìn)”理念，一方面，教師課堂教學(xué)中只注重對學(xué)生知識接受程度的掌握，缺乏自我教學(xué)反思，如思考學(xué)生知識接受的程度、教學(xué)手段和方法是否需要改進(jìn)或者改變等;另一方面，從學(xué)生的角度，學(xué)生的主體地位尚未體現(xiàn)，學(xué)生“習(xí)慣了”被動地接受知識教育，缺乏有效的反饋方式和渠道。

綜上，傳統(tǒng)軟件工程課程教學(xué)實(shí)踐與評價機(jī)制很難滿足工程教育認(rèn)證的目標(biāo)與要求，需面向軟件工程課程教學(xué)過程與工程教育認(rèn)證理念，設(shè)計(jì)相應(yīng)的軟件工程課程質(zhì)量評價框架。

3基于PT評價模型的軟件工程課程教學(xué)評價模型探索設(shè)計(jì)

本研究引入項(xiàng)目理論（Program Theory， PT）評價模型（詳細(xì)討論見第1部分內(nèi)容），結(jié)合軟件工程課程的課程定位與教學(xué)目標(biāo)，如圖2所示，構(gòu)建了軟件工程課程教學(xué)質(zhì)量評價概念模型。根據(jù)PT評價模型，本研究中描述的項(xiàng)目即為軟件工程課程教學(xué)質(zhì)量評價項(xiàng)目。如圖2所示，該概念模型主要表達(dá)了軟件工程課程教學(xué)質(zhì)量評價過程中的基本要素、邏輯過程與評價問題。

3.1軟件工程課程質(zhì)量評價基本要素

根據(jù)PT評價模型，如圖2所示，軟件工程課程質(zhì)量評價過程包含了基本的PT評價要素：輸入、輸出和影響。其中，1）輸入要素包括情境因素和資源投入兩個方面。情境因素是開展軟件工程課程質(zhì)量評價的外部環(huán)境輸入，包括了諸如培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)理念、政策支持等子要素。資源投入是軟件工程課程的直接輸入要素，包括教師團(tuán)隊(duì)及其教學(xué)水平、教學(xué)與實(shí)驗(yàn)設(shè)備以及相關(guān)經(jīng)費(fèi)的投入;2）輸出包括了活動和參與者兩類子要素。輸出是在現(xiàn)有輸入條件下，參與者如何利用現(xiàn)有輸入資源，完成相關(guān)活動的過程。在軟件工程課程質(zhì)量控制與評價過程中，面向工程教育認(rèn)證的目標(biāo)，軟件工程課程質(zhì)量評價活動包括了：施教主體通過課堂教學(xué)提升學(xué)生（受教主體）軟件工程課程專業(yè)知識能力的活動、施教主體通過實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練提升學(xué)生軟件工程專業(yè)技能能力的活動、施教主體通過校企合作等方式提升學(xué)生實(shí)踐和服務(wù)軟件行業(yè)的能力;3）影響是輸出的預(yù)期產(chǎn)出，根據(jù)軟件工程課程教學(xué)的特點(diǎn)，將影響過程分為短期、中期和長期影響。與三類活動相對應(yīng)，短期影響主要是對學(xué)生軟件工程知識水平以及認(rèn)知狀態(tài)的影響（如對基本概念、基本技能與方法的掌握）、中期目標(biāo)對應(yīng)軟件工程課程的學(xué)期目標(biāo)，主要是對學(xué)生應(yīng)用軟件工程知識解決一般實(shí)際問題的工程應(yīng)用能力的影響、長期目標(biāo)對應(yīng)于軟件工程課程對綜合型、應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。

3.2軟件工程課程質(zhì)量評價邏輯過程

根據(jù)PT評價模型，項(xiàng)目質(zhì)量評價的基本邏輯遵循“如果-那么”基本邏輯建構(gòu)過程（詳細(xì)內(nèi)容請參見第1部分內(nèi)容），如圖2所示，圖中的箭頭始發(fā)端表示的是條件，箭頭指向表示結(jié)果，比如，如果課程資源集可用，那么軟件工程課程教學(xué)可以提供相應(yīng)的活動給參與者、如果學(xué)生參與和接受了這些活動，那么他們的軟件工程課程知識狀態(tài)、軟件工程課程實(shí)踐能力、態(tài)度等將會發(fā)生變化（短期影響）、如果足夠多的學(xué)生個體軟件工程知識與應(yīng)用技能發(fā)生了正向的變化，那么軟件工程行業(yè)乃至更大范圍（長期影響）將會產(chǎn)生影響。

3.3軟件工程課程質(zhì)量評價原則

根據(jù)PT評價模型，衡量一個PT模型的構(gòu)建是否合理與成功的標(biāo)準(zhǔn)就是該模型是否堅(jiān)持了相應(yīng)的評價原則。如圖2所示，每個軟件工程課程評價要素都對應(yīng)者若干評價問題，即衡量該要素設(shè)定是否合理的原則。如在輸入要素中，輸入要素的設(shè)定需堅(jiān)持充分性、目標(biāo)滿足性、情境依賴性等原則（對應(yīng)問題設(shè)定如圖2所示）、活動要素的設(shè)定需堅(jiān)持目標(biāo)滿足性、可執(zhí)行性等、參與者要素的設(shè)定需堅(jiān)持與活動內(nèi)容的對稱性、知識狀態(tài)正向變化等原則、影響要素的設(shè)定堅(jiān)持影響結(jié)果的可測量性、目標(biāo)可滿足性、工程認(rèn)證目標(biāo)達(dá)成度可計(jì)算性等。

4結(jié)論與展望

4.1研究結(jié)論

面向工程教育認(rèn)證要求，基于PT評價模型，本研究探索性構(gòu)建了軟件工程課程教學(xué)質(zhì)量評價概念模型。該模型面向軟件工程課程教學(xué)全生命周期，綜合考慮了軟件工程課程教學(xué)的情境與資源輸入，目標(biāo)導(dǎo)向的課程教學(xué)活動，以學(xué)生為主體的參與者群體，細(xì)分為短期、中期和長期的影響。同時，基于此，提出了軟件工程課程教學(xué)質(zhì)量評價過程的基本邏輯過程和相關(guān)評價原則。該概念模型可對接工程認(rèn)證中的“目標(biāo)導(dǎo)向”“以學(xué)生為中心”“持續(xù)改進(jìn)”的工程認(rèn)證教育理念。

以學(xué)生為中心：本研究提出的概念模型堅(jiān)持以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，將對學(xué)生產(chǎn)生的影響分為短期、中期和長期三個層次，并通過目標(biāo)滿足性、軟件工程知識狀態(tài)正向變化等原則衡量學(xué)生在整個課程中知識狀態(tài)動態(tài)變化過程，并保證每個環(huán)節(jié)的目標(biāo)對應(yīng)和可測量性。

目標(biāo)（成果）導(dǎo)向：本研究提出的概念模型遵循工程教育認(rèn)證目標(biāo)導(dǎo)向的原則。從軟件工程行業(yè)和社會需求角度出發(fā)（如圖2所示，長期影響），逆推中期影響和短期影響，進(jìn)而設(shè)計(jì)相應(yīng)的教學(xué)活動，提供可支持相應(yīng)活動的情境輸入、資源輸入和參與者。同時，正向過程采用“如果-那么”基本邏輯演繹過程，保證條件的充分性和結(jié)果的可測量性。

持續(xù)改進(jìn)：本研究提出的概念模型遵循“持續(xù)改進(jìn)”的工程教育認(rèn)證理念。如圖2所示，該模型正向采用“如果-那么”基本邏輯保證條件的充分性，同時，增加反饋環(huán)，保證結(jié)果的合理性，如圖2所示，圖中有兩類反饋路徑：反饋環(huán)A反饋環(huán)B。反饋環(huán)A保證了短期和中期影響對長期影響的持續(xù)正向影響，同時，根據(jù)長期影響的達(dá)成效果，調(diào)整和修改短期和中期影響;反饋環(huán)B根據(jù)教學(xué)活動和參與者的狀態(tài)，反饋給輸入端，確定需要調(diào)整和提升的方面，保證了輸入資源的充分性。

4.2展望

綜上，本研究通過分析目前軟件工程課程教育中面臨的問題，對標(biāo)工程教育認(rèn)證的“以學(xué)生為中心”“目標(biāo)導(dǎo)向”“持續(xù)改進(jìn)”教育理念，引入PT評價模型，構(gòu)建了軟件工程課程教學(xué)質(zhì)量評價概念模型，該模型分析了軟件軟件工程課程質(zhì)量評價基本要素、軟件工程課程質(zhì)量評價邏輯過程和軟件工程課程質(zhì)量評價原則。該概念模型對提升軟件工程教學(xué)質(zhì)量具有一定的指導(dǎo)意義。未來，本研究將在該概念模型的基礎(chǔ)上，構(gòu)建指標(biāo)體系并進(jìn)行實(shí)證驗(yàn)證。

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【通聯(lián)編輯：王力】