軟件工程課程的OBE教學(xué)改革探討與實(shí)踐

于程程，江玉潔，陳林，石林祥

摘? 要： 基于工程認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)（OBE）的產(chǎn)出導(dǎo)向教育理念，探討并實(shí)踐軟件工程課程的教學(xué)改革。以學(xué)生為中心，根據(jù)畢業(yè)要求及具體教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)課程目標(biāo)，提出基于OBE的考核方式，以此為依據(jù)并充分結(jié)合在線教育資源進(jìn)行教學(xué)改革，設(shè)計(jì)達(dá)成度分析方法。通過(guò)課程實(shí)踐后的考核結(jié)果，對(duì)課程目標(biāo)進(jìn)行達(dá)成度分析，利用教學(xué)反思實(shí)現(xiàn)教學(xué)的持續(xù)改進(jìn)。

關(guān)鍵詞： OBE; 課程目標(biāo); 課程改革; 達(dá)成度分析; 教學(xué)反思

中圖分類號(hào)：G64? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ?文章編號(hào)：1006-8228（2022）06-104-04

Discussion and practice on teaching reform of software engineering course with OBE

Yu Chengcheng， Jiang Yujie， Chen Lin， Shi Linxiang

（Shanghai Polytechnic Universiyt， Computer and Information Engineer School， Shanghai 201209， China）

Abstract： Based on the outcome based education （OBE） concept of engineering certification standards， the teaching reform of software engineering courses is discussed and practiced. Taking students as the center， and designing courses according to graduation requirements and specific teaching content as the objectives， an examination method based on OBE is proposed. Based on this and fully combined with online education resources， the teaching reform is carried out， and the analysis method of achievement degree is designed. According to the examination results， the achievement degree of the course objectives is analyzed， and the teaching reflection is used to achieve continuous improvement of teaching.

Key words： OBE; course objectives; course reform; achievement analysis; teaching reflection

0 引言

2006年我國(guó)開(kāi)始工程教育專業(yè)認(rèn)證工作，2016年我國(guó)正式加入《華盛頓協(xié)議》，我國(guó)工程教育的質(zhì)量得到了國(guó)際社會(huì)的認(rèn)可。該協(xié)議倡導(dǎo)以學(xué)生為中心、產(chǎn)出導(dǎo)向（Outcome Based Education，OBE）、持續(xù)改進(jìn)的教育理念[1-3]。在OBE模式下，教師必須以“通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生在畢業(yè)時(shí)能夠達(dá)到的能力”為導(dǎo)向，去設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)方法、考核方式，以保證學(xué)生獲得預(yù)期的能力[4]。本文基于OBE的工程教育模式，根據(jù)軟件工程課程的培養(yǎng)目標(biāo)，構(gòu)建課程體系;充分利用在線教育資源進(jìn)行教學(xué)改革，幫助學(xué)生獲得相應(yīng)能力;設(shè)計(jì)多樣性且能量化的考核方式，以評(píng)估學(xué)生的能力和水平;通過(guò)教學(xué)實(shí)踐，根據(jù)考核結(jié)果對(duì)課程目標(biāo)進(jìn)行多個(gè)維度的達(dá)成度分析，并進(jìn)行教學(xué)反思以實(shí)現(xiàn)教學(xué)持續(xù)改進(jìn)。

1 課程目標(biāo)設(shè)計(jì)

工程認(rèn)證的基本目標(biāo)是把學(xué)生培養(yǎng)成適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需求的能夠有效解決工程實(shí)際問(wèn)題的人才，這與OBE的產(chǎn)出為導(dǎo)向的教育思想是一致的。針對(duì)高校具體課程，則要求課程目標(biāo)需能夠支撐給定的畢業(yè)要求，即學(xué)生學(xué)習(xí)該門(mén)課程能達(dá)到畢業(yè)要求的部分能力。

軟件工程課程師計(jì)算機(jī)類專業(yè)的一門(mén)主要專業(yè)課程，在計(jì)算機(jī)軟件領(lǐng)域中占據(jù)核心位置。但由于各高校的定位不同，專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求及相關(guān)課程的課程目課程目標(biāo)亦各有不同[5，6]。上海第二工業(yè)大學(xué)是一所應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的軟件工程課程注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，通過(guò)課程的學(xué)習(xí)提升學(xué)生解決復(fù)雜軟件工程問(wèn)題的能力。該課程有四個(gè)課程目標(biāo)，支撐三個(gè)畢業(yè)要求中的三個(gè)指標(biāo)點(diǎn)，詳見(jiàn)表1。

課程教學(xué)內(nèi)容對(duì)課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見(jiàn)表2。本門(mén)課程主要任務(wù)是讓學(xué)生掌握軟件工程的基本概念、原理及項(xiàng)目開(kāi)發(fā)全周期、全流程的基本方法和技術(shù)，從工程的視角對(duì)軟件系統(tǒng)和軟件項(xiàng)目進(jìn)行再認(rèn)識(shí)，提升學(xué)生解決復(fù)雜軟件工程問(wèn)題的能力，為后續(xù)專業(yè)課打下基礎(chǔ)。

2 基于OBE的考核方式

傳統(tǒng)的課程考核方式通常是平時(shí)考核（30%）+期末考核（70%）的形式，其中存在諸多問(wèn)題。如平時(shí)考核主要由出勤、平時(shí)表現(xiàn)、作業(yè)完成情況組成，主觀性大，不能很好的量化衡量學(xué)生能力;期末考試，沒(méi)有很好的對(duì)標(biāo)具體的課程目標(biāo)來(lái)設(shè)計(jì)試卷，使得試卷設(shè)計(jì)較隨意;此外，缺少教學(xué)過(guò)程的檢驗(yàn)和反饋，學(xué)生無(wú)法在學(xué)習(xí)過(guò)程中及時(shí)了解當(dāng)前的學(xué)習(xí)情況。

為了解決上述問(wèn)題，需要對(duì)課程考核方式進(jìn)行基于OBE的改革，這就意味著考試方式要以學(xué)生為中心，以學(xué)生獲得的課程相應(yīng)目標(biāo)的能力為標(biāo)準(zhǔn)，反向設(shè)計(jì)課程考核方式，以檢查學(xué)生對(duì)各知識(shí)點(diǎn)的掌握情況和應(yīng)用能力，并且考試形式要多樣且能量化。

如表3所示，軟件工程概論課程有五個(gè)課程目標(biāo)，考核包括三種形式：課后作業(yè)（20%）、階段考試（10%）和期末考試（70%），各種形式在不同課程目標(biāo)的評(píng)價(jià)中占有不同的比例，成績(jī)比例=課后作業(yè)成績(jī)占比×20%+階段考試成績(jī)占比×10%+期末考試成績(jī)占比×70%。

首先，將課后作業(yè)作為平時(shí)成績(jī)的定量考核方式，設(shè)計(jì)了11個(gè)知識(shí)單元的課后作業(yè)，并且充分利用在線課程資源，在學(xué)習(xí)通上構(gòu)建題庫(kù)、作業(yè)庫(kù)，并在線發(fā)布和批改作業(yè)，并在后續(xù)課堂上講解相關(guān)作業(yè)。

其次，根據(jù)課程目標(biāo)對(duì)應(yīng)知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)期末考試。期末考試試題內(nèi)容對(duì)標(biāo)能力點(diǎn)，如表3所示考試題目包括選擇題、判斷題、簡(jiǎn)答題、綜合題。

最后，增加了階段學(xué)習(xí)考核。本課程在學(xué)期的第八周安排一次階段考試，以對(duì)學(xué)生在當(dāng)前階段的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評(píng)測(cè)。重點(diǎn)考核軟件工程基本概念、結(jié)構(gòu)化分析與設(shè)計(jì)方法、編碼和軟件維護(hù)，考試的題型與期末考試一致。通過(guò)階段考試，學(xué)生與老師都能量化的了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，并以此為依據(jù)指導(dǎo)老師進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)過(guò)程，同時(shí)敦促學(xué)生強(qiáng)化學(xué)習(xí)。

3 教學(xué)改革

基于OBE模式的課程教學(xué)改革的核心是教育產(chǎn)出實(shí)施，就是要以學(xué)生為中心，根據(jù)學(xué)生應(yīng)獲得的能力設(shè)置教學(xué)目標(biāo)，并結(jié)合基于OBE的考核方式，反向設(shè)計(jì)教學(xué)方式和教學(xué)手段。傳統(tǒng)課堂利用黑板、ppt、多媒體等工具并以知識(shí)講授為主的方式進(jìn)行教學(xué)，教學(xué)方式和手段都較為單一和枯燥，不能有效激發(fā)學(xué)生興趣及主觀能動(dòng)性。同時(shí)，課程目標(biāo)達(dá)成情況是根據(jù)OBE的考核方式，對(duì)學(xué)生能力的考核結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。因此，為了能夠更好的達(dá)成課程目標(biāo)，為了能夠提升學(xué)生解決復(fù)雜軟件工程問(wèn)題的能力，需要基于OBE的考核方式，對(duì)教學(xué)過(guò)程中的方式方法進(jìn)行一系列的改進(jìn)。

⑴ 充分利用在線學(xué)習(xí)平臺(tái)和工具

①在學(xué)習(xí)通在線學(xué)習(xí)平臺(tái)上構(gòu)建完善的課程資源，包括教學(xué)大綱、課件、優(yōu)質(zhì)在線資源、教材、課程進(jìn)度表、案例分析等，以方便學(xué)生利用在線資源更好的進(jìn)行線上和線下學(xué)習(xí);②在學(xué)習(xí)通平臺(tái)上構(gòu)建題庫(kù)、作業(yè)庫(kù)和試題庫(kù)，在線發(fā)布和提交作業(yè)及期中測(cè)試內(nèi)容。利用平臺(tái)的作業(yè)和試題的統(tǒng)計(jì)功能，可以方便有效的找到問(wèn)題，以便教學(xué)持續(xù)改進(jìn);③利用學(xué)習(xí)通平臺(tái)進(jìn)行課堂簽到、在線作業(yè)、測(cè)試成績(jī)統(tǒng)計(jì)、任務(wù)點(diǎn)完成情況等，作為學(xué)生過(guò)程考核的數(shù)據(jù)依據(jù)。④通過(guò)組建課程微信群或?qū)W習(xí)通的討論區(qū)，實(shí)現(xiàn)便捷的網(wǎng)絡(luò)交流平臺(tái)，可以及時(shí)與學(xué)生進(jìn)行溝通交流。

⑵ 理論講授與案例分析相結(jié)合

為了達(dá)到課程目標(biāo)對(duì)于學(xué)生的能力要求，在講授理論知識(shí)的過(guò)程中，通過(guò)案例分析，加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，還可設(shè)置案例分析專題課程，針對(duì)具體案例利用軟件工程方法進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)等。采用課堂互動(dòng)和啟發(fā)式教學(xué)方式，以問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生思考分析，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)互動(dòng)和實(shí)踐獲得知識(shí)，使學(xué)生從被動(dòng)的“要我學(xué)”變?yōu)橹鲃?dòng)的‘我要學(xué)’。

⑶ 模擬項(xiàng)目實(shí)踐驅(qū)動(dòng)教學(xué)過(guò)程

軟件工程課程將模擬項(xiàng)目實(shí)踐貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)自選的項(xiàng)目實(shí)踐加強(qiáng)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)與運(yùn)用。具體而言，在課程之初給定多個(gè)與學(xué)生生活貼近的模擬項(xiàng)目，例如圖書(shū)館管理系統(tǒng)、在線教學(xué)平臺(tái)、購(gòu)物平臺(tái)等，學(xué)生也可以自定義項(xiàng)目題目。要求學(xué)生自由組建6-8人為一組的團(tuán)隊(duì)，根據(jù)課程不同階段所教授的軟件工程方法，以團(tuán)隊(duì)形式完成模擬項(xiàng)目在開(kāi)發(fā)過(guò)程中的各項(xiàng)任務(wù)：?jiǎn)栴}定義、可行性分析、需求分析、軟件設(shè)計(jì)等，并最終以大作業(yè)形式提交并答辯。模擬項(xiàng)目實(shí)踐驅(qū)動(dòng)教學(xué)過(guò)程，讓學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)軟件開(kāi)發(fā)方法，以學(xué)生自主開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)為主，進(jìn)一步提高學(xué)生解決復(fù)雜軟件功能問(wèn)題的能力。

⑷ 習(xí)題講解（課后作業(yè)及階段測(cè)試）

為了讓學(xué)生進(jìn)一步鞏固所學(xué)知識(shí)，每個(gè)知識(shí)單元授課結(jié)束后都會(huì)安排課后作業(yè)，同時(shí)通過(guò)期中測(cè)試檢驗(yàn)學(xué)生的階段性學(xué)習(xí)情況。設(shè)置習(xí)題講解時(shí)間，利用學(xué)習(xí)通平臺(tái)的作業(yè)/測(cè)試的詳情統(tǒng)計(jì)功能，根據(jù)學(xué)生各個(gè)題目的正確率及錯(cuò)誤的具體情況來(lái)分析學(xué)生對(duì)于知識(shí)掌握的薄弱環(huán)節(jié)，針對(duì)性的進(jìn)行問(wèn)題解答，并對(duì)同學(xué)的做法做點(diǎn)評(píng)和討論。通過(guò)課后作業(yè)、階段測(cè)試及相應(yīng)的習(xí)題講解，教師和學(xué)生都可階段性的、定量的了解學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，教師亦可有針對(duì)性的進(jìn)行后續(xù)課程的持續(xù)改進(jìn)。同時(shí)，作業(yè)及測(cè)試的發(fā)布、批改及成績(jī)公布都是在學(xué)習(xí)通平臺(tái)完成，這些都為過(guò)程成績(jī)考核提供了依據(jù)。

4 課程達(dá)成度計(jì)算與分析

課程目標(biāo)達(dá)成度的計(jì)算依賴于課后作業(yè)、階段考試和期末考試的成績(jī)，最近一學(xué)期的課程成績(jī)及其對(duì)應(yīng)的考核方式占比見(jiàn)表4。

圖1是根據(jù)表4數(shù)據(jù)計(jì)算的課程目標(biāo)達(dá)成度，從圖中可以看出課程目標(biāo)4的達(dá)成度相對(duì)略低，為0.73，反映出學(xué)生對(duì)該目標(biāo)對(duì)應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容（軟件測(cè)試）掌握可進(jìn)一步加強(qiáng)，體現(xiàn)出學(xué)生對(duì)于軟件測(cè)試的基本概念及利用白盒和黑盒測(cè)試技術(shù)設(shè)計(jì)測(cè)試用例的方法的掌握和運(yùn)用仍有提升空間。課程目標(biāo)1的達(dá)成度最高，說(shuō)明學(xué)生對(duì)于軟件工程基礎(chǔ)理論知識(shí)掌握的較為扎實(shí)。課程目標(biāo)2、3、5的達(dá)成度居中，說(shuō)明學(xué)生對(duì)于復(fù)雜軟件工程問(wèn)題的分析、設(shè)計(jì)和管理能力尚可，并仍有提升空間。

圖2為課程目標(biāo)在各考核環(huán)節(jié)的達(dá)成度情況，可以看出課程目標(biāo)4的達(dá)成度相對(duì)較低原因：①課后作業(yè)部分，較其他環(huán)節(jié)達(dá)成度較高，是因?yàn)樽鳂I(yè)可以查閱資料方式來(lái)完成。但縱向比對(duì)仍是最低，說(shuō)明軟件測(cè)試知識(shí)單元較比其他知識(shí)單元難度更高;②階段測(cè)試達(dá)成度為68%，且縱向比較也是最低，說(shuō)明在學(xué)期中學(xué)生就對(duì)該知識(shí)單元掌握程度很低，且并未做有效的復(fù)習(xí);③期末考試前，針對(duì)軟件測(cè)試部分薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行了有效的教學(xué)調(diào)整，強(qiáng)化了該部分的知識(shí)，因此在期末考試環(huán)節(jié)比階段考試的達(dá)成度有大幅度提高。

類似的，從圖2中還可觀察到，課程目標(biāo)2、5也遵循課程目標(biāo)4在各考核環(huán)節(jié)達(dá)成度的整體走勢(shì)。課程目標(biāo)1中階段考試達(dá)成度比課后作業(yè)要高但期末考試時(shí)卻大幅下降，說(shuō)明學(xué)生在學(xué)期中對(duì)于軟件工程概述單元知識(shí)掌握非常好，但對(duì)于期中考試后才涉及到的專業(yè)知識(shí)掌握欠佳。課程目標(biāo)3則是在期末考核環(huán)節(jié)比階段考試環(huán)節(jié)的達(dá)成度略低，說(shuō)明學(xué)生在階段考試后才涉及的面向?qū)ο蠓治鲈O(shè)計(jì)部分的理解不夠深刻全面，運(yùn)用面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)解決問(wèn)題仍需進(jìn)一步加強(qiáng)。

針對(duì)現(xiàn)狀，對(duì)軟件工程課程教學(xué)提出如下持續(xù)改進(jìn)的措施：①在有限的課時(shí)中，增加目標(biāo)4對(duì)應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容占比，適當(dāng)縮減知識(shí)單元1、6、7、8的課時(shí)占比，并通過(guò)加大案例分析來(lái)提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)方法設(shè)計(jì)測(cè)試用例的能力;②教學(xué)過(guò)程中進(jìn)一步強(qiáng)化階段測(cè)試后設(shè)計(jì)的知識(shí)單元6、7和8的內(nèi)容和內(nèi)涵;③增加面向?qū)ο蠓治鲈O(shè)計(jì)部分的課后作業(yè)，同時(shí)進(jìn)行深度習(xí)題講解，從而進(jìn)一步提升學(xué)生利用面向?qū)ο蟮姆椒▽W(xué)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)的能力。

5 結(jié)束語(yǔ)

基于OBE的教育理念，根據(jù)畢業(yè)能力指標(biāo)點(diǎn)及培養(yǎng)目標(biāo)設(shè)計(jì)課程目標(biāo)，各課程目標(biāo)通過(guò)課程內(nèi)容來(lái)支撐，即學(xué)生學(xué)習(xí)相應(yīng)的課程后，應(yīng)能獲得相應(yīng)的課程目標(biāo)設(shè)定的能力要求。本文以軟件工程課程為例，根據(jù)畢業(yè)能力指標(biāo)點(diǎn)的課程目標(biāo)及課程內(nèi)容的支撐情況，設(shè)計(jì)合理、多樣且能夠量化的考核方式，再以考核方式為出發(fā)點(diǎn)，以學(xué)生為中心進(jìn)行反向教學(xué)設(shè)計(jì)，最后通過(guò)課程達(dá)成度分析，實(shí)現(xiàn)教學(xué)的持續(xù)改進(jìn)，從而形成有機(jī)閉環(huán)。從軟件工程課程的達(dá)成度分析來(lái)看，課程目標(biāo)達(dá)成度良好，但仍有改進(jìn)空間，后續(xù)仍需基于OBE的理念進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)，進(jìn)一步提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。

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