混合式教學(xué)在《軟件工程》課程理論和實(shí)踐教學(xué)中的探索與實(shí)踐

張聚禮，柯銘

（蘭州理工大學(xué)，甘肅蘭州 730050）

我國混合式教學(xué)的概念是由何克抗教授引入的，他談到所 Blending Learning 就是要把傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式的優(yōu)勢和 e-Learning 的優(yōu)勢結(jié)合起來，也就是說，既要發(fā)揮教師引導(dǎo)、啟發(fā)監(jiān)控教學(xué)過程的主導(dǎo)作用，又要充分體現(xiàn)學(xué)生作為學(xué)習(xí)過程主體的主動(dòng)性、積極性與創(chuàng)造性[1]?；旌蠈W(xué)習(xí)形式上是在線學(xué)習(xí)與面對面學(xué)習(xí)的混合，但其更深層次是包括了基于不同教學(xué)理論的教學(xué)模式的混合，教師主導(dǎo)活動(dòng)和學(xué)生主體參與的混合，課堂教學(xué)與在線學(xué)習(xí)不同學(xué)習(xí)環(huán)境的混合，不同教學(xué)媒體的混合，課堂講授與虛擬教室或虛擬社區(qū)的混合等[2]。在教學(xué)改革探索的過程中，使用混合式教學(xué)模式可以充分發(fā)揮“線上”和“線下”兩種教學(xué)的優(yōu)勢，并進(jìn)行有機(jī)混合來改造傳統(tǒng)教學(xué)，改變在課堂教學(xué)過程中過分使用講授方式而導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性不高、認(rèn)知參與度不足、不同學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果差異過大等問題和不足[3]。我校“面向?qū)ο蟮能浖こ獭保ɡ碚摻虒W(xué)）和“課程設(shè)計(jì)”（實(shí)踐教學(xué)）從軟件工程專業(yè)招生開始就設(shè)置了該課程，2012年開始理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)，至今已8年，該課程針對軟件工程專業(yè)2年級的學(xué)生，每年大約有120位同學(xué)選修該課程，已經(jīng)形成成熟的軟件工程案例、視頻和相關(guān)電子資料，為開展混合式教學(xué)奠定了基礎(chǔ)。下面就如何開展“軟件工程”課程的理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行闡述。

一、教學(xué)目標(biāo)

按照工程教育專業(yè)認(rèn)證的理念，按照學(xué)校的培養(yǎng)定位，依據(jù)能力培養(yǎng)要求，結(jié)合課程特點(diǎn)進(jìn)行目標(biāo)設(shè)計(jì)。通過軟件工程的理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)（軟件工程課程設(shè)計(jì)），希望達(dá)到如下目標(biāo)：

(一)學(xué)習(xí)工程理論

理解面向?qū)ο蟮纳顚雍x、基本概念和主要特征，掌握統(tǒng)一過程模型的基本原理；使用用例驅(qū)動(dòng)開發(fā)技術(shù)，使學(xué)生學(xué)習(xí)如何構(gòu)建需求模型；在需求模型的基礎(chǔ)上，探究系統(tǒng)的內(nèi)部，項(xiàng)目小組的成員共同努力，使用更強(qiáng)的表達(dá)能力和形式化方法，深刻地理解需求，建立分析模型，進(jìn)一步描述需求使設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)更易于進(jìn)行，便于應(yīng)對需求變更和重用；理解用例模型、設(shè)計(jì)模型、實(shí)施模型、實(shí)現(xiàn)模型的構(gòu)架視圖，掌握設(shè)計(jì)工作流，學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)用例、類、子系統(tǒng)等，了解設(shè)計(jì)模式，規(guī)劃設(shè)計(jì)工作，理解軟件設(shè)計(jì)過程；形成良好的編程習(xí)慣，掌握黑盒測試、白盒測試和基于非執(zhí)行的單元測試，掌握實(shí)現(xiàn)工作流，進(jìn)行相關(guān)的構(gòu)架實(shí)現(xiàn)，學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)類、子系統(tǒng)等，學(xué)習(xí)軟件單元、集成和驗(yàn)收測試，理解軟件實(shí)現(xiàn)和測試過程；使學(xué)生了解軟件復(fù)用技術(shù)和主流構(gòu)件模型。

(二)培養(yǎng)工程能力

在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，同步開展實(shí)踐訓(xùn)練以提高學(xué)生的工程素養(yǎng)，及時(shí)將所學(xué)理論應(yīng)用于解決具體復(fù)雜軟件工程問題，使學(xué)生能夠融合專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)，養(yǎng)成對復(fù)雜軟件工程問題進(jìn)行深入研究的習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生初步的工程研究能力。

(三)提高工程素養(yǎng)

以TSP（小組軟件開發(fā)過程）為指導(dǎo)，加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)溝通和協(xié)作，培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作意識(shí)，遵循軟件工程規(guī)范，通過具體的實(shí)踐項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)和實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化處理問題的能力。

二、方案設(shè)計(jì)和實(shí)踐

混合式教學(xué)的最大特征就是混合性，其混合性不僅僅表現(xiàn)在線上和線下的混合，更表現(xiàn)在教學(xué)理論、教學(xué)方式、學(xué)習(xí)方式等方面的混合上?；旌鲜浇虒W(xué)是教師和學(xué)生共同學(xué)習(xí)的過程，對學(xué)生來說，是學(xué)習(xí)知識(shí)的過程；對教師來說，則是學(xué)習(xí)如何構(gòu)建優(yōu)質(zhì)的混合式教學(xué)方案的過程。

(一)在線學(xué)習(xí)資源建設(shè)

理論教學(xué)方面。建立在線視頻資源，安排學(xué)生自學(xué)，每小節(jié)時(shí)間控制在7到10分鐘左右，這樣注意力更集中，效果會(huì)更好，學(xué)生也能夠利用碎片化時(shí)間來開展學(xué)習(xí)。每章會(huì)安排對應(yīng)的作業(yè)和測驗(yàn)，使學(xué)生能夠通過作業(yè)和測驗(yàn)復(fù)習(xí)、回顧對應(yīng)的知識(shí)。

實(shí)踐教學(xué)方面。建立在線項(xiàng)目示例，便于學(xué)生參考，以考勤應(yīng)用系統(tǒng)、普通高校藝術(shù)類招考綜合管理系統(tǒng)為模板，針對考生、考點(diǎn)、院校和管理機(jī)構(gòu)等不同角色深入講解實(shí)際項(xiàng)目的開發(fā)方法和技術(shù)，形成軟件工程案例，更好地滿足教學(xué)要求。同時(shí)，要求學(xué)生進(jìn)行同步工程項(xiàng)目訓(xùn)練，便于掌握所學(xué)的理論知識(shí)。

制作電子書，將相關(guān)資源制作成電子書，以便學(xué)生閱讀和學(xué)習(xí)。

(二)課內(nèi)外教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)踐

這里涉及兩門課程，包括“面向?qū)ο蟮能浖こ獭崩碚撜n和“軟件工程課程設(shè)計(jì)”實(shí)踐課，教學(xué)計(jì)劃是前12周完成理論教學(xué)，最后的3周實(shí)踐教學(xué)，這就造成了理論和實(shí)踐的脫節(jié)，在學(xué)習(xí)理論的時(shí)候，沒有相應(yīng)的實(shí)踐，最后造成了學(xué)生理論可能掌握得很好但不會(huì)使用，或者不知道在什么時(shí)候使用什么樣的技術(shù)等問題?，F(xiàn)在，采用混合式教學(xué)模式，做到理實(shí)結(jié)合，打通理論和實(shí)踐不匹配的情形，在線上學(xué)習(xí)理論教學(xué)的同時(shí)展開線下課設(shè)實(shí)踐，充分做到理論聯(lián)系實(shí)際。

在理論教學(xué)過程中，學(xué)生主要通過線上學(xué)習(xí)來掌握基本理論，課內(nèi)的理論教學(xué)更關(guān)注如何將相關(guān)的技術(shù)應(yīng)用于工程實(shí)踐，不再重復(fù)介紹線上學(xué)習(xí)的內(nèi)容，而且同步開展實(shí)踐教學(xué)，可以使學(xué)生更好地將相應(yīng)的技術(shù)應(yīng)用于工程實(shí)際；課內(nèi)安排相應(yīng)的討論，使學(xué)生能夠更好地了解工程中可能碰到的問題，能夠提出對應(yīng)的解決方案；結(jié)合實(shí)踐教學(xué)，給出專門的單元進(jìn)行小組解決方案展示和講評，及時(shí)指出學(xué)生解決方案的優(yōu)劣，便于學(xué)生進(jìn)一步調(diào)整設(shè)計(jì)思路和開發(fā)方法。

在實(shí)踐教學(xué)過程中，從理論教學(xué)的第3周開始就給學(xué)生分配相關(guān)的課設(shè)任務(wù)，課程設(shè)計(jì)題目隨課程理論教學(xué)提前布置給學(xué)生，每3-5人為1組，每組可以從給定的選題表中選擇一個(gè)題目，學(xué)生也可以自主選題，以激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性。課程設(shè)計(jì)緊跟課程進(jìn)度展開，密切配合理論教學(xué)，課程設(shè)計(jì)主要分成幾個(gè)階段：1)前期資料查閱，調(diào)研業(yè)務(wù)過程，應(yīng)用需求工程技術(shù)獲取軟件需求，完成軟件需求規(guī)格說明書；2)在需求工作流的基礎(chǔ)上，進(jìn)行分析工作流，應(yīng)用系統(tǒng)分析技術(shù)建立分析模型，并驗(yàn)證該模型是否滿足軟件需求；3)在分析模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)工作流，結(jié)合軟件實(shí)現(xiàn)技術(shù)，建立軟件構(gòu)架，完成構(gòu)架設(shè)計(jì)說明書；4)在構(gòu)架設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，開展系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)，建立詳細(xì)設(shè)計(jì)模型，完成詳細(xì)設(shè)計(jì)說明書；（以上階段大約在第12或13周完成）5)學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)工作流，遵循編碼規(guī)范進(jìn)行編碼實(shí)踐，養(yǎng)成良好的編碼習(xí)慣，完成編碼規(guī)范和代碼說明書；（這一階段大約持續(xù)5、6周的時(shí)間）6)學(xué)習(xí)測試工作流，進(jìn)行軟件測試和調(diào)試，完成測試的設(shè)計(jì)、相關(guān)的測試報(bào)告、建立測試跟蹤日志等相關(guān)的工程文檔；7)整理軟件開發(fā)各階段的相關(guān)文檔，并總結(jié)經(jīng)驗(yàn)；（這一階段主要在最后階段集中進(jìn)行，有的小組可能會(huì)出現(xiàn)進(jìn)度滯后，也會(huì)在這時(shí)候進(jìn)行查缺補(bǔ)漏。）8)最后進(jìn)行課設(shè)答辯，學(xué)生演示軟件，講解設(shè)計(jì)思路和關(guān)鍵難點(diǎn)，指導(dǎo)教師對每位學(xué)生進(jìn)行提問，學(xué)生通過回答問題、語言描述和實(shí)際操作等方式完成答辯。

(三)課內(nèi)討論

課內(nèi)討論緊跟理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)，同步展開，針對軟件開發(fā)過程的需求、分析、構(gòu)架、詳細(xì)設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和測試階段開展小組討論，探討如何執(zhí)行工作和任務(wù)，如何將所學(xué)的技術(shù)應(yīng)用于自己的軟件開發(fā)項(xiàng)目中，以便對課設(shè)開發(fā)實(shí)踐提供幫助。

(四)課外作業(yè)和實(shí)踐

課內(nèi)討論時(shí)間有限，要完成軟件項(xiàng)目的開發(fā)，是不夠的，各小組課外要針對各自的項(xiàng)目開展課外討論、學(xué)習(xí)和調(diào)研，將所學(xué)理論應(yīng)用于各自的項(xiàng)目中，為了使項(xiàng)目開發(fā)實(shí)踐能夠順利進(jìn)行，專門撰寫了博客系列文章，為學(xué)生提供了有針對性的技術(shù)指南，指導(dǎo)學(xué)生一步一步去完成整個(gè)項(xiàng)目開發(fā)過程，以幫助學(xué)生理解要使用的技術(shù)及如何在項(xiàng)目中去使用這些技術(shù)，這需要進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和實(shí)踐。

(五)考核方式

課程考試主要采用閉卷的方式，綜合考查學(xué)生內(nèi)容的掌握程度，但是考試內(nèi)容不再局限于理論教學(xué)，會(huì)涉及工程實(shí)踐環(huán)節(jié)，以考查學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力；課設(shè)仍然采用綜合測評為主，強(qiáng)調(diào)過程監(jiān)控和督促，以客觀評價(jià)學(xué)生的動(dòng)手能力和工程能力。

三、教學(xué)效果

混合式教學(xué)就是將傳統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)勢與網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)優(yōu)勢融合在一起，既充分發(fā)揮教師的引導(dǎo)、啟發(fā)和監(jiān)控的作用，同時(shí)還充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，將學(xué)生的創(chuàng)造性和積極性充分體現(xiàn)，這樣的融合才能得到最佳的教學(xué)效果。通過一學(xué)期的教學(xué)改革實(shí)踐，充分利用線上教學(xué)和線下教學(xué)相結(jié)合，理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)相融合，課內(nèi)學(xué)習(xí)和課外學(xué)習(xí)相補(bǔ)充，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，取得了較好的教學(xué)效果。

混合式教學(xué)的評價(jià)有各種不同的方法，例如，余勝泉對混合式教學(xué)從五個(gè)方面進(jìn)行評價(jià)[4]：交互程度、答疑情況、資源情況、作業(yè)情況和考核情況；劉智勇提出了多因子相結(jié)合的教學(xué)評價(jià)方式[5]，從網(wǎng)絡(luò)支持平臺(tái)環(huán)境、學(xué)生學(xué)習(xí)和教師教學(xué)等方面給出了對應(yīng)的二級評價(jià)指標(biāo)，其中，教學(xué)評價(jià)指標(biāo)包括教學(xué)方法、教學(xué)態(tài)度、教學(xué)能力和教學(xué)效果等4個(gè)一級指標(biāo)，一級指標(biāo)又細(xì)分為混合式教學(xué)設(shè)計(jì)與課程內(nèi)容的適應(yīng)程度、網(wǎng)上學(xué)習(xí)與課程教學(xué)內(nèi)容銜接程度、學(xué)習(xí)者積極參與學(xué)習(xí)的引導(dǎo)鼓勵(lì)方法、學(xué)習(xí)者對課程學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)程度等 15 個(gè)二級指標(biāo)。

這里并沒有采用上述復(fù)雜的評價(jià)技術(shù)，也沒有系統(tǒng)地收集相關(guān)數(shù)據(jù)，但是，作為教學(xué)，效果才是第1位的，因此，評價(jià)就從教學(xué)效果方面進(jìn)行直觀地分析。下面對17屆（傳統(tǒng)教學(xué)）和18屆（混合式教學(xué)）學(xué)生的考試進(jìn)行對比分析，2屆學(xué)生考試的試卷都由3部分組成，題目難度大致相當(dāng)，其中，第1部分為基本理論，主要考查基本理論的掌握程度；第2部分為技術(shù)應(yīng)用，主要考查實(shí)際問題分析能力；第3部分結(jié)合課程設(shè)計(jì)實(shí)踐進(jìn)行闡述，主要考查工程能力和文檔素質(zhì)。對兩個(gè)年級的考試試卷成績進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可以了解這兩種教學(xué)模式對課程的影響，其結(jié)果如表1所示。

表1 試卷分析

從統(tǒng)計(jì)結(jié)果上可以看到，采用混合式教學(xué)的學(xué)生第2、3部分的提升很明顯，尤其是第2部分，著重考查學(xué)生的分析問題、解決問題和工程能力，得到了明顯的提高，這正是要達(dá)到的目標(biāo)。當(dāng)然，第1部分的結(jié)果出人意料，略有降低，這可能與同學(xué)們在線上學(xué)習(xí)理論知識(shí)時(shí)不夠?qū)Ｗ⒂嘘P(guān)，而且，通過問卷調(diào)查的結(jié)果分析，也證實(shí)了這一點(diǎn)，一部分同學(xué)對理論學(xué)習(xí)不夠重視，只是為了完成任務(wù)而學(xué)習(xí)，這種情況不在少數(shù)，這也是繼續(xù)開展線上教學(xué)需要迫切解決的問題。

四、結(jié)束語

本次教學(xué)改革實(shí)踐主要涉及2門課程，1門理論教學(xué)，1門實(shí)踐教學(xué)，課堂教學(xué)不再局限于傳統(tǒng)的理論教學(xué)，更多地側(cè)重于發(fā)現(xiàn)同學(xué)們自學(xué)過程中的問題并解惑的過程，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的“灌輸式”教學(xué)向“引導(dǎo)啟發(fā)式”教學(xué)轉(zhuǎn)變，以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、解決實(shí)際問題的能力。使用混合式教學(xué)模式，利用互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)教學(xué)方式相融合的形式，可以改變傳統(tǒng)單一的課堂式教學(xué)模式，使用互聯(lián)網(wǎng)推送理論學(xué)習(xí)內(nèi)容，突破時(shí)空限制，教師課堂將側(cè)重點(diǎn)放在實(shí)踐層面，激發(fā)學(xué)生的興趣，使學(xué)生由原來的被動(dòng)學(xué)習(xí)，變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，而且，學(xué)生可以隨時(shí)隨地進(jìn)行理論學(xué)習(xí)和強(qiáng)化記憶，享受學(xué)習(xí)的樂趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。利用在線教學(xué)平臺(tái)，可以形成合理有效的溝通，可以及時(shí)解決學(xué)生在學(xué)習(xí)在線課程的過程中遇到的問題，在線學(xué)習(xí)可以真正發(fā)揮“互聯(lián)網(wǎng)+”的優(yōu)勢，使學(xué)習(xí)不再是單向輸出，而是雙向的師生互動(dòng)，很好地解決傳統(tǒng)“灌輸式”教學(xué)中學(xué)習(xí)者被動(dòng)學(xué)習(xí)、缺乏創(chuàng)新等問題，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化主動(dòng)教學(xué)。在線課程資源組織形式多樣，內(nèi)容豐富充實(shí)，示例項(xiàng)目基于真實(shí)情境，利用案例與理論形成互補(bǔ)，充分發(fā)揮各方資源優(yōu)勢，提高情境化教學(xué)質(zhì)量，讓學(xué)生獲得實(shí)景化的體驗(yàn)。課程設(shè)計(jì)不再局限于集中進(jìn)行，打通課設(shè)和理論教學(xué)之間的限制，將課設(shè)融入理論教學(xué)中，使學(xué)生能夠及時(shí)將所學(xué)的技術(shù)應(yīng)用于項(xiàng)目實(shí)踐，加深理論的理解和掌握。教師和學(xué)生互相配合，以軟件工程項(xiàng)目開發(fā)為媒介，充分利用現(xiàn)代通信手段，及時(shí)溝通交流，構(gòu)建了理論教學(xué)和工程實(shí)踐相融合的混合式教學(xué)新模式。