工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計課程改革與實踐

孫 寧 曲海成

遼寧工程技術(shù)大學(xué)軟件學(xué)院，遼寧 葫蘆島 125105

工程教育專業(yè)認(rèn)證是國際通行的工程教育質(zhì)量保障制度，認(rèn)證的核心理念是“以學(xué)生為中心，以產(chǎn)出為導(dǎo)向（Outcome Based Education，縮寫為OBE），持續(xù)改進(jìn)”。工程教育專業(yè)認(rèn)證是以培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求為導(dǎo)向的培養(yǎng)模式，以畢業(yè)要求支撐培養(yǎng)目標(biāo)，課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求。課程是本科教育的核心，各門課程目標(biāo)的達(dá)成在人才培養(yǎng)過程中尤為重要[1-2]。

Java 語言是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言的主流語言之一，遼寧工程技術(shù)大學(xué)軟件工程專業(yè)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計課程主要結(jié)合Java 語言講授面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計思想及方法，是軟件工程專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，也是后續(xù)課程Java 高級開發(fā)技術(shù)和軟件設(shè)計方法的重要基礎(chǔ)。該課程對于軟件工程專業(yè)學(xué)生程序設(shè)計思維的培養(yǎng)和編碼能力的訓(xùn)練具有極其重要的作用，是培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用能力和工程實踐能力的重要課程之一。

一、教學(xué)中存在的主要問題

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計主要講授面向?qū)ο笏枷爰癑ava語言，該課程具有較強(qiáng)的理論性、抽象性和實踐性，該課程在教學(xué)過程中存在如下問題。

一是課程目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點的對應(yīng)不足，每個教學(xué)內(nèi)容與環(huán)節(jié)無法做到對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行測量、和評價，不能衡量學(xué)生通過課程的學(xué)習(xí)是否達(dá)到畢業(yè)要求，無法為課程持續(xù)改進(jìn)提供依據(jù)[3-4]。

二是課程邏輯性較強(qiáng)，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。對于已經(jīng)學(xué)過C 語言程序設(shè)計的學(xué)生而言，要理解面向?qū)ο笏枷肱c相關(guān)概念較為困難，編程思想難以轉(zhuǎn)變。同時面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計要求設(shè)計者具有很強(qiáng)的邏輯思維能力、思路清晰，但由于部分學(xué)生缺少對邏輯思維的訓(xùn)練，課堂教學(xué)難度較高，學(xué)習(xí)效果不理想[5]。

三是學(xué)生實踐能力培養(yǎng)不足。部分學(xué)生程序設(shè)計能力較弱，編寫、調(diào)試程序經(jīng)驗不足，學(xué)生分析問題、解決問題能力得不到有效培養(yǎng)，尤其是不能運用所學(xué)知識進(jìn)行工程應(yīng)用。實踐能力培養(yǎng)達(dá)不到預(yù)期效果[6]。

四是考核方式單一，不能體現(xiàn)“以學(xué)生為中心，以能力培養(yǎng)為核心”的目標(biāo)，學(xué)生學(xué)習(xí)主動性弱。考核成績中試卷比例較大，導(dǎo)致一些學(xué)生課堂積極性差，考試依賴期末突擊復(fù)習(xí)。部分學(xué)生課堂參與程度低，學(xué)習(xí)效果較差，程序設(shè)計能力及創(chuàng)新能力得不到提升[4]。

二、課程教學(xué)內(nèi)容及目標(biāo)

本課程主要講授內(nèi)容包括面向?qū)ο笏枷敫攀?、Java語言基本語法、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計主要思想、面向?qū)ο筇卣?、常用類的使用、異常處理、圖形界面編程、輸入輸出流、多線程等主要內(nèi)容。課程學(xué)習(xí)目標(biāo)見表1。

表1 課程學(xué)習(xí)目標(biāo)

（續(xù)表）

三、教學(xué)改革設(shè)計與實踐

教學(xué)改革主要從課程自身特點出發(fā)，在明確課程目標(biāo)的基礎(chǔ)上，調(diào)整優(yōu)化課程內(nèi)容、完善課程大綱、改革教學(xué)方法，創(chuàng)新能力培養(yǎng)手段，突出“學(xué)生參與”，側(cè)重“能力考核”，在培養(yǎng)學(xué)生掌握基礎(chǔ)理論的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)從編程能力、綜合應(yīng)用能力到工程實踐能力的全方位能力培養(yǎng)的目標(biāo)。從而提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生解決工程問題的能力[6-8]。課程教學(xué)環(huán)節(jié)與能力培養(yǎng)目標(biāo)如圖1所示。

圖1 課程教學(xué)環(huán)節(jié)與能力培養(yǎng)目標(biāo)

（一）“以學(xué)生為中心”的課堂教學(xué)，加強(qiáng)學(xué)生編程能力的培養(yǎng)

傳統(tǒng)程序設(shè)計類課程教學(xué)模式為“理論課+實驗”，授課教師在教室講解理論并演示程序，學(xué)生再通過安排的實驗課動手實踐，容易產(chǎn)生理論課的講解和演示學(xué)生體會不深刻，實驗時又無從下手，理論與實踐脫節(jié)等現(xiàn)象。本教學(xué)模式改革采用“邊講邊練，以練代講”的方法，可以很好地解決理論實踐脫節(jié)問題。在課程安排中取消實驗課，全部學(xué)時均在網(wǎng)絡(luò)教室進(jìn)行授課，讓學(xué)生做到“學(xué)中做，做中學(xué)”[9]。將理論內(nèi)容結(jié)合案例進(jìn)行講解，并設(shè)計與講解案例相似或進(jìn)階的案例作為課堂訓(xùn)練案例，并指導(dǎo)學(xué)生完成。本課程共設(shè)計20個課堂訓(xùn)練案例用于“邊講邊練”，即教師講授理論后學(xué)生動手實踐完成課堂訓(xùn)練案例。設(shè)計8 個“以練代講”啟發(fā)式訓(xùn)練案例，主要是給出案例的實現(xiàn)流程，讓學(xué)生在實踐后總結(jié)規(guī)律。

（二）“課內(nèi)外相結(jié)合”的綜合訓(xùn)練項目，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用能力

為培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用能力，本課程在教學(xué)過程中的不同教學(xué)階段增加綜合訓(xùn)練項目。綜合訓(xùn)練項目的實施包括提出問題、解決問題、優(yōu)化設(shè)計、綜合評價等諸多環(huán)節(jié)。過程如下：首先，教師布置綜合訓(xùn)練項目及要求，并給出必要的指導(dǎo)說明，要求學(xué)生利用課后時間分組獨立完成該項目。其次，采用分組答辯的形式進(jìn)行驗收。項目答辯由自述、演示程序和回答問題構(gòu)成，每組答辯成績由教師和學(xué)生共同評定，各占50%。最后，教師對答辯及訓(xùn)練項目進(jìn)行總結(jié)，學(xué)生根據(jù)總結(jié)情況對完成項目進(jìn)行優(yōu)化，并提交項目報告及程序源代碼，教師根據(jù)報告內(nèi)容及規(guī)范程度給出報告成績。

在“承認(rèn)學(xué)生差異、保證發(fā)揮個人特長”的前提下，讓每名學(xué)生最大限度地參與綜合訓(xùn)練項目。項目實施采用分組方式完成，在學(xué)習(xí)過程中確保1/3 的學(xué)生能積極主動參與，1/3 的學(xué)生能在帶動下完成分工工作，1/3的學(xué)生能盡自己所能參與項目。讓學(xué)生各盡所能將自己的才能發(fā)揮出來。該環(huán)節(jié)的引入，能調(diào)動學(xué)生參與訓(xùn)練項目設(shè)計開發(fā)、參與分工合作、參與成績評定、參與競爭。通過參與答辯與評價，產(chǎn)生對問題的多種解決方案的思考，有效開拓思維，使學(xué)生真正成為“主體”，而教師盡可能地扮演好“主導(dǎo)”的角色。這提高了學(xué)生程序設(shè)計能力，培養(yǎng)了學(xué)生學(xué)習(xí)能力、分析解決問題能力、規(guī)范文檔能力和團(tuán)隊合作精神。

（三）“校企合作”綜合實訓(xùn)環(huán)節(jié)，實現(xiàn)工程實踐能力的培養(yǎng)目標(biāo)

綜合實訓(xùn)集中實踐環(huán)節(jié)是以面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計課程為基礎(chǔ)，并結(jié)合數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用和軟件工程等課程完成的綜合課程設(shè)計。為期2周的設(shè)計要求學(xué)生采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計思想，使用Java 程序設(shè)計語言，結(jié)合數(shù)據(jù)庫技術(shù)，按照規(guī)范的軟件開發(fā)流程完成軟件系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)。該環(huán)節(jié)從選題、過程指導(dǎo)到最后的成績考核全程由企業(yè)的指導(dǎo)教師來完成。設(shè)計題目來源于企業(yè)的實際項目，開發(fā)過程完全符合企業(yè)開發(fā)流程，編碼及文檔的規(guī)范符合企業(yè)要求，這對培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力起到積極作用。

（四）形成性評價方式注重“過程考核，能力考核”

面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)，應(yīng)根據(jù)學(xué)生特點，采用新型教學(xué)模式，選擇新型教學(xué)方法，從知識為主轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰橹?，從“一考定終身”向“形成性考核”轉(zhuǎn)變，構(gòu)建以能力考核為核心的人才培養(yǎng)評價體系，具體評價方法見表2。該評價模式可以充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，增強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，提高學(xué)生的創(chuàng)新就業(yè)能力和社會適應(yīng)能力[10]。

表2 形成性評價構(gòu)成

(續(xù)表)

四、課程目標(biāo)達(dá)成度分析

工程教育專業(yè)認(rèn)證中課程的評價主要體現(xiàn)的是課程目標(biāo)的達(dá)成度。課程目標(biāo)達(dá)成度是指任課教師在教學(xué)實施過程中所能達(dá)到預(yù)定目標(biāo)的程度。課程目標(biāo)達(dá)成度評價是教學(xué)評價的重要部分，既反映了學(xué)生對相關(guān)知識、能力的掌握情況，又是教學(xué)設(shè)計和教學(xué)環(huán)節(jié)的基本反饋[10，12]。該課程改革內(nèi)容在2017 級軟件工程專業(yè)學(xué)生中進(jìn)行了實踐，課題組對該課程進(jìn)行了目標(biāo)達(dá)成度分析。

（一）試卷總體成績分析

試卷總體成績分析包括考試成績分布（見表3）和考試成績分析（見表4）、試題分項成績分析（見表5）。

表3 考試成績分布

表4 考試成績分析

表5 試卷分項成績分析

（二）課程達(dá)成度分析報告

1.基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

學(xué)生課程形成性評價考核基礎(chǔ)數(shù)據(jù)見表6。

表6 課程考核基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

2.課程目標(biāo)達(dá)成度評價

根據(jù)課程目標(biāo)達(dá)成度計算公式（1-1）計算得到課程目標(biāo)達(dá)成度評價見表7。

表7 課程目標(biāo)達(dá)成度評價表

（三）課程改革整體效果分析及持續(xù)改進(jìn)

在培養(yǎng)方案中，設(shè)定該課程的課程目標(biāo)達(dá)成度合格標(biāo)準(zhǔn)值為0.7，分析結(jié)果顯示：

1.整體上面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計教學(xué)改革的實施能基本支撐課程目標(biāo)達(dá)成度要求。O1、O3和O4符合達(dá)成度設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)，O2 達(dá)成度低于設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)，O5 達(dá)成度相對較高。

2.課程目標(biāo)O2 達(dá)成度低于合格標(biāo)準(zhǔn)，分析其原因，主要是對于Java 基本語法的考查中期末考試權(quán)重較高，而學(xué)生對語法使用比較依賴于集成開發(fā)平臺。在后續(xù)教學(xué)中可以考慮基本語法部分實踐，要求學(xué)生使用記事本作為編輯環(huán)境，避免對平臺的過度依賴，提高學(xué)生基礎(chǔ)編程能力。

3.課程目標(biāo)O5 達(dá)成度偏高，不排除分組合作中部分學(xué)生“搭順風(fēng)車”取得較好成績，在以后的教學(xué)中分組實施要細(xì)化小組成員分工，探索合理的評價方式。

4.60%的學(xué)生基本能獨立完成課堂訓(xùn)練案例，具備程序設(shè)計、編寫及調(diào)試的能力；25%基礎(chǔ)較弱的學(xué)生能仿照教師案例完成訓(xùn)練內(nèi)容，并能夠理解；15%左右的學(xué)生動手能力及積極性有待提高。在后續(xù)課程中要探索開發(fā)有趣案例，進(jìn)一步提高學(xué)生的興趣和參與度。

5.學(xué)生能根據(jù)綜合訓(xùn)練項目要求，按照軟件開發(fā)過程完成綜合訓(xùn)練項目的設(shè)計與開發(fā)，其分析問題、解決問題能力、綜合應(yīng)用能力有所提高。

五、結(jié)論

文章以工程教育專業(yè)認(rèn)證為依據(jù)，以O(shè)BE教學(xué)理念為指導(dǎo)，開展了面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計課程的改革實踐，分析了2017 級學(xué)生課程目標(biāo)的達(dá)成度。該課程改革能使學(xué)生充分參與到教學(xué)中，對學(xué)生基礎(chǔ)知識的掌握，程序設(shè)計、編寫、調(diào)試能力的培養(yǎng)，分析問題、解決問題能力的提高，軟件開發(fā)過程及文檔書寫的規(guī)范等方面均具有重要意義。同時，還培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)隊合作精神，引導(dǎo)和激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。該課程改革在學(xué)生能力培養(yǎng)方面取得了初步成效，但仍需改進(jìn)教學(xué)方法和手段，才能真正使學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)由被動向主動轉(zhuǎn)變。