目標導向的軟件工程課程小組討論式學習模式與實踐

姜 瑛，王紅斌，丁家滿，毛存禮，賴 華

（昆明理工大學 信息工程與自動化學院，云南 昆明 650500）

0 引言

軟件工程是計算機科學與技術(shù)、軟件工程、物聯(lián)網(wǎng)工程等計算機類專業(yè)的核心課程，具有知識點多、基礎(chǔ)理論較為抽象的特點。在傳統(tǒng)教學中，通常需要花費大量課時集中講解軟件工程基礎(chǔ)理論與原理，弱化了將軟件工程理論應(yīng)用于實際軟件開發(fā)的思路與過程，對學生思維方式、工程能力和創(chuàng)新能力的訓練不足。

2018年后，昆明理工大學軟件工程課程提出“立足實踐導向，促進能力提升”的混合式教學方法。線上通過慕課完成知識教育，線下通過專題討論、實踐練習完成知識深化與鞏固，提升了學生的綜合素質(zhì)與能力。學習過程與結(jié)果表明，混合式教學方法進一步提升了教學針對性，顯著激發(fā)了學生學習的主動性與積極性。同時，該課程于2020年被認定為首批國家級一流本科課程，通過設(shè)置項目研發(fā)場景、專題報告調(diào)研等形式，以問題探究形式開展教學。

然而，由于部分學生不太習慣線上線下相結(jié)合的學習方式，并且年級、專業(yè)混合選課會導致學生互不熟悉，影響了課上交互學習、課下自主學習的有效開展與教學效果。為此，本文基于混合式教學方法設(shè)計一種目標導向的軟件工程課程小組討論式學習模式。

1 相關(guān)工作

小組討論式學習是一種合作學習方式，通過教學各要素間的互動，以小組成績?yōu)闃藴?，促進成員共同達成目標的教學活動［1］。王丹華等［2］針對大學生計算機基礎(chǔ)課程，對混合式學習環(huán)境下小組的學習結(jié)構(gòu)、學習活動、評價等進行研究與實踐。彭濤等［3］針對應(yīng)用型人才培養(yǎng)，在信息系統(tǒng)分析與設(shè)計課程教學中運用案例分析、小組討論等方式提升教學效果。劉江嫻等［4］從分組、選擇主題、創(chuàng)設(shè)氛圍、評價等方面提出微博在小組合作學習中的應(yīng)用策略。羅俊麗［5］采用項目驅(qū)動方式，將職業(yè)工作過程引入課程教學，對以小組為單位的基于網(wǎng)絡(luò)學習空間的混合式協(xié)作學習模式進行實證研究。秦攀科等［6］在網(wǎng)絡(luò)編程課程教學中，要求學生基于問題進行協(xié)作學習，通過自行組建學習小組確定問題解決方案。李向群等［7］基于超星學習通，在線下課堂教學引入討論式教學等方式，增強學生的自學能力與學習積極性。王樂球［8］基于項目導向的翻轉(zhuǎn)課堂教學設(shè)計、基于小組學習的課堂教學過程設(shè)計等，實現(xiàn)了“以學為主”的探究式轉(zhuǎn)變，提升了課程教學質(zhì)量。此外，部分研究者對計算機專業(yè)課程教學的小組討論模式［9］、大學計算機基礎(chǔ)通識課程的小組學習活動［10］、通過小組協(xié)作內(nèi)化計算機專業(yè)學生學習能力［11］進行了探討。

然而，上述方法主要針對學生學習方式進行探索與實踐，通過小組學習提升教學效果，并未強調(diào)課程教學目標、學生學習內(nèi)容、學習方式與考核的對應(yīng)關(guān)系，尚未明確小組學習設(shè)計與課程目標達成之間的相互關(guān)系。

為此，本文通過建立軟件工程課程畢業(yè)要求—指標點—課程目標—學習內(nèi)容—學習方式間的關(guān)系，基于目標導向設(shè)計小組討論式學習的相關(guān)任務(wù)，從多維度評價小組討論式學習效果，以充分發(fā)揮學生學習的主動性和積極性，進一步促進課程目標達成。

2 基于課程目標的小組討論式學習內(nèi)容及方式設(shè)計

昆明理工大學計算機科學與技術(shù)專業(yè)是云南省首個通過工程教育專業(yè)認證和復認證的計算機類專業(yè)。2016年后，該課程按照工程教育認證標準制定了課程教學目標，定義了課程目標與畢業(yè)要求的關(guān)系，明確了學生學習軟件工程課程后需要達到的知識、能力和素質(zhì)要求，著重培養(yǎng)學生分析、解決復雜工程問題的能力與創(chuàng)新精神。

為提升學生進行小組式討論學習的效果，本文基于課程目標對學生學習的內(nèi)容、方式進行相應(yīng)設(shè)計，具體如表1所示。在軟件工程課程教學中，表1中的自主學習與小組討論式學習不存在孰輕孰重，而是相輔相成、相互促進的。

Table 1 Matrix of graduation requirements-indicator points -course objectives -learning content -learning method for software engineering course表1 軟件工程課程畢業(yè)要求—指標點—課程目標—學習內(nèi)容—學習方式矩陣

3 小組討論式學習任務(wù)設(shè)計

目標導向的軟件工程課程緊密結(jié)合國家軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，以軟件開發(fā)需求分析、設(shè)計、編碼、測試、維護及項目管理為主線，梳理了軟件工程的知識地圖與思維導圖，課程內(nèi)容主要包括軟件開發(fā)方法、過程、實踐、軟件前沿專題等。

為達到表1設(shè)定的課程目標，學生需要切實開展自主學習與小組討論式學習。因此，本文基于軟件工程課程的課程目標、課程內(nèi)容、教學方式、考核方式等，對小組討論式學習任務(wù)及提交進行設(shè)計，如圖1所示。

Fig.1 Task design of group discussion learning in software engineering course圖1 軟件工程課程小組討論式學習任務(wù)設(shè)計

為了讓學生接觸企業(yè)的實際軟件項目，小組討論式學習任務(wù)中的系統(tǒng)（圖1的網(wǎng)上購物系統(tǒng)）是本課程教學團隊，通過與相關(guān)軟件研發(fā)企業(yè)合作后提煉課程案例或當前商品軟件，在課程教學中根據(jù)學生實際情況或教學進展選用的系統(tǒng)，以培養(yǎng)學生解決復雜工程問題的能力和創(chuàng)新能力。

該課程設(shè)計的小組討論式學習任務(wù)并非孤立，單個任務(wù)需要通過個人自主學習和團隊小組討論式學習共同完成，前者完成得越好，后者就越有可能取得較好的結(jié)果，反之亦然。

4 小組討論式學習效果評價

為了較為完整、客觀評價小組討論式學習效果，針對圖1中的不同學習任務(wù)，綜合運用個人自評，以及組長、小組內(nèi)、小組間和教師進行評價，軟件工程課程小組討論式學習評價體系如表2所示。其中，評價子指標需采用定量與定性方式進行綜合評價，相關(guān)評價結(jié)果納入學生成績評價，用于學生學習過程的督學與導學。

Table 2 Evaluation system of group discussion learning in software engineering course表2 軟件工程課程小組討論式學習評價體系

5 軟件工程課程小組討論式學習實踐與分析

在昆明理工大學計算機科學與技術(shù)專業(yè)2019級軟件工程課程教學中，對目標導向的軟件工程課程小組討論式學習模式進行實踐和應(yīng)用，并從小組任務(wù)難度、小組內(nèi)人數(shù)、真正參與小組任務(wù)的平均成員人數(shù)、小組任務(wù)平均分數(shù)等方面與2017、2018級學生的小組學習情況進行比較，結(jié)果如表3所示。

Table 3 Comparison of group learning表3 小組學習情況比較

由表3可知，將2017級的小組任務(wù)難度視為1，2018、2019級逐年加大了小組任務(wù)難度。其中，2017級采用學生自由組成小組的方式，但在學習過程中發(fā)現(xiàn)小組成員較多，部分成員并未真正參與小組任務(wù)的完成。為此，2018、2019級改用雨課堂教學工具進行隨機分組，由于任務(wù)難度提升，且隨機生成的小組成員間熟悉程度低于自發(fā)成組的成員，從而能促使更多成員參與小組任務(wù)。在2019級教學過程中發(fā)現(xiàn)，幾乎所有成員均參與了小組討論式學習。

此外，隨著小組任務(wù)難度逐年增加，小組任務(wù)完成的平均分數(shù)也呈現(xiàn)逐年上升趨勢，表明學生自主學習和小組討論式學習相互促進，有效支撐了課程目標達成，學生在解決復雜工程問題時的實踐能力得到了相應(yīng)提升。

6 結(jié)語

本文基于混合式教學方法，設(shè)計了一種目標導向的軟件工程課程小組討論式學習模式。實踐表明，該模式在一定程度上改進、提升了軟件工程課程的教學效果，但仍存在一些問題亟需解決。

后續(xù)，將以解決復雜工程問題能力為目標，根據(jù)軟件工程的發(fā)展不斷完善小組討論式學習任務(wù)設(shè)計和相關(guān)評價方法，以進一步促進學生自主學習和小組討論式學習的有機融合，持續(xù)改善學生學習行為，提升課程教學效果。