基于OBE與PDCA理念的軟件項目與過程管理課程教學(xué)模式實踐研究

甄愛軍，吳凱，謝樹龍

基于OBE與PDCA理念的軟件項目與過程管理課程教學(xué)模式實踐研究

甄愛軍，吳凱，謝樹龍

（天津農(nóng)學(xué)院 計算機與信息工程學(xué)院，天津 300392）

本文針對當(dāng)前軟件項目與過程管理課程教學(xué)中存在的理論與實踐脫節(jié)、教學(xué)實踐缺少企業(yè)成功案例支撐和行業(yè)產(chǎn)業(yè)需求指導(dǎo)、項目技術(shù)落后領(lǐng)域單一問題，結(jié)合工程教育認(rèn)證的規(guī)范要求、軟件企業(yè)對崗位的技能需求，依托教育部協(xié)同育人項目提出課程教學(xué)實踐改革措施。本研究建議課程教學(xué)采用建立學(xué)生項目團(tuán)隊，借鑒企業(yè)成功項目案例，考慮產(chǎn)業(yè)需求與技術(shù)發(fā)展方向，優(yōu)選技術(shù)難度、規(guī)模適宜的項目，以仿真的手段置于軟件開發(fā)公司的場景、對項目各階段進(jìn)行考核，高質(zhì)量完成課程項目與實踐教學(xué)。通過改革課程教學(xué)體系與內(nèi)容，全面調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)主動性、強調(diào)行業(yè)特色的個性化實踐，既實現(xiàn)行業(yè)特色應(yīng)用軟件建設(shè)實施能力的提升，又促進(jìn)了與行業(yè)、產(chǎn)業(yè)、企業(yè)雙向融合發(fā)展，孵化產(chǎn)業(yè)項目的同時完成了課程實踐。探索實現(xiàn)新工科背景下軟件工程專業(yè)工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)，豐富特色軟件學(xué)院、產(chǎn)業(yè)學(xué)院建設(shè)的內(nèi)涵，培養(yǎng)合格的軟件項目與過程管理人才。

軟件項目；過程管理；教學(xué)模式；教學(xué)改革；軟件教學(xué)

軟件項目與過程管理（Software project and process managent，SPPM）是為實現(xiàn)一套高質(zhì)量且按預(yù)定目標(biāo)實施的軟件，所需要執(zhí)行的任務(wù)梗概，包括各種資源、人員及實現(xiàn)過程中所采取的方法、采用的工具，實現(xiàn)階段性的工作產(chǎn)品[1]。對于如何能夠按時獲得一款功能定位、狀態(tài)性能符合預(yù)期的高質(zhì)量軟件這一問題，在軟件工程領(lǐng)域被譽為軟件過程管理之父的瓦茨.S.漢弗萊（Watts.S. Humphrey）在《軟件過程管理》一書中提出軟件過程管理的原理與規(guī)范指導(dǎo)軟件開發(fā)過程，可以有效地按照預(yù)定目標(biāo)與進(jìn)展，得到一套高質(zhì)量軟件，同時還可以了解團(tuán)隊如何持續(xù)進(jìn)行過程改進(jìn)，以提高市場競爭力[2]。

眾多失敗的軟件項目凸顯了軟件項目過程管理的重要性。在軟件工程領(lǐng)域軟件開發(fā)技術(shù)不斷地完善、改進(jìn)，統(tǒng)一軟件開發(fā)過程（Rational unified process，RUP）提出將軟件開發(fā)過程向統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)化的開發(fā)過程進(jìn)行規(guī)范，從而提高軟件開發(fā)的效率與軟件質(zhì)量[3]。RUP提出軟件開發(fā)6個核心工作流和3個保證過程持續(xù)進(jìn)展的支持工作流。其中配置與變更管理（Configuration and change management）、項目管理（Project management）和環(huán)境支持（Environment）等3個支持工作流相關(guān)工作內(nèi)容，解決軟件開發(fā)過程中存在的諸如需求隨意變更、項目范圍隨意調(diào)整、組件版本管理混亂等問題，正是軟件項目與過程管理的特色內(nèi)容。

軟件項目經(jīng)理是軟件項目團(tuán)隊的核心，其對軟件開發(fā)過程的組織領(lǐng)導(dǎo)能力決定了軟件團(tuán)隊的開發(fā)效能及軟件的質(zhì)量[4]。SPPM課程的主旨就要通過學(xué)習(xí)軟件項目與過程管理的原理與規(guī)范，提升軟件項目經(jīng)理對項目的管控能力和團(tuán)隊開發(fā)過程持續(xù)改進(jìn)能力。

1 軟件項目與過程管理課程的歷史與現(xiàn)狀

在工程教育認(rèn)證協(xié)會推薦的軟件工程專業(yè)課程設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)中，建議開設(shè)軟件過程管理或項目管理課程，可見這兩門課程存在一定的相關(guān)性。目前SPPM課程教學(xué)資源不足、可供借鑒且適合教學(xué)的成功項目案例有限，現(xiàn)行課程體系、教學(xué)模式與培養(yǎng)目標(biāo)之間達(dá)成度不足，所以非常有必要通過對教學(xué)模式進(jìn)行改革探索，尋找適合新工科背景下符合行業(yè)應(yīng)用特色、符合產(chǎn)業(yè)需求的教學(xué)新模式，豐富教學(xué)資源。

通過多年的教學(xué)實踐，分析傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容、模式與情景，當(dāng)前SPPM課程教學(xué)活動主要存在以下問題：

①由于課程教學(xué)內(nèi)容涉及軟件開發(fā)環(huán)節(jié)太多，課堂教學(xué)內(nèi)容繁雜且量大，教學(xué)體系難成系統(tǒng)。

②實驗學(xué)時有限，內(nèi)容只能簡單設(shè)置，無法起到鞏固軟件過程管理相關(guān)知識、鍛煉學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力的效果。

③教學(xué)實踐沒有成功項目案例支撐，企業(yè)教師介入較少，使學(xué)習(xí)的基本理論、技能很難直接應(yīng)用到企業(yè)實際項目中。

④只考慮學(xué)生個體，沒有團(tuán)隊合作，不利于學(xué)生團(tuán)隊協(xié)作能力培養(yǎng)。

⑤課程考核方式單一，終點式、期末試卷的考核方式，無法全面衡量學(xué)生學(xué)習(xí)水平與專業(yè)實踐能力。

2 教學(xué)模式研究的指導(dǎo)原則

OBE是一種“以學(xué)生為本”的教育哲學(xué)，它聚焦于學(xué)生在接受教育后能夠獲得什么，能夠做什么。一切教學(xué)活動、教學(xué)過程和課程內(nèi)容設(shè)計與組織都只是為達(dá)到預(yù)期學(xué)習(xí)結(jié)果采取的手段[5]。OBE 教育是以成果為導(dǎo)向的工程教育模式，將其引入到SPPM課程教學(xué)中，采用以項目驅(qū)動方式、以職業(yè)崗位需求為導(dǎo)向的教學(xué)方式將大大提高學(xué)生工程實踐能力。

我國2015年發(fā)布《工程認(rèn)證教育標(biāo)準(zhǔn)》，我國專業(yè)教育認(rèn)證也向成果導(dǎo)向轉(zhuǎn)化[6]。OBE教育理念強調(diào)通過教育過程使學(xué)生具備最大的能力，教師在教學(xué)過程中如何有效地幫助學(xué)生獲取知識、實踐能力和創(chuàng)新能力，如何有效準(zhǔn)確評價學(xué)生是否已經(jīng)獲得了預(yù)定的學(xué)習(xí)目標(biāo)。課程教學(xué)采用OBE教育理念更加強調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)的成果，將學(xué)習(xí)成果轉(zhuǎn)化為工程思維能力、創(chuàng)新能力與實踐能力，注重教學(xué)策略和方法，因此要求學(xué)生學(xué)習(xí)和教師講授均需圍繞學(xué)習(xí)成果進(jìn)行，確保通過教學(xué)達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的目標(biāo)。

工程教育專業(yè)認(rèn)證對受高等教育的學(xué)生工程實踐能力有明確規(guī)定。規(guī)定中出現(xiàn)了“復(fù)雜工程問題”，說明本科教育的基本定位就是培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力[7]。除了理論教學(xué)方面，更加強調(diào)了對學(xué)生的實踐工程能力培養(yǎng)，以及實踐教學(xué)的重要性。工程教育認(rèn)證對教學(xué)活動的指導(dǎo)思想特別適用于SPPM課程教學(xué)。

為了更好踐行OBE指導(dǎo)思想，培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)實踐能力，提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。在教學(xué)活動中結(jié)合軟件開發(fā)過程的特點，引入持續(xù)改進(jìn)的思想，實現(xiàn)持續(xù)提高學(xué)生專業(yè)技能。即將每階段教學(xué)環(huán)節(jié)分為目標(biāo)計劃（Plan）、實施活動（Do）、答辯檢查（Check）和總結(jié)處理（Action）4個階段[8]。過程管理就是基于PDCA 4個過程的循環(huán)，一個軟件開發(fā)階段教學(xué)結(jié)束，解決一些問題，完成一些中間工作產(chǎn)品，具備一定實踐能力，帶著未解決的問題進(jìn)入新的開發(fā)環(huán)節(jié)教學(xué)，實現(xiàn)迭代進(jìn)而螺旋式上升，最終完成項目任務(wù)，達(dá)成教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)。將OBE教育理念與過程管理方法相融合，提高軟件過程管理課程教學(xué)質(zhì)量，實現(xiàn)新工科人才培養(yǎng)目標(biāo)。

3 軟件項目與過程管理課程教學(xué)方式改革

為了提高課程教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生實踐能力，在教學(xué)組織過程中將OBE教學(xué)理念與PDCA過程考核與管理有機結(jié)合，引入SPPM課程教學(xué)，以軟件崗位技能需要為目標(biāo)，以學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果為導(dǎo)向，進(jìn)一步明確課程目標(biāo)，改革完善課程教學(xué)過程。

通過采用過程方法和OBE教育理念相融合的教學(xué)模式，將軟件開發(fā)過程中的“項目立項”“需求開發(fā)”“系統(tǒng)分析與模型建立”“系統(tǒng)功能實現(xiàn)”“系統(tǒng)集成與測試”和“系統(tǒng)部署”6個階段分別結(jié)束于一個主要的里程碑，把“項目計劃”“項目跟蹤”和“項目結(jié)項”3個項目管理關(guān)鍵點作為補充考核點，進(jìn)行項目里程碑與關(guān)鍵點答辯。在教學(xué)過程中，要求項目經(jīng)理統(tǒng)籌兼顧，分派團(tuán)隊成員工作任務(wù)，錘煉團(tuán)隊協(xié)作意識，使成員各施其力、各盡所能。項目實施過程中，還需要進(jìn)行角色輪換，以使學(xué)生在不同的崗位上實踐軟件過程管控能力。通過項目答辯，既鍛煉學(xué)生的項目表達(dá)能力，又對項目實施進(jìn)展情況進(jìn)行跟蹤落實，保證了項目質(zhì)量。同時還了解了學(xué)生對軟件項目與過程管理能力的掌握情況。

具體實施過程中，通過優(yōu)選項目、搭建團(tuán)隊、過程考核、答辯驗證4 個環(huán)節(jié)，展開教學(xué)活動。

3.1 優(yōu)選項目

優(yōu)選項目是課程教學(xué)模式改革的基礎(chǔ)。為了打開學(xué)生的視野，教學(xué)實踐研究參考借鑒天津東軟教育信息技術(shù)有限公司、工信藍(lán)橋等公司的成功項目案例，參考中國軟件杯大學(xué)生軟件設(shè)計大賽、服務(wù)外包大賽所設(shè)立的競賽題目，以及軟件開發(fā)技術(shù)、平臺環(huán)境、社會熱點等需求推出課程項目選題池，保證課程項目具有一定的難度，與技術(shù)發(fā)展方向相結(jié)合。同時將課程項目與“大眾創(chuàng)新，萬眾創(chuàng)業(yè)”進(jìn)行有機結(jié)合，孵化大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，推動創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目落地，將課程所學(xué)理論與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目實踐相結(jié)合。

3.2 搭建團(tuán)隊

安排學(xué)生根據(jù)過往的課程成績，申報本人的編程能力，分為A、B和C三檔。每個項目團(tuán)隊以5人計，通常按1個A、2個B和2個C的標(biāo)準(zhǔn)，由學(xué)生自由組建項目團(tuán)隊。也可以根據(jù)學(xué)生情況進(jìn)行微調(diào)，總的原則就是讓每個項目團(tuán)隊的編程能力相差不多。研究表明[9]，在項目團(tuán)隊中，不同學(xué)生之間其個人能力是存在差異的，往往能力強的學(xué)生在小組中能發(fā)揮主導(dǎo)作用，帶動其他組員學(xué)習(xí)，而相對薄弱的學(xué)生在團(tuán)隊負(fù)責(zé)人的帶動下，既能更好完成自己部分的任務(wù)，又能得到拓展和啟發(fā)。這樣的制度設(shè)計既能讓教學(xué)過程、教學(xué)實施效果相差不大，又能引入競爭機制，鼓舞士氣，讓每位同學(xué)在項目實施過程中都有所收獲。

3.3 過程考核

過程考核是指在教學(xué)過程中，對項目6個里程碑、3個項目關(guān)鍵點進(jìn)行項目進(jìn)度核查。評價可根據(jù)課程時間采取提交項目資料、工作產(chǎn)品查閱和簡單答辯等形式進(jìn)行。項目過程考核這種機制保障了項目實施的質(zhì)量，同時也能夠讓教師及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中、項目實施中存在的問題并進(jìn)行指導(dǎo)。這樣既保障了項目發(fā)展方向，降低了項目失敗的風(fēng)險，還提高了課程教學(xué)質(zhì)量。在過程考核中，還能夠發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在的問題，提出改進(jìn)意見、督促團(tuán)隊改進(jìn)，使項目團(tuán)隊的開發(fā)能力得到持續(xù)改進(jìn)。

3.4 答辯驗證

通過對項目的里程碑和關(guān)鍵點工作產(chǎn)品查閱與評價，可以得到學(xué)生對項目的理解程度、相關(guān)工作產(chǎn)品的操控能力和掌握水平。在項目結(jié)束、課程即將終結(jié)時，采取答辯的方式對課程教學(xué)項目實施效果進(jìn)行全面評價，這對課程教學(xué)方案的持續(xù)改進(jìn)幫助極大。在答辯過程中，既驗證了學(xué)生對軟件開發(fā)過程理解，又提高了對項目工作產(chǎn)品、項目關(guān)鍵點的理解力。鍛煉了學(xué)生思考問題、表達(dá)思想、凝聚探索、解決復(fù)雜工程問題的能力，達(dá)成了工程教育認(rèn)證的理念。采用項目成果答辯的形式，增強了形式感和團(tuán)隊榮譽感，提升了學(xué)生對軟件開發(fā)過程認(rèn)識與感悟，課程培養(yǎng)質(zhì)量得到了升華。

4 考核評價模式完善

SPPM課程2013版教學(xué)大綱中教學(xué)考核是以期末閉卷考試進(jìn)行，以期末考試卷面成績加權(quán)平時作業(yè)和考勤成績?yōu)樵u價依據(jù)，進(jìn)行課程考核評價。這樣評價方法和標(biāo)準(zhǔn)強調(diào)目標(biāo)導(dǎo)向，忽視了教學(xué)過程，不利于準(zhǔn)確評價學(xué)生是否具備了畢業(yè)要求本門課程需要達(dá)到的能力。

以崗位需求為導(dǎo)向就必須改革完善課程考核方式，改革后的教學(xué)模式采取過程考核+終期答辯的形式。在項目的每一個關(guān)鍵點處，都對項目團(tuán)隊所有項目材料進(jìn)行非正式評審，由各項目負(fù)責(zé)人對考核小組進(jìn)行匿名評價，形成該組此項目關(guān)鍵點的考核成績，并且由項目負(fù)責(zé)人對項目進(jìn)度進(jìn)行更新。

當(dāng)項目的里程碑和關(guān)鍵點全部進(jìn)行考核后，在項目終期即進(jìn)入課程考核階段，安排項目正式答辯。由項目負(fù)責(zé)人匯報本組項目的整體情況，每位組員介紹各自任務(wù)以及對項目成果的貢獻(xiàn)，演示項目完成的軟件系統(tǒng)各項功能。綜合考察項目的實際完成效果，由各項目經(jīng)理、任課教師和企業(yè)代表依據(jù)《項目評價指標(biāo)體系表》中的指標(biāo)對項目的工作產(chǎn)品、項目成員答辯表現(xiàn)進(jìn)行綜合評價。最后對綜合評價成績進(jìn)行加權(quán)處理，得到該項目組的考核評價成績。再參考由項目負(fù)責(zé)人結(jié)合項目完成過程中的工作量、結(jié)項總結(jié)和具體表現(xiàn)，給予每位項目成員的項目成果權(quán)重系數(shù)，最終計算得出每位學(xué)生課程成績。

這種考核方式，注重考查項目過程而非結(jié)果，減輕了學(xué)生在最后準(zhǔn)備考試的壓力。讓學(xué)生在整個課程教學(xué)、項目實施的過程中，主動學(xué)習(xí)，積極完成項目任務(wù)，參與項目管理工作，真正有效提升自己軟件過程管理能力。

5 SPPM課程教學(xué)效果評價

在多年的教學(xué)實踐中，老師深知學(xué)生的個人能力是存在差異的。在完成項目設(shè)計與系統(tǒng)功能實現(xiàn)的過程中，項目組的每位成員發(fā)揮各自的作用[10]，編程能力強的同學(xué)主攻模塊功能實現(xiàn)與算法設(shè)計優(yōu)化，技術(shù)實力弱的同學(xué)則完成需求分析與系統(tǒng)測試等任務(wù)，充分發(fā)揮每一位同學(xué)的技術(shù)與能力優(yōu)勢。通過良好的團(tuán)隊協(xié)作、輪崗操作，學(xué)生在個人軟件開發(fā)實踐能力、團(tuán)隊協(xié)作意識和能力等方面都會得到很好訓(xùn)練。通過項目實施，學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量、專業(yè)實踐能力得到了提升，效果如圖1所示。

6 結(jié)論

本研究是工程教育專業(yè)課程教學(xué)改革新思路的嘗試，研究實踐的結(jié)果必將對計算機、軟件相關(guān)專業(yè)的教育教學(xué)改革起到重要的推進(jìn)作用。在新工科背景下，課程教學(xué)研究和實踐將圍繞工程教育改革的新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式、新質(zhì)量和新體系開展。通過本研究實踐，形成了將OBE教育理念和PDCA過程管理方法相融合應(yīng)用于SPPM課程教學(xué)體系的方法；形成了企業(yè)參與、考慮產(chǎn)業(yè)需求與行業(yè)特色、符合專業(yè)技術(shù)發(fā)展方向，以教學(xué)項目案例和PDCA過程驅(qū)動的方式，提升學(xué)生專業(yè)實踐能力的方法，這是一種新思維、新模式的在SPPM課程教學(xué)改革的一次實踐。本次實踐研究，受時間、條件、樣本數(shù)量以及成本所限，對于教學(xué)改革的效果還應(yīng)通過畢業(yè)生的回訪進(jìn)行持續(xù)觀察，才能得出客觀公正的結(jié)論。

研究實踐表明，高校課程教學(xué)應(yīng)以學(xué)生工作崗位能力培養(yǎng)為主要追求目標(biāo)，在OBE教育理念引導(dǎo)下，借助PDCA方法不斷優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容和實踐教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計，優(yōu)化考核和評價指標(biāo)、提升教學(xué)質(zhì)量，對接產(chǎn)業(yè)需求與行業(yè)軟件應(yīng)用特色，建設(shè)一流“金課”。這是職業(yè)教育高質(zhì)量發(fā)展的趨勢，也是高校教師必須追求的目標(biāo)。

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Research on teaching mode of software project and process management based on OBE and PCDA

Zhen Aijun, Wu Kai, Xie Shulong

（College of Computer and Information Engineering, Tianjin Agricultural University, Tianjin 300392, China）

In view of the problems existing in the current teaching of software project and process management course, such as the disconnection between theory and practice, the lack of enterprise successful case support and industry demand guidance in teaching practice, and the single field of backward project technology, this paper puts forward the reform measures of curriculum teaching practice, combined with the normative requirements of engineering education certification and the skill needs of software enterprises for posts, relying on the cooperative education project of the Ministry of Education. This study suggests that the course teaching should establish a student project team, learn from the successful project cases of enterprises, consider the industrial demand and technological development direction, select projects with appropriate technical difficulty and scale, place them in the scene of the software development company by means of simulation, assess each stage of the project, and complete the course project and practical teaching with high quality. Through the reform of the curriculum teaching system and content, it could fully arouse students' learning initiative and emphasize the personalized practice with industry characteristics, and it not only improves the construction and implementation ability of industry characteristic application software, but also promotes the two-way integrated development with industry, industry and enterprise, incubate industrial projects and complete the curriculum practice at the same time. This study helps to explore and realize the teaching and training objectives of engineering education certification standards for software engineering specialty under the background of new engineering, enrich the connotation of the construction of characteristic software colleges and industrial colleges, and cultivate qualified software project and process management talents.

software project; process management; teaching mode; teaching reform; software teaching

1008-5394（2023）02-0095-04

10.19640/j.cnki.jtau.2023.02.019

G420.4

B

2022-03-12

教育部協(xié)同育人項目（202101335041）；天津農(nóng)學(xué)院特色軟件學(xué)院建設(shè)項目（津教政辦[2021]8號）

甄愛軍（1975—），男，講師，碩士，研究方向：系統(tǒng)建模、農(nóng)業(yè)信息系統(tǒng)設(shè)計。聯(lián)系電話：（022）23789018。

責(zé)任編輯：張愛婷