基于OBE的软件工程课程教学改革——以合肥学院为例

张新，刘登胜，程知，张琛，屠菁，华珊珊，朱家兵

(1.合肥学院大数据与信息工程系，安徽合肥230601；2.淮南师范学院电子工程学院，安徽淮南232038)

1 课程概述

合肥学院软件工程专业是教育部第一批“卓越工程师教育培养计划”专业，同时也是国家一流专业。软件工程课程是软件工程专业的一门专业核心课程，为软件分析与设计、软件测试等课程提供基础支撑。通过本课程的学习，使学生树立工程化思想，掌握软件开发过程和常见的软件分析设计技术，具备使用软件工程工具的能力[1]。

软件工程面向大二本科生授课，大部分学生虽然具备一定的编程基础，但是缺乏工程思维，系统性解决复杂工程问题的能力不足；课程本身理论知识点抽象，导致很多学生存在畏难情绪；另外，学生的学习目标不明确，自主学习性和积极性也相对较差。

作为专业核心课程，已有的教学手段存在各种缺陷：传统教学无法提升学生学习兴趣，翻转课堂无法实时跟踪学生学习情况[1]。学生因此无法寓学于乐，现有教学模式也无法适应新工科背景下培养大量应用型创新创业人才的信息化需求[2]。

2 创新改革需求

在《教育信息化2.0 行动计划》背景下，对于普通本科院校的软件工程专业，如何培养应用型创新创业人才是亟待解决的问题[3-4]。

OBE(Outcome-Based Education)教学理念遵循的是一种以成果输出为导向的反向设计的教学思维，即强调教育过程应集中围绕实现学生的预期学习成果进行设计、组织和重构[5-6]。基于OBE(Outcome-Based Education)的反向教学设计与工程认证理念相符。因此，结合行业需求以及合肥学院办学定位，以培养软件工程专业应用型创新创业人才为目标，笔者为软件工程课程制定支撑毕业要求的指标点，教育教学过程基于OBE理念进行设计、组织和重构。结合软件工程课程特点以及学生实际情况，教学创新改革主要解决以下问题：

1)如何扎实学生理论基础的同时，调动学生的学习积极性和主动性？

2)如何提高学生的工程实践能力和科技创造力？

3)如何在项目实践中提升学生的团队合作能力和沟通表达水平？

3 基于OBE教学理念的课程教学改革

3.1 教学内容创新：基于案例、新技术、思政的教学内容重组

3.1.1 抽象理论融入真实案例

本课程使用的教材是由吕云翔教授编写，机械工业出版社出版的国家“十三五”规范教材——《软件工程理论与实践》。全书在讲述软件工程的基本概念、原理和方法的基础之上，详细而全面地介绍了软件开发的各种方法。笔者实时跟进社会需求，基于OBE 制定软件工程人才培养目标，重新组织教材内容。结合课程学习目标，引入公司实际项目开发案例，将抽象理论融入具体的案例(如表1 所示)中，真正实现理论与实践相结合，使课程教学内容不再枯燥。

表1 真实案例教学

3.1.2 补充新技术，适应新需求

随着信息技术的发展，软件工程学科中不断涌现出新的概念、技术和方法，现有的教材内容无法适应学科发展和人才培养要求。以国内常用的软件工程课程教材为例，目前还是主要介绍结构化分析与设计和面向对象分析与设计两大工程思想，但是实际上基于构件的软件工程思想正蓬勃发展，而这正是教材中不曾涉及或者很少涉及的内容。因此，笔者分析了IEEE发布的最新的软件工程知识体系，充分利用现代化信息技术以及大学慕课、雨课堂、超星学习通等教学平台[7]根据学时和教学大纲，结合基础理论、新进技术和工程实践等方面补充教学内容，不仅可以开阔学生视野，还为后续专业知识的学习夯实基础。

3.1.3 思政进课堂，培养价值观

教师不仅要“传道授业解惑”，更要“立德树人”，培养学生的德智体美劳全面发展[8]，在教育教学过程中，引导学生树立正确的人生观、世界观和价值观。软件工程课程知识点琐碎复杂，容易让学生产生畏惧心理，为了提升学生的学习兴趣，笔者深入挖掘这门课程的思政元素，将思政知识和专业知识进行有机融合在传授知识的同时，培养了学生的科学精神和意志品质。

3.2 教学方法创新：以学习成果为导向，融合多元教学方法

软件工程专业的大二本科生已经具备了计算机思维和一定的编程基础，但是由于该课程知识点繁多琐碎，学生在学习过程中往往存在畏难情绪，学生解决复杂工程问题的应用实践能力相对欠缺，学习热情都相对较低。针对这些问题，在课程教授的过程中，采用真实案例激发学生的好奇心和好胜心进行理论教学，采用项目驱动的小组合作形式进行实践教学，同时将课程思政与专业知识点有机融合，精心设计丰富多彩的教学活动，激发学生的学习兴趣和学习热情。因此结合学校定位、行业需求和工程认证的理念，制定了本课程的教学目标，包括知识目标、能力目标和素质目标。课前制定自主学习清单、发布自主学习任务，引导学生通过自主探究的方式完成自主学习任务；课中环节通过案例导入、互动教学和翻转教学等丰富多彩的教学活动，进行重难点的精讲和细讲，在传授知识的过程中融入思政教学，以润物细无声的方式引领学生树立正确的价值观，课后和实践教学环节，采用合作探究的方式提升学生的应用实践能力和团队合作能力。

3.2.1 课前自主探究教学

自主学习环节的设计是课程改革、教学改革的关键。在这个环节中教师必须对软件工程课程知识点进行深度把握，理清知识点的关联关系。因此，笔者将重组后的教学内容依据难度划分为基础类、应用类和拓展类三个级别。相对应地，在安排自主学习方面，基础类主要涉及基本概念，因此可以设计简单的客观题进行自主学习效果检验。应用类和拓展类知识则将实际项目按照开发流程切割成不同的阶段，引导学生进行根据视频案例讲解进行需求建模、分析建模、设计建模，最后完成编码和测试。

3.2.2 互动式、翻转课堂理论教学

每次线下上课之前，笔者会利用超星学习通平台收集自主学习数据(课前视频观看情况、知识点测验成绩)，通过数据分析及时掌握课前学生的学习动向。每节课将自主学习中存在的主要问题作为课上教学目标要点。课上教学活动主要围绕存在的问题、教学目标、知识要点进行设计。例如，为巩固基础知识，课上教学活动可以组织为知识竞赛的形式，竞赛内容按照知识点顺序、由易到难设计，可以充分利用超星学习通平台采用抢红包、抢答、选人以及投票等形式进行。对于重难点，教师可以先借助信息化手段对知识点精讲，也可以设计有难度的题目，鼓励师生讨论加深学生对知识的理解。另外，为了增加课堂的趣味性积极调动学生的学习热情，鼓励学生理论付诸实践解决现实问题。比如有些学生爱打“王者荣耀”，可以鼓励这些学生组成小组讨论哪种软件开发过程更适合开发王者荣耀这种大型游戏。当然也可以把课堂交给学生，随机进行课堂小翻转，鼓励学生积极表达、参与互动和讨论。

3.2.3 合作探究实践教学

实践教学环节是对所掌握理论知识的检验，同时提升学生实践能力的重要阶段。全班同学根据所选软件项目完成分组，每组由组长组织整个项目的实施，包括项目可行性分析、需求分析、概要设计、详细设计、编码和测试。教师通过对项目的执行情况和任务完成情况来检验学生的实践能力和知识的掌握情况。项目实施完毕之后，组织学生进行课堂大翻转，并在此阶段对学生的实践能力和水平进行评价，对项目成果通过组间互评、组内互评和教师评价的方式进行。如发现学生还有未掌握的知识，则需要返回自主学习阶段进行反复学习，还可以在线上和教师、同学实时联系，寻疑求解。软件开发项目的完成，不仅可以锻炼学生的应用实践能力，还可以进一步提高学生的学习兴趣和自信。

3.3 教学评价：工程认证模式下的多维度课程目标考核方式

软件工程课程有4个课程目标，分别对应毕业要求指标点3.5、5.1、6.1 和11.1，如表4 所示。课程考核分5 类：过程考试、学习通任务、课程论文、实验考核、期末考试，其中过程考核采用测验、学习通采用在线任务、课程论文采用设计报告等形式。测验采用闭卷方式；学习通任务由教师在学习通上发布，学生在线完成；课程论文由教师在课程后期发布设计题目，学生利用2周时间完成设计并提交报告。

4 个课程目标的考核项目均包含多个。按照权重设计原则，设定考核点权重如表2所示。

表2 软件工程课程目标分考核项目权重表

按照表2，对每位同学进行逐个课程目标的统计，得到课程目标达成评价结果，在课程目标达成评价后，对评价结果进行针对性分析，并加强此方面的教学。

4 创新成果

4.1 学生的自主性和积极性提高

软件工程课程周学时7 周，课程网站总访问次数13321 人次，平均每人为23.79 次/周，学生学习积极性明显增强。在超星学习通上发布任务点73个，学生平均完成进度为68.5(图1所示)，未完成部分有4个任务点为翻转课堂成果展示，此部分任务点学生已通过线下课堂完成，因此在超星学习通平台上不做考核要求。基于超星学习通的统计数据表明，95%的学生能按时完成老师布置的自主学习活动，包括观看视频、课堂讨论、随堂测验等。

图1 课堂学习进度

4.2 学生科技创新能力提高

近3 年软件工程专业的学生获科技创新类省级以上奖项统计表共计73项，其中国际级3项、国家级18项。这说明学生应用实践能力、团队合作能力以及沟通表达能力等方面都得到了显著提升。同时，合肥学院大数据与信息工程系毕业生多年来一直受到用人单位的欢迎，大部分毕业生都能得到心仪的工作岗位和较满意的薪水，并在各自岗位上发挥着重要的作用。

5 总结

为了提高学生的自主学习能力和学习兴趣，进一步提升学生的应用实践能力和团队合作能力，笔者对软件工程课程进行了教学改革。首先，在教学过程中引入了以学生为中心的OBE教学理念；其次，融合项目案例、新技术和思政教育对教学内容进行了重组；再者，尝试自主探究、翻转课堂理论教学和合作探究实践教学的多元教学方法；最后基于工程认证建立了多维度的课程评价体系。经过二个周期的课程教学，结果显示教学改革成效明显，学生的学习积极性、科技创新能力等均显著提升。