基于OBE理念的面向对象分析与UML课程混合式教学改革与实践

摘要：面向对象分析与 UML 课程的传统教学模式存在着教学时空限制、课程思政融入不足、学生知识构建困难以及实践能力培养不足等问题。为解决这些问题，本文提出了一种基于OBE理念的“SPOC+BOPPPS+翻转课堂”线上线下混合教学模式和“ARCS+典型工作任务+PBL作业”实践教学模式。该模式以课程知识图谱为依托，以问题为导向，以课程设计为主线，从知识、能力、素质和课程思政等多个维度开展教学。实践表明，该模式有效提升了学生的学习效果和综合素质。

关键词：面向对象分析与UML；混合式教学；OBE理念；SPOC；BOPPPS；ARCS；翻转课堂；课程思政

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2024）32-0145-05 开放科学（资源服务）标识码（OSID） ：

0 引言

由于互联网和信息技术的飞速发展，高校教育教学理念受到挑战也迎来了机遇。自2008年提出大规模在线开放课程（MOOC） 和小规模限制性在线课程（SPOC） 概念以来，大众开放在线实验室（MOOL） 、大众开放在线研究课（MOOR） 、分布式开放协作课（DOCC） 等在线教育新模式相继推出。国内外线上教学平台如雨后春笋发展迅猛，完成了从以内容共享为中心的课程资源向以学习为中心的开放课程进化过程。在线上环境的学习资源支撑下，翻转课堂（FCM） 逐渐成为国内外教育界关注的热点，引发了教育模式的变革。线上线下混合式教学结合了传统课堂教学与在线学习的优势，通过线上平台发布学习资源、布置作业、组织讨论，同时保留线下课堂中的师生互动和答疑解惑，不仅提高了教学的灵活性，还能实现个性化学习，满足不同学生的学习需求[1-4]。

习近平总书记特别强调要用好课堂教学这个主渠道，各类课程都要与思想政治理论课同向同行，形成协同效应[5]。继而教育部在《高等学校课程思政建设指导纲要》中也明确提出要科学设计课程思政教学体系、结合专业特点分类推进课程思政建设[6]。而OBE（Outcome-Based Education） 教育理念强调以学生为中心，以学生的学习成果为导向，注重学生实际能力的培养和综合素质的提升，是目前工科类专业工程认证的标准，是适应新工科建设时代对人才培养的新要求。OBE理念的应用日益广泛，国内基于OBE理念针对课程思政建设的混合式教学改革与研究不断涌现[7-12]。

面向对象分析与UML课程旨在使学生掌握面向对象分析技术的基本概念和UML建模方法。课程目标包括知识、能力和素质三个维度，培养学生系统分析与设计能力，创新思维、系统思维和社会主义核心价值观。面向对象分析与UML作为软件工程专业和计算机科学与技术专业的核心课程，教学质量直接关系到学生的专业技能和综合素质培养。然而，传统教学中存在教学时空限制、课程思政融入不足、学生知识构建困难以及实践能力培养不足等问题。本文将OBE理念与课程思政相结合，构建面向对象分析与UML课程的新型混合式教学模式，以解决传统教学中存在的问题，提升教学质量。

1 传统课程教学中存在的问题

面向对象分析与UML课程传统教学方式方法存在时空限制和“三难”问题，即工科课程思政建设难，学生知识建构难，学生实践能力养成难。

1.1 传统线下教学模式教学时空限制

时间限制，传统的线下教学通常需要在固定的时间段内进行，如每天的上课时间、每周的上课天数等。地点限制，线下教学需要在特定的教室进行，学生需要亲自到场才能参与教学活动。传统线下教学模式教学时空限制在网络技术和信息技术未发展到一定程度之前是无法避免的。这种时间地点安排无法完全适应每个学生的学习节奏和需求，有些学生可能需要在其他时间地点进行学习，而传统线下教学无法满足这种灵活性。

1.2 工科课程思政建设难

不同性质的课程中隐含的课程思政元素是不同的。理工类课程因其培养特点与价值属性，在课程思政建设过程中面临着价值取向多元化、工具理性与价值理性脱节、西欧中心论影响等诸多问题。软件工程专业和计算机科学与技术专业课程教学又比较注重知识传递，较少涉及政治和价值引导。面向对象分析与UML课程有必要加强专业的课程思政建设，并实现全过程、全方位地协同育人。

1.3 学生知识建构难

传统教学方式学生知识建构难的表现明显，主要体现在以下几个方面：首先，学生对知识点的掌握碎片化，难以形成系统完整的知识体系；其次，在面对复杂问题时，学生往往无法将所学知识灵活运用，导致解题困难；此外，学生的学习缺乏积极性和系统性，常常停留在表面理解，难以深入思考和探索。学生知识建构难主要原因是知识结构不够直观，且没有应用知识去解决的问题，知识是难以构建的。知识构建难问题不仅影响了学生的学习效果，也限制了他们的全面发展。

1.4 学生实践能力养成难

在传统教学方式下，学生实践能力养成面临着诸多挑战。传统课堂主要以讲授知识为主，学生被动地接受知识，缺乏实践的机会和平台。这种单向灌输的教学方式，限制了学生主动思考和解决问题能力的发展。同时，传统课程评价体系过于注重书面成绩，忽视了学生实践能力的考查，导致学生缺乏实践的动力和积极性。传统教学方式难以有效培养学生的实践能力，难以满足现代社会的人才需求。

2 基于OBE 理念的面向对象分析与UML 课程混合式教学设计

面向对象分析与UML课程目标设计为知识、能力和素质三个维度。

知识目标：学生能够准确解释面向对象分析技术的5个基本概念；能够绘制13种UML图，并使用Ra⁃tional Rose软件进行建模。

能力目标：学生能够运用UML建模语言完成中小型软件系统的需求分析、设计和建模，并能够解释设计思路和方案。

素质目标：学生能用创新思维、系统思维分析问题解决问题，并体现出工匠精神和社会主义新时代主流价值观。

课程坚持OBE工程教育教学理念，融入课程思政立德树人，采用“SPOC+BOPPPS+翻转课堂线上线下混合”教学模式，运用“ARCS教学设计模型+典型工作任务+PBL作业”实践模式，以章节模块知识讲授为基础，以知识图谱为依托，以问题为导向，以课程设计为主线，以PBL作业为手段开展教学，从知识、能力、素质、课程思政等多个维度培养学生。课程教学组织实施如图1所示。

2.1“ SPOC+BOPPPS+翻转课堂线上线下混合”教学模式

BOPPPS模型起源于20世纪70年代。模型以建构主义和交际法为理论依据，以有效教学设计著称，是一个强调学生参与和反馈的闭环教学过程模型。模型包括课程导入、学习目标、前测、参与式学习、后测、总结等6个环节。

课程利用SPOC教学平台，将BOPPPS模型应用于翻转课堂，形成了线上线下混合式教学模型，具体做法如下：（1） 提前在SPOC平台布置线上学习章节内容和章节测试题，包括视频、课件、案例等。（2） 线下翻转课堂教学，通过视频、动画、故事、热门话题等方式导入课程，吸引学生的注意力，并引出本节课的主题。（3） 明确本节课的学习目标，包括知识、素养和技能三个方面。（4） 通过问答、小测验或检查线上布置的章节测试完成情况等方式了解学生的先备知识和兴趣点，前测结果可以作为分组讨论或PBL任务的依据。（5） 根据课前摸底结果和PBL作业选题，讲解知识难点，组织学生进行小组讨论、案例分析、角色扮演等参与式学习活动，引导学生深入探究问题，鼓励学生提出自己的观点和解决方案。（6） 通过回答问题、小测验、操作演示、汇报等方式评估学生的学习效果，后测结果应及时反馈给学生。（7） 引导学生对本节课的知识点进行归纳总结，理清知识脉络，绘制出知识图谱。邀请学生分享学习心得和体会，促进师生、生生之间的互动交流。

2.2“ ARCS教学设计模型+典型工作任务+PBL作业”实践模式

ARCS模型是20世纪80年代提出的一个教学设计模型。该模型关注的是如何通过教学设计来调动学生的学习动机问题。ARCS模型包括注意、贴切性、自信心和满足感四个要素。

ARCS模型主要应用于课程设计中，具体做法：首先进行课程设计选题，再将课程设计分解为6个典型任务，每个典型任务布置成PBL作业：（1） 在课程设计选题时给学生充分的选择权，通过新颖、有趣或具有挑战性的问题来吸引学生的注意力。例如，选择与学生生活紧密相关或当前社会热点相关的课题，利用多媒体、互动游戏等方式呈现问题背景，激发学生的学习兴趣。（2） 确保分解的典型工作任务与学生所学章节、未来职业发展密切相关，让学生明确这些任务对他们的重要性和价值，通过讲解典型任务的实际应用场景、邀请行业专家分享经验等方式增强任务的贴切性。（3） PBL作业布置时考虑学生的能力水平，确保任务既具有挑战性又不至于让学生感到沮丧。通过提供适当的支架（如引导性问题、章节知识、参考资料）、分阶段完成任务等方式帮助学生建立自信。（4） 设置明确的评价标准，及时给予学生正面反馈，对表现优异的学生给予奖励或表彰。任务完成后，组织成果展示、分享会等活动，让学生体验到成功的喜悦和成就感。

2.3 传统课程教学中问题的解决方式

（1） 采用线上线下混合式教学

为解决传统线下教学模式教学时空限制问题，面向对象分析与UML课程依托超星学习通网络平台，将课堂延伸到网络虚拟空间中，在传统线下课堂教学的基础上，结合网上教学平台的教学资源，利用先进的教学工具进行网上教学。课程共64学时设计分解为线下教学32学时，线下实验16学时和线上课16学时，使学生既可以利用线上丰富的视频资源、题库、案例等进行网上自主学习，又可以实现个性化的学习目标，提升学生学习的深度。

教师通过平台建设课程资源，进行在线直播，发布课程通知，设置成绩权重，布置PBL作业，组织课堂测试、单元测试、考试，开展主题讨论、选人、投票、抢答、签到等活动，还可以现场进行投屏线上资源教学，统计学情和成绩，生成课堂报告。

学生登录超星学习通网站开展在线学习，接收课程通知，参与主题讨论、签到、抢答、完成作业、进行单元测试等。

（2） 教育思想和理念改革

为了解决工科课程思政建设难问题，课程坚持立德树人，采用OBE理念、以学生为中心，成果为导向，以社会主义新时代主流价值观为指引，以ARCS教学设计模型进行教学设计，选择学生感兴趣的课程思政元素和案例进行授课教学，并持续改进教学。OBE理念下课程思政教学实践流程如图2所示。

课程思政设计上，为了强化学生的教学效果，在课程目标设计中就设定了育人目标：培养学生的创新思维和系统设计能力及社会主义新时代主流价值观。在知识重组模块化教学设计中，梳理教学内容，提炼新工科人文素养和社会主义核心价值观思政要素，结合面向对象软件分析方法和UML建模语言的特点，确定课程思政要素。

在教学内容设置方面，结合面向对象软件设计方法和UML相关内容，对课程思政进行系统化设计，把课程思政内容设定为12个方面（如图3所示）[12]。分别把家国情怀使命担当、法治观念标准意识、核心意识等思政元素通过案例、课程知识讲解等方式融合到教学内容中。

在教学内容组织方面，将思政要素穿插到指定章节去与特定知识点融合，通过课堂讲授和课堂讨论相结合的方法组织学生听课。教师主要负责引领、讲评和提示，要求学生做好课前预习，教师根据学生反馈信息进行改进，完善教学设计和教学内容。

在课程实践体系方面，课程的实践性教学主要体现在两个方面：一是PBL作业部分，在作业中需要学生通过分组讨论完成作业报告，在PBL作业汇报中总结问题解决方案提炼出思政体会；二是在课外实践部分，需要学生通过完成课程设计，并总结出思政体会。

课程思政考核和成绩评定方面，课程考核可以包括学习态度考核、课内参与考核、期末整体考核等过程化考核部分。学习态度考核分别从课堂出勤情况和课堂交流情况进行。课内参与考核，主要从作业完成情况评定。期末整体考核，主要依赖于课程设计，让学生呈现社会主义核心价值观，并做出评述，老师依据内容完整性、理念的认同性、政策评价的客观性等给予成绩评定。

通过对课程思政教学的系统设计，统筹推进实施，教学实践表明效果良好，主要体现在理念上能够推崇主流价值观指引，凝聚学生的价值认同；内容上结合专业特点开展工作，能做到思政元素与专业技能的融合;效果上能增加学生的真实体验感，学生评价良好。

（3） 课程知识图谱的构建与应用

为了解决学生知识建构难的问题，利用SPOC平台引入知识图谱（如图4） 和问题图谱（如图5） 。知识图谱和问题图谱能够帮助学生建立清晰的知识网络，将零散的知识点有机连接起来，形成系统的知识框架。通过可视化的呈现方式，知识图谱使学生能够直观地了解知识间的关联和层次，加深对知识点的理解和记忆。此外，知识图谱还支持统计知识点完成率和掌握率（如图6） ，实时呈现学生的学情，便于老师有的放矢，有针对性地实施教学，同时能督促学生的自主学习和探究，激发他们的学习兴趣和动力。通过利用知识图谱进行学习，学生可以更加高效地建构知识体系，提升学习效果和综合素质。

（4） 以问题为导向注重实践多维度培养学生

为了克服传统教学方式学生实践能力养成难的局限性，课程以问题为导向，采用ARCS教学设计模型、典型工作任务教学法，以章节模块知识讲授为基础，以课程设计为主线，以PBL作业为手段开展教学。采用多维度培养方式，鼓励学生主动参与、积极探索、相互讨论，通过解决实际问题来培养实践能力。教师不再是单一的知识传授者，而是成为学生学习过程中的引导者、监督者和学习伙伴。

课程教学中至少会完成到三个项目：教师以案例的方式手把手讲授一个完整的项目案例；然后以分段式实验报告的方式每位同学独立完成一个规模较小的项目；再以小组为单位自由选择感兴趣的课题项目，以PBL作业的方式分段完成一个规模较大的项目，以锻炼团队合作能力、沟通能力和解决复杂工程问题的能力。

同时，评价体系也相应调整，注重对学生实践能力的全面评价。课程考核采取“平时成绩10%+实验报告10%+PBL作业与课程设计30%+期末闭卷考试50%”的方式进行。相应章节教学结束有小结、章节测试，并以“网络教学系统的设计”案例为主线根据章节讲授的理论内容布置实验作业；采用典型工作任务、PBL教学法，实施项目驱动模式，组长责任制分组选题（5～6 人/组），分模块分阶段与理论课同步布置PBL作业，期末提交课程设计并组织答辩；期末考试采用线下闭卷方式进行。

3 教学改革实施与效果

基于OBE 理念的面向对象分析与UML课程混合式教学模式可以归纳为OBE理念铸魂，课程思政立骨，典型任务驱动，问题导向学真知。课程教学改革实施以来取得了显著成效。从课程教学调研报告、学生评课数据、学生成绩单和课程达成度分析报告等资料来看，虽然不同层次的学生在学习效果上存在差异，但相比教学改革前，总体来看学生的学习成绩、学习兴趣提升、学习动机等都得到了提升。实践教学表明，这一教学模式既能让学生掌握知识技能，又能培养学生的自我学习能力、实践动手能力，也能锻炼学生解决具有高阶性、创新性和挑战度问题的能力。

面向对象分析与UML课程混合式教学改革五年来，累计授课人数509人，页面浏览量累计达百万余次，互动次数5 921次。课程整体教学效果良好，深受学生好评，教学评价在单位名列前茅。2020—2021 学年度正式获批为线上线下混合课程；2021 年获评为校级课程思政示范课，2023年先后认定为校级一流课程和省级一流本科课程。基于面向对象分析与UML课程建设成果，获得教学案例一等奖，课堂教学一等奖二等奖，发表课程思政教改论文若干。

4 结论

本文将OBE理念与课程思政相结合，构建了面向对象分析与UML课程的新型混合式教学模式，有效解决了传统教学方法中存在的问题，提升了学生的学习效果和综合素质。通过线上线下混合式教学、教育思想和理念改革、课程知识图谱构建及应用、以问题为导向的多维度培养策略，实现了全过程、全方位育人目标。这种教学模式可以供其他课程借鉴。

同时，随着人工智能、大数据等技术的不断进步，混合式教学将得到更强大的技术支持，未来混合式教学将更加注重学生的个性化需求，通过智能推荐系统和个性化学习资源，满足不同学生的学习风格和进度，还可进一步优化教学内容和方法，推动教学改革向更深层次发展。

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【通联编辑：王力】

基金项目：广东省线上线下混合式一流课程“面向对象分析与UML”（粤教高函[2023]33 号）；韩山师范学院线上线下混合式一流课程面向对象分析与UML（HSSYLKC-HH231166） ；韩山师范学院质量工程建设项目“软件工程课程群虚拟教研室”（HSJYSXN231041）；韩山师范学院课程思政示范课程项目“面向对象分析与UML”（HSGDKC-SZ22844）