摘要：新工科時代的計算機跨學科人才培養(yǎng)的關鍵是培養(yǎng)學生解決復雜工程問題的能力。軟件工程是計算機科學和工程管理科學的交叉領域?qū)W科，旨在培養(yǎng)學生解決大型計算機軟件系統(tǒng)構(gòu)建過程中的復雜工程問題。文中探索了基于OBE理論的以軟件產(chǎn)業(yè)技術和能力需求為導向的軟件工程課程閉環(huán)式教學模式，包括基于項目驅(qū)動的教學內(nèi)容重組和優(yōu)化、混合遞進式案例教學、結(jié)對互助式小組實踐、多元化考核評價等四個方面。通過持續(xù)改進，該教學模式有效提升了學生解決計算機復雜工程問題能力，同時可以為計算機跨學科人才培養(yǎng)教育改革提供參考。

關鍵詞：新工程；OBE；軟件工程；案例教學模式；創(chuàng)新能力培養(yǎng)

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2025）05-0152-03 開放科學（資源服務） 標識碼（OSID） ：

0 引言

新工科建設對計算機專業(yè)提出內(nèi)涵建設應與跨學科建設相融合的新要求[1]。軟件工程作為計算機和工程管理的交叉領域?qū)W科，培養(yǎng)學生通過科學方法和工具來確保復雜軟件項目的成功開發(fā)。傳統(tǒng)的“老師講+學生聽+上機實驗”的教學模式存在如下幾個問題。

1） 識多用少。軟件產(chǎn)品的設計與開發(fā)需要綜合運用數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡、編程等知識，它們來自不同專業(yè)課。學生缺乏項目開發(fā)經(jīng)驗，導致解決復雜工程問題時存在困難。

2） 一葉障目。在實際教學中發(fā)現(xiàn)，學生在進行軟件產(chǎn)品設計時，經(jīng)常陷入某個編程技術環(huán)節(jié)，忽略項目整體、全局優(yōu)化、批判和創(chuàng)新思維的思考。

3） 紙上談兵。在校企合作中，大都只是參觀和學習企業(yè)開發(fā)流程，或是讓學生參與某個擬定課題的很小部分，導致學習與實際運用場景脫節(jié)。

針對上述問題，教學團隊引入 OBE（OutcomesbasedEducation） 教學理念[2]，從學生發(fā)展出發(fā)，以軟件產(chǎn)業(yè)的技術和能力需求為導向，在教學內(nèi)容重組和優(yōu)化、混合遞進式案例教學方法、結(jié)對互助式小組實踐教學模式、多元化考核評價等4個方面進行課程教學改革。

1 OBE 課程目標設計

OBE被稱為成果導向教育，已形成完整的理論體系[2-3]。本文在OBE教育理念和理論體系指導下，首先基于本專業(yè)培養(yǎng)“重實踐、強創(chuàng)新、能創(chuàng)業(yè)、有責任、敢擔當”的高素質(zhì)應用型人才的辦學定位，面向?qū)W生未來的職業(yè)需求，確定以軟件產(chǎn)業(yè)的技術和能力需求為導向，聘請校內(nèi)外專家共同制定了如下的軟件工程課程目標。

1） 計算機軟件項目的綜合分析與設計能力。使學生能夠綜合考慮主流技術、社會需求、經(jīng)濟環(huán)境等，運用軟件工程基本原理、技術和方法對復雜工程問題進行綜合分析與設計，提出有效可行的解決方案。

2） 運用先進技術、工具和方法的軟件建模能力。使學生能夠理解軟件工程建模原理，運用建模工具，結(jié)合程序設計、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡等技術，構(gòu)建軟件需求模型、數(shù)據(jù)模型、動/靜態(tài)設計模型，以及改造現(xiàn)有模型和提出新模型的能力。

3） 規(guī)范化意識和規(guī)范化能力。使學生能夠正確認識軟件工程及技術對社會的影響，以及社會因素對項目的影響，通過實踐增強學生在軟件開發(fā)過程中的規(guī)范化意識和規(guī)范化能力，并理解應承擔的責任和職業(yè)擔當。

4） 初步的項目管理能力。使學生掌握軟件項目管理的基礎知識并具有軟件項目管理的初步能力，能夠在多學科交叉項目中從事軟件工程管理相關工作。

2 基于OBE 理念的教學改革

2.1 重構(gòu)教學內(nèi)容

首先，甄選教學案例，建立典型軟件案例庫。除了經(jīng)典案例之外，還涉及大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等熱點技術領域。為了幫助學生增加實踐經(jīng)驗，教學團隊結(jié)合自己的科研情況，搜集并整理了典型軟件案例庫。通過這些典型軟件案例，使學生了解當前流行的軟件產(chǎn)業(yè)，幫助學生了解數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡、編程等知識在軟件產(chǎn)品設計與開發(fā)中的綜合運用。這些案例涉及電子商務、企業(yè)營銷平臺、智慧城市、虛擬社區(qū)、智能導航等方面。

其次，切分知識碎片，制作知識節(jié)點視頻集。以典型軟件案例的開發(fā)過程為主線，將軟件工程理論知識按照軟件開發(fā)的不同階段對進行碎片化，形成先后遞次銜接的25個知識節(jié)點，又針對每個知識節(jié)點所涉及的其他專業(yè)課知識構(gòu)建知識關聯(lián)，形成系統(tǒng)性的專業(yè)知識結(jié)構(gòu)。制作小視頻對案例項目在知識節(jié)中的實踐過程進行詳細講解。

每個知識節(jié)點包括3個模塊，分別是：1） 軟件項目構(gòu)建知識模塊，包括軟件開發(fā)過程模型、業(yè)務建模、功能建模、數(shù)據(jù)建模、行為建模、靜態(tài)建模、動態(tài)建模等相關的建模原理、技術、方法和工具，以及評估和優(yōu)化理論。2） 軟件項目管理知識模塊，包括需求驗證管理、基線管理、項目跟蹤與變更控制、制定規(guī)范、風險評估、設置檢查點、維護過程管理、配置管理等相關理論、工具和方法。3） 軟件項目創(chuàng)新知識模塊，包括軟件工程中的規(guī)范化與標準化、持續(xù)的需求挖掘與技術更新、持續(xù)集成和自動化測試、機構(gòu)能力成熟度評估與提升等，以及軟件工程前沿發(fā)展趨勢等。

2.2 混合遞進式案例教學模式

教學環(huán)節(jié)分為課前自學和課中學習兩部分，課中學習按講解、交流、反思的步驟進行。學生課前線上自主學習，教師課堂精講重難點，然后學生對自擬課題進行交流與反思，使線上自主學習環(huán)節(jié)與課堂教學有機融合[4-5]。

1） 課前：學生線上自主學習。

①在課程之初，引導學生自擬課題，在后續(xù)的整個教學過程中強調(diào)以學生自擬課題的學習成果為導向，以學生完成自擬課題過程中的不斷反饋為驅(qū)動，對學生的學習狀態(tài)持續(xù)評估。

②每次課前，發(fā)布導學教案和“知識節(jié)點”小視頻，以小組為單位采用“線上自學+項目驅(qū)動”的方式，預習相關知識并依照小視頻展示的步驟嘗試完成自擬項目的初步調(diào)研、分析或設計，撰寫預習報告。

③增加學生線上探討交流環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生溝通協(xié)作能力。教師依據(jù)線上學習數(shù)據(jù)和學生的預習報告，掌握學生自主學習的情況及共性疑難點，為提升課堂教學有效性奠定基礎。

2） 課中：項目驅(qū)動+翻轉(zhuǎn)課堂。

教學過程以典型項目案例為導向，將完整的軟件開發(fā)過程貫穿于整個課程教學過程的始終，指導學生逐步完成自擬課題的各階段任務，形成線上+線下的混合遞進式案例教學模式。

①課堂講授。教師結(jié)合典型項目案例講解當前知識節(jié)點涉及的原理、方法和工具，根據(jù)學生課前自學反饋和預習報告中暴露的問題，進行針對性的課堂討論和答疑。

②課堂交流。在任課教師的主持下，學生小組展示階段性成果并交流。組內(nèi)的其他同學可以補充，其他小組的同學可以提出自己的意見，相互啟發(fā)，相互學習。

③課堂反思。學生小組結(jié)合課堂上新學的理論、方法和工具，改進自擬課題的階段性成果，將預習報告中的解決方案進行修訂，形成正式的階段性報告，為實踐做好準備。

混合遞進式案例教學模式的學習流程如圖1 所示。

2.3 結(jié)對互助式小組實踐教學模式

結(jié)對互助式小組由兩位學生自由結(jié)對組成，在實踐中強化小組管理及分工協(xié)作的指導。首先共同選題，再協(xié)商確定A、B角色以各自承擔小組任務。該方式促進了交流與合作，加快開發(fā)進度，提高創(chuàng)造力，實現(xiàn)共贏發(fā)展。實踐環(huán)節(jié)包括基礎實踐和拓展實踐兩部分。

1） 基礎實踐：反思與實踐。

①制定詳細操作流程。學生小組根據(jù)階段性報告中的解決方案，進一步制訂實踐操作流程，明確小組成員分工，階段性目標、評估實施風險、定義管理職責和階段性里程碑。

②軟件建模和仿真。利用軟件建模工具，依照操作步驟積極動手進行建模和仿真，完善階段性報告形成開題報告、軟件規(guī)格說明書、設計說明書、測試方案等軟件開發(fā)文檔。

③評價與反饋。任課教師組織學生對階段性成果進行評價，包括自主學習報告、協(xié)作學習情況，階段性成果質(zhì)量等。通過評價幫助學生更深入地理解課題、細化需求、優(yōu)化設計。教師根據(jù)反饋改進教學內(nèi)容、教學過程和典型案例。

2） 拓展實踐：延伸與創(chuàng)新。

引導學生小組繼續(xù)針對自擬課題做技術性延伸拓展，結(jié)合軟件工程、人工智能和大數(shù)據(jù)等新技術，拓展軟件功能和應用領域。學生利用知網(wǎng)等數(shù)字資源，調(diào)研國內(nèi)外同類軟件產(chǎn)品以及相關技術的研究現(xiàn)狀，利用開源社區(qū)學習編程，探討更優(yōu)的設計方案，制作軟件產(chǎn)品原型。教學團隊全程參與實踐指導，協(xié)助學生定制個性化的低、中、高階目標，挖掘?qū)W生優(yōu)秀案例補充到典型案例庫中，在班級中展示軟件成果，分享項目文檔，形成引領示范，提升自主學習和創(chuàng)新能力。

2.4 多元化考核評價

參考基于OBE理念的學習成本多元評價方法[6]，我們定義了學生在不同學習階段的成果要求。軟件工程課程的多元化評價由兩門課程組成，理論教學課程和拓展實踐課程。其中，理論教學課程成績包括“線上自主學習10% +交流反思15% +大作業(yè)10% + 基礎實踐20% +期末考試45%”。拓展實踐課程成績單獨計為100分，成績包括“規(guī)范化文檔25% + 軟件質(zhì)量35% + 創(chuàng)新性設計10% + 小組研討5%+ 小組管理5% + 答辯20%”。另外，學校還引入行業(yè)專家參與教學，為學生提供真實的軟件開發(fā)環(huán)境，并且鼓勵學生積極參與學科競賽，將獲獎情況納入考核可沖抵拓展實踐學分。軟件工程課程多元化評價流程如圖2 所示。

3 教學改革實施效果評價

天津理工大學計算機科學與技術專業(yè)對2019、2020、2021級的軟件工程課程教學持續(xù)改進獲得明顯效果?；诠こ陶J證標準，本課的綜合評價值由直接達成度×70%和間接達成度×30%組成，其中，直接達成度是多元化考核評價結(jié)果，間接達成度由調(diào)查問卷得來。2019、2020、2021級的課程目標1的綜合評價（0.88，0.89，0.91） 、課程目標2的綜合評價（0.85，0.89，0.82） 、課程目標3的綜合評價（0.86，0.87，0.89） 、課程目標4的綜合評價（0.81，0.81，0.85） 均顯示課程目標達度較好。

每學期結(jié)束時，結(jié)合學生反饋意見和期望，對比評價指標得分情況分析和查找問題，為教學改進提供依據(jù)。2019級課程目標1的分析結(jié)果顯示混合遞進式案例教學模式效果顯著，但是仍存在學習與實際行業(yè)需求脫節(jié)現(xiàn)象，后續(xù)在2020級和2021級，教學團隊制作了更多行業(yè)案例的指導性小視頻，幫助學生了解行業(yè)軟件，同時引導學生開展網(wǎng)上調(diào)研。持續(xù)分析課程目標2了解到學生的軟件設計方案缺乏靈活性，較難適應復雜工程需要，后續(xù)課程中逐漸增加跨平臺系統(tǒng)的教學案例，例如移動系統(tǒng)、Web系統(tǒng)、AI系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等典型案例。分析課程目標3和4了解到學生的規(guī)范化和管理意識較弱，因此增加更多的小組交流和研討，幫助學生了解軟件工程國家標準和國際規(guī)范，了解工程項目對社會的影響并理解自己應承擔的責任，鼓勵團隊合作，培養(yǎng)學生的項目管理意識。

4 結(jié)束語

在OBE教育理念的指導下，研究者在教學過程中形成了“課前—課中—基礎實踐—拓展實踐”的完整回路，使線上、線下、課內(nèi)、課外實現(xiàn)有機融合。針對軟件工程理論聯(lián)系實際、過程性指導與評價、知識綜合應用、批判性思維和創(chuàng)新思維培養(yǎng)等教學薄弱環(huán)節(jié)，通過持續(xù)改進，有效提升了學生解決計算機復雜工程問題能力。近兩年本專業(yè)畢業(yè)生因較強實踐動手能力普遍受到用人單位歡迎，學生積極參加各種競賽并獲獎，獲國家級藍橋杯全國軟件和信息技術專業(yè)人才大賽、全國大學生智能汽車競賽等一、二、三等獎12項，獲大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目資助共6項，獲校級優(yōu)秀畢業(yè)論文8篇。教學團隊后續(xù)將繼續(xù)跟蹤軟件行業(yè)發(fā)展，豐富行業(yè)案例庫，持續(xù)完善軟件工程課程教育教學方法，為計算機跨學科人才培養(yǎng)提供助力。

參考文獻：

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[5] 王昆.基于OBE的多元聯(lián)動型電子商務案例教學改革與實踐研究[J].電腦知識與技術，2020，16（9）：291-292.

[6] 王威.基于OBE理念的學習成果多元評價方法的設計：以電子商務文案創(chuàng)意與撰寫為例[J].現(xiàn)代職業(yè)教育，2021（38）：66-67.

【通聯(lián)編輯：王 力】

基金項目：天津理工大學校級一流本科課程培育基金（2019-14）