成果导向（OBE）下软件工程专业实验课程教学改革研究

付晓琳 汤淼 刘钢

摘 要：为培养具有竞争力、符合社会和企业需要的软件工程专业应用型人才，在工程教育认证背景下，以软件工程专业学生为实施对象，将成果导向（OBE）教学模式引入到软件工程专业实验课程教学改革中。介绍了OBE及其实施流程，给出基于OBE的软件工程专业实验课程教学改革步骤，并详解每个步骤。以学生为中心设计实验课程内容，以学生学习效果为导向制定实验课程教学目标和实验课程考核方式，实行立体化实验教学，持续改进实验教学。实践证明，通过教学改革，激发了学生学习兴趣并提升了学生实践创新能力，教育教学质量得到全面提高。

关键词：OBE；工程认证；软件工程；实验教学改革

DOIDOI：10.11907/rjdk.182176

中图分类号：G434

文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2018）010-0216-04

英文摘要Abstract：In order to cultivate the application-oriented talents of software engineering who are competitive and meet the needs of society and enterprises， OBE teaching model is introduced to the experiment course of software engineering majors in view of the implementation object of software engineering students based on Engineering Education Accreditation. By summarizing the OBE and its implementation process， the reform steps of software engineering experiment course based on OBE are given， and each step is explained in detail. Taking the students as the center to design the content of the experiment course and the students′ learning effect as the guidance， we formulate the teaching objective and the examination method of the experiment course， carry out the three-dimensional experiment teaching and improve the experiment teaching. Practice has proved that through teaching reform， it is helpful to stimulate students′ interest in learning， enhance their practical and innovative ability and thus improves the quality of the education and teaching.

英文关键词Key Words：OBE； Engineering Education Accreditation； software engineering； experiment teaching reform

0 引言

软件工程专业是近年来的热门专业，已被列入教育部公布的可认证专业名录。软件企业急需大量软件人才，而每年大批软件工程专业畢业生却找不到满意的工作，造成了“人才荒”和“就业难”局面。示范性软件学院建设工作办公室副主任、北京交通大学软件学院院长卢苇[1]表示，要想培养合格的软件人才，课程设置必须跟上技术的舞步，跟上产业的舞步，跟上世界的舞步，这一切都需要相对灵活的政策。

软件工程专业是一个实践性很强的专业，实验课程教学尤为重要。近年来，软件工程专业实验实践教学改革也被越来越多地提出。文献[2]分析了实验教学过程问题，提出提高应用型本科软件工程专业实验教学质量的措施。文献[3]提出了以应用能力培养为核心，探索实践“三合一”实践教学体系，并不断完善实践教学体系， 保障实践教学质量。文献[4]对软件工程专业实验实践教学现状和社会需求进行了调研，对应用型本科软件工程专业的实践教学方案进行了整体规划和设计， 对实践教学内容和教学方法改革进行了实践和研究。文献[5]提出理论与实践教学应交叉螺旋进行，基于“任务驱动”的线上和线下实验教学实施，渐进式实践内容体系方案设计，以及建立可量化的实践教学质量保障机制。文献[6]提出将CIDO教育模式应用到软件工程专业工程实践类课程教学中， 详细介绍了基于CDIO的工程实践类课程培养标准的制订、课程体系的构建、课程教学内容和实施、考核方式。诸多教学研究者提出了软件工程专业实验实践教学改革方法，也有部分研究者针对软件工程专业某门实验课程进行了基于OBE的改革探究，但是少有研究者针对基于OBE的软件工程专业实验课程进行大体系的教学改革探究。

笔者所在学院软件工程专业近几年按照院系评估要求自查，总结了本专业在实验课程教学过程中存在的一些问题：①面对软件领域知识更新快、新技术层出不穷的境况，学生缺乏主动学习的热情，依赖性强，学习模式功利化；②软件行业虽然急需毕业生，毕业生也能找到相关岗位，但软件行业骨干和领军人才仍然匮乏；③师资队伍中博士比例虽然逐年提高，但教师对实验教学的投入明显不够，对自己所授实验课程与人才培养的关系也很少去关注。学院计算机与信息技术实验教学是省级实验教学示范中心，承担软件工程专业实验课程教学工作。在工程教育认证背景下，实验中心以软件工程专业学生为实施对象，将OBE教学模式引入到软件工程专业实验课程教学中。本文通过概述OBE工程教育模式及其实施流程，给出基于OBE的软件工程专业实验课程教学改革步骤，并详解其中的每个步骤。

1 成果导向工程教育模式

成果导向的教育模式（Outcome - based Education，缩写为OBE）于20世纪80年代在美国兴起，80年代到90年代，OBE在美国教育界是一个十分流行的术语[7]。美国学者Spady William G在《基于产出的教育模式：争议与答案》一书中对“成果导向的教育”定义如下：“清楚地关注和组织教育系统中的每件事，使之围绕着一个根本的目标，以确保所有学生在未来生活中能够获得成功[8-9]。”

OBE是以成果为导向组织、实施和评价教育的教育模式。OBE模式适应了社会，特别是企业界对人才的需求，即学生的技能与能力以可观察、可测量以及可应用的模式呈现[10] 。OBE模式在我国主要应用于工程教育中。2013年我国成为《华盛顿协议》的第21个预备会员国，工程教育认证工作在全国推进。2016年6月2日国际工程联盟大会“华盛顿协议”全会全票通过了中国的转正申请，中国成为第18个“华盛顿协议”正式成员，这标志着我国工程教育质量得到国际认可，工程教育国际化迈出重要步伐。以OBE理念推动工程教育改革，提高工程人才培养质量成为国内地方工科院校广泛关注的焦点[11]。在工程教育中，课程教学设计是实现工程教育的基础，基于 OBE 工程教育理念的课程体系、教学设计是实现OBE工程教育的关键要素[12]。

与传统教学模式不同，在OBE理念下教师更关注学生的学习成效[13]。OBE强调解决如下4个问题[14]：①学生取得的学习成果是什么？②为什么要让学生取得这样的学习效果？③如何有效地帮助学生取得这些学习成果？④如何知道学生已经取得了这些学习成果？

OBE侧重学生对学习知识的理解、掌握和运用能力，不再强调教师教了什么。OBE教育模式实现了教育范式由“内容导向”向“成果导向”的转变，教学目标（学生预期成果，Outcome）先于教学内容而存在，课程设置、教学手段、学生管理等都要围绕预期成果展开。OBE没有提出对特定教学方式的要求，只对学生最后的学习成果提出要求。

我国工程教育专业认证协会颁布的《工程教育认证标准（2014）》也充分体现了OBE理念，强调工程教育专业要实施成果导向教育，要求接受认证的专业必须明确学习成果（毕业要求），按毕业要求安排教学活动，对毕业要求的达成情况进行评价。这是实施成果导向教育的关键。前两项取决于教学设计，后一方面有赖于教学评价[15]。

2 实验课程教学改革

基于OBE的软件工程专业实验课程教学改革步骤如下：①软件工程专业实验课程教学目标调整；②软件工程专业实验课程体系构建；③软件工程专业实验课程教学形式改革；④软件工程专业实验课程考核办法及评价反馈机制建立。改革步骤如图1所示。

2.1 实验教学目标调整

工程教育认证强调，培养目标是全体合格毕业生要达到的目标，不是对优秀生的期望和口号，是教学工作的尺子。CDIO认为，应用型工程教育主要有4类利益相关者：学生及家长、企业、教师和社会。专业人才培养目标和毕业要求的确定依赖于对所有利益相关者需求的全面分析和调查。参照《中国工程教育认证》通用标准中对毕业生的12条要求，基于对学生及家长、教师、校友、IT企业等利益相关者调查，了解新技术和开发平台应用情况和未来几年区域经济或产业结构调整对毕业生需求的影响情况等，结合CCC2002[16]、SE2004[17]、SWEBOK[18]、SEEK[19]以及学校定位，得到软件工程专业培养目标。首先，符合

《中国工程教育认证》通用标准中对毕业生的12条要求；其次，确定对本专业实验教学的具体目标要求；然后，围绕预期毕业要求能力逆向设计各门实验课程，明确各门实验课程对实现预期毕业要求能力的贡献及程度。將毕业要求概念性的表述转换成可判断的指标点。软件工程专业实验教学目标与毕业要求（培养规格）形成匹配矩阵，矩阵中“行”代表软件工程专业实验教学目标，“列”代表12项毕业要求（培养规格），12项毕业要求根据软件工程专业实验教学目标分解成二级指标和三级指标，实验教学目标与毕业要求的二三级指标若有对应关系就做标识“（√）”。

2.2 实验课程体系构建

围绕调整后的实验教学目标调整，逆向设计各门实验课程教学内容，明确各门实验课程对于实验教学目标的贡献程度，实现一体化培养。平行设置基础实验课和专业实验课，交叉推进实践课，以软件工程项目驱动教学，实现传统知识传授向能力培养的转变。实验课程设置和教学内容从调整后的实验教学目标逆向设计，实验教师教学的出发点不是想要教什么，而是要达成预期成果（Outcome）需要什么。逆向设计要掌握两个原则：首先从学生预期成果（Outcome）反推，不断增加实验课程难度，引导学生达成预期成果（Outcome）；其次聚焦于重要、基础、核心的预期成果（Outcome），排除可有可无的实验课程或以更重要的实验课程取代，有效协助学生学习。

实验课程体系构建对达成学生的学习成果起着重要作用，而代表学生学习成果的能力目标与实验课程体系结构存在映射关系。也就是说，能力目标中的每一种能力要有明确的实验课程支撑，反之实验课程体系的每门课程要对实现能力目标有确定的贡献。软件工程专业实验课程与预期成果（Outcome）可以形成匹配，根据Bloom学习目标分类法确定“掌握程度”，以L＼-1（最低）L＼-2、L＼-3、L＼-4、L＼-5、L＼-6（最高）表示课程对应的知识、能力或素质要求程度，无要求则留空，制定CDIO实现矩阵。

毕业要求可判断的“每一个”指标点对应一个或若干个实验课程，每个实验课程支持一个或若干个指标点的达成。因此，软件工程专业设置的实验课程与毕业要求（培养规格）也形成匹配矩阵，矩阵中的行代表软件工程专业设置的实验课程，列代表12项毕业要求（培养规格），12项毕业要求根据软件工程专业分解成二级指标和三级指标，实验课程与毕业要求的二三级指标若有对应关系就做标识“√”，由此可清晰看出实验课程的教学、考核是否体现了所支撑的毕业要求的达成度。

2.3 实验课程教学形式改革

按照OBE逆向倒推方法，软件工程专业的预期成果最终落实到实验课程中，确定实验课程的预期成果（Outcome）是核心环节。教师将毕业要求可判断的指标点落实到教学活动中，根据实验课程的预期成果进行教学设计，采用丰富多样的实验教学方法，配以师资、教学设备等教学资源，保证学习目标达成，引导学生进行探究式学习和主动学习。在软件工程专业具体实验课程层面上，质量保证与评价作为学习结果的标准。授课教师采用结合项目、小组问答等多样化的评价方法，对学生在该门实验课程上的实际成果进行形成性评价和总结性评价。下面以“软件工程实验”这门实验课程为例介绍实验课程的预期成果及实现策略。

首先，明确“软件工程实验”在实现软件工程专业培养目标过程中的贡献度，确定该实验课程与培养目标的联系，形成匹配矩阵。实验课程与每一个培养目标的联系标识为：T（授课）、P（实践）、M（评估）。据此，制定“软件工程实验”课程清晰可行的实验教学目标：通过建模实践掌握软件工程的基本原理与概念，熟练运用软件建模工具进行软件系统的结构化分析与设计建模，培养学生系统分析与设计软件能力，将大目标分解成一个个小目标实现。

其次，创新实验教学内容和实验教学方法。实验教学活动与毕业要求（培养规格）形成匹配矩阵，矩阵中“行”代表软件工程专业设置的实验课程，“列”代表12项毕业要求（培养规格），每一项实验教学活动对毕业要求的贡献度标识为H（高）、M（中）、L（低）。边讲解软件工程实验必须具备的理论知识，边要求学生分小组用实际软件项目案例模拟软件开发全过程，进而完成实验过程。学生在理解理论概念的同时将知识应用到模拟的软件项目中。实验教师采用这种概述讲授和探究式实验相结合的方式完成实验教学内容的传授，对基础知识概述、实验、小组问答3部分给予不同的“权重”（每个指标点对应项的总权数等于1），进而达到预期实验教学目标。

再次，为评测“软件开发过程”的实际成果，可发放软件开发生命周期掌握程度调查问卷、软件工程师职业素养调查问卷，根据软件开发过程形成需求分析、概要设计、详细设计、实现与测试等阶段性报告，多角度、多侧面、持续考察学生是否达到该门实验课程的教学目标。

OBE特别强调学生学到了什么，重视教学结果而不是过程，强调个性化参与式教学而不是大众化灌输式教学。按照OBE理念，教师在教学过程中准确把握每名学生的学习轨迹，及时把握每个人的目标和进程，实现工程教育专业认证强调的教学工作有效作用在全体学生身上，并证实在全体学生身上产生了预期效果。

2.4 考核办法及评价反馈机制构建

建立实验教学过程质量监控机制，并构建软件工程本科教学质量保障系统，对每一个常规实验教学活动进行评估，各主要实验教学环节有明确的质量要求，通过实验教学环节过程监控和质量评价促进毕业要求的达成。

实验课程学习成果评价按照前述步骤进行，对实验课程单项实验、整门实验课程进行形成性评价和总结性评价，形成课内评价循环。

进行毕业实习、毕业设计以及内部工程教育认证等校内评价循环。将ACM程序设计竞赛、电子设计大赛、软件杯程序设计大赛等科技竞赛和大学生创新创业训练项目作为校内评价的标志性成果。

对已毕业学生建立毕业生跟踪反馈机制，对培养目标是否达成进行定期评价，评价内容有《麦肯斯报告》、校友反馈、用人单位反馈等。

评价结果作为软件工程专业持续改进的一部分量化证据。持续改进的实现有赖于有效的质量监控与反馈机制，实验教师在持续改进中均承担责任，通过评价证明毕业要求的达成。

3 結语

软件工程专业实验课程教学改革要不断适应社会需求变化，随时满足IT企业的动态需求。笔者在探索实施OBE过程中，通过深入分析国家社会发展需要、软件行业需求、地方工科院校定位和学生及家长期望，确定软件工程人才培养目标和实验课程教学内涵、面向不同阶段的能力培养要求，建立了基于OBE的软件工程专业实验课程教学体系，使学生基础知识、专业技能、创新能力、工程能力和职业素养得到了全面均衡发展，毕业后能成为企业真正需要的软件人才。

高校教学改革是组织持续创新的过程[20]，因而基于OBE的软件工程专业实验课程教学改革实践是一项长期工作，具体做法与措施还需要在实践应用中进一步改进和完善。

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（责任编辑：杜能钢）