基于OBE理念的软件工程课程学生软件能力培养研究与实践

束建华

(安徽中医药大学 医药信息工程学院，安徽 合肥 230012)

一、引言

随着信息技术的发展，特别是5G及人工智能时代的到来，各类软件的使用已成为人们学习、工作及生活的一部分，逐渐形成支持PC端、移动端、云端等多种计算模式的软件系统。日益复杂的应用和计算模式的变化对信息类专业的软件系统知识结构、大局观和创新能力提出了更高的要求。软件能力是信息相关专业本科生的一项核心能力，强调均衡的软件开发能力和软件管理能力。医学院校信息类应用型本科专业学生普遍存在重视个人编程能力的提高、忽视软件开发规范体系知识的学习和真实场景较大规模项目开发能力的培养。根据培养目标和就业需求实际，高校应更注重培养学生的软件能力，指导学生综合软件能力提升。软件能力是高校信息类专业人才质量评价和企业招聘选用的重要指标。如何构建学生软件能力模型并准确评价学生的软件能力是亟待解决的重要问题。

目前，关于软件能力模型构建和评价的相关研究内容和存在的问题有：研究编程能力的评价和改进[1-3]，编程能力评估方法对单一程序类课程有一定的指导和参考价值，但对软件开发能力综合评价没有涉及；研究在软件类课程体系或实践体系中软件能力的分阶段、分课程的能力提升[4-5]，对专业培养目标和专业培养课程体系设计有很好的指导作用，但是很难协同、统一实施并评价；研究软件工程课程教学模式改革和提升软件能力[6]，主要以企业软件开发过程的评价和管理模型CMM ( Capability Maturity Model，能力成熟度模型)来指导教学，有一定的指导意义，但是对本科生的软件能力评价实施难度大；研究基于OBE(Outcome-Based Education，成果导向教育)理念的软件工程课程改革[7-8]，培养目标定位不同或学校教学条件限制或过于简单，无法直接引入教学中。

二、基于OBE理念的软件工程课程教学设计

(一)软件工程课程在软件能力培养中的定位

软件能力包括软件的开发、测试、部署和运行维护能力等，其培养过程需要算法级的基础能力训练、系统级的专业能力训练和综合实践能力训练三个阶段，对应的课程体系如图1所示。

图1 软件能力培养各阶段训练与课程体系的对应

离散数学、程序设计、数据结构、数据库等课程是软件类课程体系基础能力训练的核心。软件工程和软件开发与应用实训课程是系统级专业训练的核心，其中软件工程是基础，该课程系统梳理软件开发过程各阶段的任务和能力要求，培养学生综合运用已有专业知识解决实际工程项目问题的能力，为毕业实习、毕业设计等综合能力训练打下基础。软件工程及软件开发与应用实训是软件能力培养的主要承载课程，主要目标是培养学生按照软件工程方法以团队协作方式并借助现代软件工具开发高质量的复杂软件的能力。

(二)软件工程课程教学过程设计

OBE理念强调以学习成果为导向来进行教学过程设计，以最终学习成果为导向，由培养目标确定教学内容、教学方法、实践教学、教学评价等。OBE理念指导下的软件工程课程的教学过程设计如图2所示。

图2 软件工程课程的教学过程设计

软件工程课程培养目标的确定取决于行业需求(标准规范)和学校定位(特色)，强调各类软件开发文档的规范、数据库规范、编码规范等行业要求，强调应用型本科的实践能力培养要求；以培养目标为依据，在课程内容设计时考虑内容更新(最新行业技术、方法补充)、学研结合(学生调研和学习相关技术、方法和应用，学生通过参与教师科研项目、参加创新创业项目和学科竞赛等方式提升自身能力)；在教学上提倡引导学生学习的积极性和主动性(分组学习、分组选题并完成软件开发实践)；在实践教学方面使用线上线下结合、课内课外结合(课外、线上分享资源，实时互动指导；课内、线下讲解、示范)；科学合理进行考核评价(以最终考核为主，结合形成性评价，构成整门课程的考核评价)。

三、基于OBE理念的情境式项目引导下软件能力构建及教学实践

(一)软件能力构建

在软件工程教学设计的基础上，根据行业实际项目开发的真实情境分析软件项目开发中需要掌握的知识内容和项目最终需要提交的成果，对软件工程课程设计分级目标的软件能力要求，具体见表1。

表1 基于OBE理念的情境式项目引导下软件能力构建

(二)教学实践过程

基于上述OBE理念的软件能力构建，软件工程课程教学和实践教学中，采用项目引导式教学模式，选用一个完整的教学案例，提供相关真实项目案例、相关国家标准的技术文档规范文件和行业著名公司的各类规范文档等，供学生学习和参考。学生分组完成真实情境的项目整个流程知识学习和技能训练，具体过程如表2所示。

表2 情境式项目引导下基于OBE的软件能力培养的教学实践过程

四、教学效果分析

戴尔学习金字塔给出了学习内容平均留存率的模型，不同学习方式的留存率分别为：30%以下留存率的被动学习(演示、 视听、阅读、听讲)和50%以上留存率的主动学习(教授给他人、实践、讨论)。OBE理念下的基于情境式项目引导的教学模式实行了团队学习(分组讨论、开发项目)、实践(项目实战)、做报告(PPT项目汇报)等主动学习方式。软件工程课程考核评价分为形成性评价(占比30%)和最终考核(占比70%)。

形成性评价综合项目组长加分、文档规范化加分、需求管理加分、数据库设计及规范加分、界面设计及规范加分、代码开发及编码规范加分、系统测试加分、团队合作互评加分、项目答辩加分，体现分级目标考核，不同分工各自分别根据成果加分，提高学生学习的积极性和主动性，引导不同职业倾向的学生深入学习各相关方向的知识。

期末笔试成绩分别选取的使用传统教学模式的班级和基于OBE模式的成绩分析对比，基于OBE教学模式的班级平均成绩增加了近5分，而且优秀率高了很多，学习效果明显提升。

五、结语

OBE理念要求以教师为中心向以学生为中心转换，关注学习成果，强调过程反馈以持续改进教学。医学院校信息类应用型本科专业学生软件能力的提升是一项系统工程，随着信息技术的快速发展和智慧医疗行业的逐步完善，医药信息类人才的市场需求也在持续变化，因此软件能力包含的内容也是动态变化的。以医药类相关软件项目案例为教学案例引导学习过程，以实际项目情境要求学生按角色分组，通过角色扮演的方式换位思考该角色的实际需求和作用，让学生熟悉软件开发过程管理各个环节，促使学生加深对软件开发和过程管理规范性的深入理解和掌握。以实际软件项目成果为导向，设计教学过程、引导学生组队学习软件开发，提升学生的软件能力。