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逆向教学设计法在软件工程的实践

来源:职称阁分类:电子论文 时间:2019-12-20 10:20热度:

  随着软件产业的蓬勃发展,软件人才的培养需要走出理论与实践脱节的教学困境。与传统的教学设计法相比,逆向教学设计法采用先实践后理论再实践的方式,能够较好地解决传统教学设计法存在的困境。软件工程课程可以逆向教学设计法为理论指导,设计明确的教学目标,制定多元化的教学评价,开展理论与实践相结合的教学活动,形成了一个系统化的课程教学流程。

逆向教学设计法在软件工程的实践

  [关键词]逆向教学;教学改革;软件工程

  近年来,软件在各行各业得到广泛应用,已经给社会生活带来了巨大的影响,同时,软件产业的发展对经济社会的进步产生了促进作用。社会对应用型软件人才的需求越来越大,对软件人才专业素质的要求也越来越高,作为培养软件开发人才的软件工程教育面临着巨大的挑战。[1]在软件工程教育实践中,还有较多高校仍采用以理论教学为主,实践教学为辅的培养模式,相关知识仅限于书本内容,缺乏实际项目经验,难以适应当今社会的人才需求。在软件工程课程的教学活动中,教师常常运用填鸭式的教学方法,只为学生讲解软件工程的理论性知识,没有充分调动学生的主动性和参与性。[2]开展实践教学期间,只让学生完成指定练习任务,使学生理解和记忆课程内容,而忽视了对学生创新能力和解决实际问题能力的培养。整个教学过程仅注重教师“教”,而学生“学”则是处于被动状态。[3]软件工程课程涉及的理论知识较多,学生很容易对枯燥乏味的课程知识失去学习兴趣。这样的教学模式没有正确认识“学生是学习主体,教师是引导者”,抑制了学生的学习主动性,因此很难取得理想的教学效果。[4]为解决传统教学模式遇到的困境,不少高校逐渐开始采用以学生为主体的新型教学方法,改革现行的先理论课程、后实践课程的教学体系,将实践课程提前并融入理论课程的学习中,在课堂内外构建创新实践平台,积极推动工程教育改革,以培育理论创新能力与实践动手能力兼具的复合型人才。[5]但针对以学生为中心的教学设计的研究尚处于探索阶段,主要以借鉴国外经验为主,基于明确学习目标的逆向教学设计仍需要进一步研究。因此,本研究基于逆向教学设计法,在软件工程课程中进行创新与实践,以成果为导向,围绕应用型软件开发人才的培养目标,进行细致完善的教学设计。

  一、软件工程课程特点

  软件工程是计算机相关专业一门重要的核心必修课程,也是一门理论性和实践性都很强的课程。这门课程是针对软件开发、维护、管理过程的经验和技巧的集合,对软件开发具有重要的指导意义和实用价值。[6]软件工程课程主要内容包含软件开发中涉及的相关概念、理论以及方法等。软件工程是为了获得高质量的软件而利用工程化思想以及工程技术,将成熟的管理理论与先进的软件技术结合起来,把软件开发工作划分为多个不同的过程,它规定了所需完成的一系列过程的工作步骤、技术以及管理等。软件工程课程的主要目的是使学生全面了解软件开发的流程,掌握一些常用的软件开发方法与技能,让学生具备软件开发以及软件维护的能力。软件工程的应用领域广阔,涉及众多学科,课程具有以下几方面的特点。

  (一)内容广

  软件工程是指导计算机软件开发和维护的一门课程,涉及计算机、经济学、管理学、工程学等多个领域的知识,具有知识广泛性的特点,不仅涵盖了软件开发的基本原理、开发方法和常用工具等,还包含软件项目的成本分析、团队建设和组织管理等方面。软件工程课程中每个方面的内容都包含大量的方法和工具,其中的相关概念抽象,理论与技术众多,因此,学生学习起来会比较枯燥。

  (二)发展迅速

  计算机技术随着社会的发展而不断更新,在当今的大数据、云计算及人工智能时代,软件工程领域中新技术、新方法、新思维也越来越多。众多软件企业已采用先进的开发方法和技术,而软件工程课程还停留在落后的教学内容中,与实际应用存在一定的差距的阶段。软件工程虽然建立了一系列有效指导软件开发的实践方法,但相关的技术理论更新迅速,教学内容需要与时俱进,即与互联网相结合,将现代技术融入其中。只有把现在企业及社会需要的技术及方法融入教学,才能培养软件人才应该具备的能力。

  (三)理论性与实践性并重

  软件工程课程中理论知识主要包含各类概念和原理,具有较多的实践方法和工程原则,涉及范围广且知识点分散,学生很难整体把握这些抽象的理论,比较容易失去求知欲和学习兴趣。软件工程课程中另一部分重要内容是实践知识。实践知识主要是运用所学知识和技能开发具有一定规模的软件系统,而软件开发往往是一个复杂的过程,学生在较短时间内很难充分掌握。教师只有让学生深入实践学习,才能让学生独立地发现问题、分析问题和解决问题,并拥有创造性的软件开发能力。上述各项因素提升了软件工程课程教与学的难度。作为一门在计算机软件领域中占有非常重要地位的课程,软件工程任课教师要选择一种适合的教学设计方法来充分调动学生学习的主动性和积极性。

  二、传统教学设计法与逆向教学设计法的比较

  计算机软件产业的快速发展,对软件工程的课程教学提出了更高的要求。传统教学设计法重理论轻实践,注重知识点的灌输讲授,忽视理论的实践应用,这样的教学模式难以适应培养应用型软件人才的需要。逆向教学设计法鼓励学生先行实践,在实践中发现问题,而后在理论教学中寻找解决办法。这种教学模式不仅将理论与实践较好地结合起来,还能让学生在解决问题的过程提升了综合能力。传统教学设计法中,教学过程多采用先理论后实践的方式,通常以理论教学为中心,先是教师集中讲授理论方法,然后学生通过实践进行验证,这种先教后做的学习方式很难调动学生的参与性和主动性。在进行理论教学期间,通常是教师教,学生学,教师在课堂上面面俱到地进行讲解,但学生对抽象的概念、理论和方法仍感到困惑,教师灌输的知识越多,学生理解的内容越少。实践教学普遍存在理论与实践脱节的现象,教师只是让学生按照布置的任务进行针对性地练习,使学生可以理解和记忆课程内容,这样的方式很难让学生做到学以致用。此外,缺少有效的评分标准和评价机制,导致学生不重视课程的教学过程,平时成绩加考试成绩的考核方式也无法真实体现学生的工程实践能力。逆向教学设计法是先设计预期的教学目标,接着设计教学评价,最后设计达到预期学习结果的具体教学活动计划和安排的过程。它强调以清晰的学习目标为起点,教学评价和教学活动都围绕教学目标,进而促进教学目标的实现。逆向教学设计法能够较好地解决传统教学设计法存在的困境,教学过程采用先实践后理论再实践的方式,学生通过实践发现问题,教师针对问题进行理论和方法分析,学生再根据教师的指导去解决问题。这种教学模式以学生为主体,教师扮演引导者的角色,教学有效性取决于学生的学习成果而非教师如何教或教多少。逆向教学设计法以学定教,教学起点是学生的学习和需要,并据此明确教学目标,教学评价伴随整个教学过程,同时根据学生需求确定教学活动,引导学生主动学习以达成目标。

  三、逆向教学设计法的应用

  (一)教学目标

  逆向教学设计法具有明确的目的性和方向性,在课程完全开始之前,需要确定适当的教学目标,形成一个宏观的框架。软件工程课程的核心目标是培养学生的实践能力,启发学生的思维方式,激发学生的创造力。其实质为培养学生对软件问题的认知能力,对软件项目的解析能力,最终形成能够创造性地解决软件问题的创新能力。软件工程课程本身就是基于实践的一门课程,在学习过程中,学生可以接触实际的软件项目,能够通过实践增强自身的知识获取能力,以及知识整合能力与运用能力,从而培养主动学习,积极探索的学习态度。在项目式学习过程中,学生通过小组合作完成软件项目的设计和开发,在团队合作中找到自身的团队定位,提高组织管理能力,在项目交流中学习并掌握沟通的方法与规则,在讨论分析中提升自身的逻辑思维能力。在完成实际的软件项目过程中,学生不断成长,认识并掌握软件工程过程,学会将书本知识运用于实践,在不断尝试中寻找创造性的解决方案,培养学生创新能力。此外,软件工程课程还可以帮助学生建立对专业的自信,认识软件工程师的职责与挑战,提升学生的社会责任感,培养其责任担当意识。

  (二)教学评价

  逆向教学设计法以学生实践活动为中心,根据软件工程课程的教学目标,在评价学习效果时更注重综合能力的考核,采用多元化的评价方式,由不同的主体从不同方面展开,主要包括自我评价、同行评议和教师评价三个方面。1.自我评价在教学过程中,以学生为主体,采用先实践后理论再实践的方式,学生需要参与项目实践,完成项目各阶段的实践任务。教师根据项目实践的具体任务制定学生自我评价的指标,学生依照自身实际参与情况进行自我评价。为了保证课程的最终成绩公平公正,学生必须如实填写自我评价,并由教师判定学生自我评价成绩是否有效。在教学评价中加入学生的自我评价,不仅让学生能够参与课堂教学,还可以参与自己最终成绩的评定,这种方式将会激发学生学习的主动性和参与性。2.同行评议软件工程课程的项目实践均由学生组建团队合作完成,在课程一开始可采用自由组合的方式分出小组。项目实践主要分为两个阶段,第一阶段是对现有软件项目进行分析讨论,另一阶段是分析设计新的软件项目,每个阶段都要包含项目策划报告、可行性分析报告、项目需求报告、项目设计报告等内容。各个小组完成实践任务后,需要将成果进行展示与汇报,同时设置现场提问环节,与汇报小组开展提问、反馈等交流互动。其他小组学生通过听取汇报小组成员讲述分析设计思路,观看作品展示效果,听取汇报总结和互动提问等过程,从软件设计、展示内容、汇报效果等多个方面进行打分评价。其他小组打分评价的平均成绩为汇报小组的同行评议成绩,将作为课程最终成绩的一部分。同行评议不仅能够让学生对实践成果进行互相监督检查,还可以相互学习,不断改进设计思路,进一步完善现有项目。3.教师评价根据软件工程课程实践与理论并重的性质,教师要积极探索考核学生实践动手能力和理论应用能力的评价方式,不再仅仅注重学生试卷成绩,而是更加注重学生综合能力。教师评价需要兼顾知识、能力、素质的多层次考核,具体可通过笔试、项目成果、现场汇报的方式对学生进行考查。笔试主要考查学生对课程中基础理论和方法的理解情况;项目成果着重考查学生对理论知识的应用,通过小组完成项目实践,还可以考查其发现问题、分析问题、解决问题的能力以及团队协作的能力。在现场汇报的过程中,学生表现出来的不仅是专业知识运用能力,还有语言表达能力、逻辑思维能力等,这是一个很好的锻炼平台,学生会发现自己的不足,也将明确今后努力的方向。教师评价作为课程最终成绩中最重要的一部分,由教师根据学生笔试、项目成果和现场汇报的表现情况综合给出教师评价成绩。教学评价体系是否合理,不仅会影响学生的学习效果,调动学生学习的积极性,提高整体课堂效率,还会影响教师的教学热情,促使教师获得更大的满足感,更加积极地投身教学。

  (三)教学活动

  针对预期教学目标,教学活动主要由课堂理论教学与项目式实践教学两个部分组成,教学活动安排以教学评价为监督手段,引导学生动态学习,最终达成学习目标。教学活动过程以课堂理论教学为基础,以项目式实践教学为主体,采用先实践后理论再实践的方式,在项目式实践教学中穿插课堂理论教学,将理论与实践结合起来进行教学,可以让学生更好地掌握课程内容。1.以课堂理论教学为基础应用型软件人才的培养,不仅需要具备深厚的理论基础,还需要为实践动手能力的提升奠定基础。课堂理论教学是教学活动中最重要的基础性环节。但课堂理论教学的形式和内容不同于传统教学设计法的理论教学,逆向教学设计法具有明确的针对性,以现有的软件项目为驱动,促进教学活动的推进。首先是学生分组对软件项目进行分析讨论,发掘软件项目存在的问题,总结分析过程的主要困难,而后是教师通过软件项目进行理论教学,解答学生遇到的困惑,激发学生的学习兴趣,进而引导学生学习,尝试分析设计新的软件项目。在课堂理论教学阶段,以实际软件项目为知识点串联的主线,既可以提升学生的主动性和参与性,又可以使教学具有针对性。由于软件工程课程是一门实践性非常强的课程,所以课程要以行业需求为导向传授学生理论知识,通过现有的软件项目进行理论讲解。这样学生将会对在实践中学习到的知识有更深入的理解和体会。2.以项目式实践教学为主体作为课程主体的项目式实践教学在教学活动过程中映射了应用型软件人才培养的认知能力,实践能力与创新能力等目标。项目式实践教学贯穿整个课程教学,先是学生分组完成教师指定的现有软件项目的分析讨论,并按照要求完成相应的分析报告,后是学生小组自主完成新软件项目的工程化开发。在项目式实践教学过程中,教师指导学生自行组建软件项目团队并实际实施,通过小组讨论与合作自主完成问题定义、可行性分析、需求分析、概要设计、详细设计、原型开发与测试以及项目成果展示等内容。基于项目式学习,学生能够增强认知能力,在项目完成过程中发现问题、解析问题以及合作解决问题,还将提升逻辑思维与创新能力,改善人际交流与沟通能力。通过可行性分析与需求分析,学生可以进一步开阔视野,学会从社会、经济和工程等多角度考虑软件项目开发的问题。在软件项目的推进过程中,学生会遇到各种不同的问题,这些问题能促使学生主动学习并理解理论知识。随着项目的完成,学生会收获成就感,这种成就感会促使学生去掌握新的知识和技能。在项目成果展示环节,学生需要不断沟通交流,共同商定展示内容,同时形成科学合理、富有逻辑的项目分析报告,这个过程有利于提升学生的表达能力、思维能力以及组织管理能力。当今社会,软件人才的培养逐渐朝着专业化、应用型的新趋势发展,不仅要求软件人才拥有较强的理论知识,还要求具备较好的实践能力和优良的职业素养。本文以逆向教学设计理论为指导,以软件工程课程为载体,针对人才培养的新需求,设计明确的教学目标,制定多元化的教学评价,开展理论与实践相结合的教学活动,形成了一个系统化的课程教学流程。这一教学方法经实践取得了较好的教学效果,不仅有助于学生增强软件项目工程化意识,还能够推进学生的思维发展与综合能力的提升。

  参考文献:

  [1]张执南,陈珏蓓,朱佳斌,等.逆向教学设计法在项目式教学中的应用———以上海交通大学“工程学导论”为例[J].高等工程教育研究,2018(6):145-149.

  [2]朱祺.案例教学法在软件工程教学中的应用[J].电子世界,2017(24):92-93.

  [3]拾以超.“做—学—教”教学模式在PLC课程教学中的应用[J].机电技术,2018(6):112-114.

  [4]赵亚妮.逆向教学设计法在“单片机原理及应用”教学中的应用[J].黑龙江工业学院学报,2019(5):20-24.

  [5]滕志霞,陆光,刘欣.基于逆向工程法的软件工程教学模式改革与实践[J].计算机教育,2015(20):32-34,38.

  [6]王静.以案例库为导向的“现代软件工程”教学模式探索[J].教育教学论坛,2018(16):139-141.

  作者:邱赞 单位:桂林航天工业学院计算机科学与工程学院

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文章名称:逆向教学设计法在软件工程的实践

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