基于新工科OBE 理念的软件工程课程教学改革研究

摘要：新工科时代的计算机跨学科人才培养的关键是培养学生解决复杂工程问题的能力。软件工程是计算机科学和工程管理科学的交叉领域学科，旨在培养学生解决大型计算机软件系统构建过程中的复杂工程问题。文中探索了基于OBE理论的以软件产业技术和能力需求为导向的软件工程课程闭环式教学模式，包括基于项目驱动的教学内容重组和优化、混合递进式案例教学、结对互助式小组实践、多元化考核评价等四个方面。通过持续改进，该教学模式有效提升了学生解决计算机复杂工程问题能力，同时可以为计算机跨学科人才培养教育改革提供参考。

关键词：新工程；OBE；软件工程；案例教学模式；创新能力培养

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2025）05-0152-03 开放科学（资源服务） 标识码（OSID） ：

0 引言

新工科建设对计算机专业提出内涵建设应与跨学科建设相融合的新要求[1]。软件工程作为计算机和工程管理的交叉领域学科，培养学生通过科学方法和工具来确保复杂软件项目的成功开发。传统的“老师讲+学生听+上机实验”的教学模式存在如下几个问题。

1） 识多用少。软件产品的设计与开发需要综合运用数据库、网络、编程等知识，它们来自不同专业课。学生缺乏项目开发经验，导致解决复杂工程问题时存在困难。

2） 一叶障目。在实际教学中发现，学生在进行软件产品设计时，经常陷入某个编程技术环节，忽略项目整体、全局优化、批判和创新思维的思考。

3） 纸上谈兵。在校企合作中，大都只是参观和学习企业开发流程，或是让学生参与某个拟定课题的很小部分，导致学习与实际运用场景脱节。

针对上述问题，教学团队引入 OBE（OutcomesbasedEducation） 教学理念[2]，从学生发展出发，以软件产业的技术和能力需求为导向，在教学内容重组和优化、混合递进式案例教学方法、结对互助式小组实践教学模式、多元化考核评价等4个方面进行课程教学改革。

1 OBE 课程目标设计

OBE被称为成果导向教育，已形成完整的理论体系[2-3]。本文在OBE教育理念和理论体系指导下，首先基于本专业培养“重实践、强创新、能创业、有责任、敢担当”的高素质应用型人才的办学定位，面向学生未来的职业需求，确定以软件产业的技术和能力需求为导向，聘请校内外专家共同制定了如下的软件工程课程目标。

1） 计算机软件项目的综合分析与设计能力。使学生能够综合考虑主流技术、社会需求、经济环境等，运用软件工程基本原理、技术和方法对复杂工程问题进行综合分析与设计，提出有效可行的解决方案。

2） 运用先进技术、工具和方法的软件建模能力。使学生能够理解软件工程建模原理，运用建模工具，结合程序设计、数据库、网络等技术，构建软件需求模型、数据模型、动/静态设计模型，以及改造现有模型和提出新模型的能力。

3） 规范化意识和规范化能力。使学生能够正确认识软件工程及技术对社会的影响，以及社会因素对项目的影响，通过实践增强学生在软件开发过程中的规范化意识和规范化能力，并理解应承担的责任和职业担当。

4） 初步的项目管理能力。使学生掌握软件项目管理的基础知识并具有软件项目管理的初步能力，能够在多学科交叉项目中从事软件工程管理相关工作。

2 基于OBE 理念的教学改革

2.1 重构教学内容

首先，甄选教学案例，建立典型软件案例库。除了经典案例之外，还涉及大数据、云计算、物联网等热点技术领域。为了帮助学生增加实践经验，教学团队结合自己的科研情况，搜集并整理了典型软件案例库。通过这些典型软件案例，使学生了解当前流行的软件产业，帮助学生了解数据库、网络、编程等知识在软件产品设计与开发中的综合运用。这些案例涉及电子商务、企业营销平台、智慧城市、虚拟社区、智能导航等方面。

其次，切分知识碎片，制作知识节点视频集。以典型软件案例的开发过程为主线，将软件工程理论知识按照软件开发的不同阶段对进行碎片化，形成先后递次衔接的25个知识节点，又针对每个知识节点所涉及的其他专业课知识构建知识关联，形成系统性的专业知识结构。制作小视频对案例项目在知识节中的实践过程进行详细讲解。

每个知识节点包括3个模块，分别是：1） 软件项目构建知识模块，包括软件开发过程模型、业务建模、功能建模、数据建模、行为建模、静态建模、动态建模等相关的建模原理、技术、方法和工具，以及评估和优化理论。2） 软件项目管理知识模块，包括需求验证管理、基线管理、项目跟踪与变更控制、制定规范、风险评估、设置检查点、维护过程管理、配置管理等相关理论、工具和方法。3） 软件项目创新知识模块，包括软件工程中的规范化与标准化、持续的需求挖掘与技术更新、持续集成和自动化测试、机构能力成熟度评估与提升等，以及软件工程前沿发展趋势等。

2.2 混合递进式案例教学模式

教学环节分为课前自学和课中学习两部分，课中学习按讲解、交流、反思的步骤进行。学生课前线上自主学习，教师课堂精讲重难点，然后学生对自拟课题进行交流与反思，使线上自主学习环节与课堂教学有机融合[4-5]。

1） 课前：学生线上自主学习。

①在课程之初，引导学生自拟课题，在后续的整个教学过程中强调以学生自拟课题的学习成果为导向，以学生完成自拟课题过程中的不断反馈为驱动，对学生的学习状态持续评估。

②每次课前，发布导学教案和“知识节点”小视频，以小组为单位采用“线上自学+项目驱动”的方式，预习相关知识并依照小视频展示的步骤尝试完成自拟项目的初步调研、分析或设计，撰写预习报告。

③增加学生线上探讨交流环节，培养学生沟通协作能力。教师依据线上学习数据和学生的预习报告，掌握学生自主学习的情况及共性疑难点，为提升课堂教学有效性奠定基础。

2） 课中：项目驱动+翻转课堂。

教学过程以典型项目案例为导向，将完整的软件开发过程贯穿于整个课程教学过程的始终，指导学生逐步完成自拟课题的各阶段任务，形成线上+线下的混合递进式案例教学模式。

①课堂讲授。教师结合典型项目案例讲解当前知识节点涉及的原理、方法和工具，根据学生课前自学反馈和预习报告中暴露的问题，进行针对性的课堂讨论和答疑。

②课堂交流。在任课教师的主持下，学生小组展示阶段性成果并交流。组内的其他同学可以补充，其他小组的同学可以提出自己的意见，相互启发，相互学习。

③课堂反思。学生小组结合课堂上新学的理论、方法和工具，改进自拟课题的阶段性成果，将预习报告中的解决方案进行修订，形成正式的阶段性报告，为实践做好准备。

混合递进式案例教学模式的学习流程如图1 所示。

2.3 结对互助式小组实践教学模式

结对互助式小组由两位学生自由结对组成，在实践中强化小组管理及分工协作的指导。首先共同选题，再协商确定A、B角色以各自承担小组任务。该方式促进了交流与合作，加快开发进度，提高创造力，实现共赢发展。实践环节包括基础实践和拓展实践两部分。

1） 基础实践：反思与实践。

①制定详细操作流程。学生小组根据阶段性报告中的解决方案，进一步制订实践操作流程，明确小组成员分工，阶段性目标、评估实施风险、定义管理职责和阶段性里程碑。

②软件建模和仿真。利用软件建模工具，依照操作步骤积极动手进行建模和仿真，完善阶段性报告形成开题报告、软件规格说明书、设计说明书、测试方案等软件开发文档。

③评价与反馈。任课教师组织学生对阶段性成果进行评价，包括自主学习报告、协作学习情况，阶段性成果质量等。通过评价帮助学生更深入地理解课题、细化需求、优化设计。教师根据反馈改进教学内容、教学过程和典型案例。

2） 拓展实践：延伸与创新。

引导学生小组继续针对自拟课题做技术性延伸拓展，结合软件工程、人工智能和大数据等新技术，拓展软件功能和应用领域。学生利用知网等数字资源，调研国内外同类软件产品以及相关技术的研究现状，利用开源社区学习编程，探讨更优的设计方案，制作软件产品原型。教学团队全程参与实践指导，协助学生定制个性化的低、中、高阶目标，挖掘学生优秀案例补充到典型案例库中，在班级中展示软件成果，分享项目文档，形成引领示范，提升自主学习和创新能力。

2.4 多元化考核评价

参考基于OBE理念的学习成本多元评价方法[6]，我们定义了学生在不同学习阶段的成果要求。软件工程课程的多元化评价由两门课程组成，理论教学课程和拓展实践课程。其中，理论教学课程成绩包括“线上自主学习10% +交流反思15% +大作业10% + 基础实践20% +期末考试45%”。拓展实践课程成绩单独计为100分，成绩包括“规范化文档25% + 软件质量35% + 创新性设计10% + 小组研讨5%+ 小组管理5% + 答辩20%”。另外，学校还引入行业专家参与教学，为学生提供真实的软件开发环境，并且鼓励学生积极参与学科竞赛，将获奖情况纳入考核可冲抵拓展实践学分。软件工程课程多元化评价流程如图2 所示。

3 教学改革实施效果评价

天津理工大学计算机科学与技术专业对2019、2020、2021级的软件工程课程教学持续改进获得明显效果。基于工程认证标准，本课的综合评价值由直接达成度×70%和间接达成度×30%组成，其中，直接达成度是多元化考核评价结果，间接达成度由调查问卷得来。2019、2020、2021级的课程目标1的综合评价（0.88，0.89，0.91） 、课程目标2的综合评价（0.85，0.89，0.82） 、课程目标3的综合评价（0.86，0.87，0.89） 、课程目标4的综合评价（0.81，0.81，0.85） 均显示课程目标达度较好。

每学期结束时，结合学生反馈意见和期望，对比评价指标得分情况分析和查找问题，为教学改进提供依据。2019级课程目标1的分析结果显示混合递进式案例教学模式效果显著，但是仍存在学习与实际行业需求脱节现象，后续在2020级和2021级，教学团队制作了更多行业案例的指导性小视频，帮助学生了解行业软件，同时引导学生开展网上调研。持续分析课程目标2了解到学生的软件设计方案缺乏灵活性，较难适应复杂工程需要，后续课程中逐渐增加跨平台系统的教学案例，例如移动系统、Web系统、AI系统、数据库系统等典型案例。分析课程目标3和4了解到学生的规范化和管理意识较弱，因此增加更多的小组交流和研讨，帮助学生了解软件工程国家标准和国际规范，了解工程项目对社会的影响并理解自己应承担的责任，鼓励团队合作，培养学生的项目管理意识。

4 结束语

在OBE教育理念的指导下，研究者在教学过程中形成了“课前—课中—基础实践—拓展实践”的完整回路，使线上、线下、课内、课外实现有机融合。针对软件工程理论联系实际、过程性指导与评价、知识综合应用、批判性思维和创新思维培养等教学薄弱环节，通过持续改进，有效提升了学生解决计算机复杂工程问题能力。近两年本专业毕业生因较强实践动手能力普遍受到用人单位欢迎，学生积极参加各种竞赛并获奖，获国家级蓝桥杯全国软件和信息技术专业人才大赛、全国大学生智能汽车竞赛等一、二、三等奖12项，获大学生创新创业项目资助共6项，获校级优秀毕业论文8篇。教学团队后续将继续跟踪软件行业发展，丰富行业案例库，持续完善软件工程课程教育教学方法，为计算机跨学科人才培养提供助力。

参考文献：

[1] 廖勇，周世杰，汤羽，等.面向新工科的软件工程专业核心课程体系建设[J].高等工程教育研究，2022（4）：10-18.

[2] 张新，吴晓琴，程知，等.新工科背景下基于OBE的混合教学模式探索：以软件工程为例[J].电脑知识与技术，2021，17（7）：167-168，176.

[3] 向尕，康海燕，孙璇.面向解决复杂工程问题能力培养的软件工程实践教学探索[J].计算机教育，2021（10）：161-165.

[4] JIANG J，WANG X Y，XIA Y C，et al.Remolding software engi⁃neering course based on engineering education concepts[J].Journal of Contemporary Educational Research， 2023， 7（11）：226-231.

[5] 王昆.基于OBE的多元联动型电子商务案例教学改革与实践研究[J].电脑知识与技术，2020，16（9）：291-292.

[6] 王威.基于OBE理念的学习成果多元评价方法的设计：以电子商务文案创意与撰写为例[J].现代职业教育，2021（38）：66-67.

【通联编辑：王 力】

基金项目：天津理工大学校级一流本科课程培育基金（2019-14）