信息科学技术学院-徐萍-基于“案例导入+小组合作+实战演练”的高阶课堂教学模式探索

基于“案例导入+小组合作+实战演练”的高阶课堂教学模式探索

 ——以“功能需求获取”为例

信息科学技术学院 徐萍

摘要：在“功能需求获取”教学中，围绕企业级应用场景，运用软件需求工程知识，采用“案例导入+小组合作+实战演练”的高阶课堂混合教学模式，利用“启发式讲解+引领式实践+实战成果展评”等教学策略，引导学生利用数据流图正确描述“功能需求”的核心问题，通过团队协作完成“实战项目”分析建模工作，撰写需求规格说明书，培养学生具备解决复杂软件工程问题的能力。

关键词：功能需求获取；企业级应用场景；高阶课堂教学模式

一、课程基本信息

 《软件工程》是计算机类软件工程专业的核心主干课程，在大三第5学期开设，共32学时（2学分）。该课程以软件工程知识和理论为基础，以工程实践为抓手，旨在培养能根据软件开发生命周期各阶段要完成的任务、运用软件工程原理、综合运用先进的软件工程技术和方法、完成待开发应用型软件系统的分析与设计，具备较好的专业及科学素养、适应岗位需求、服务社会的软件项目研发“工程应用型”计算机领域高级人才。

二、课程教学改革要解决的重点问题

问题1：软件工程理论性强，需要与项目实践紧密结合

 本次课堂教学改革以企业级应用场景为载体，选取典型案例，实现理论与实践高度结合，重构教学内容。与此同时，革新教学模式，从注重理论知识传授以教为中心到“案例导入+小组合作+实战演练”以学为中心的转变，以此实现高阶能力和解决复杂软件工程问题能力的培养。

问题2：充分发挥信息技术优势，线上线下紧密融合，打造以学生为中心的高阶课堂

 基于学习闭环，软件工程课程已在“超星学习通”平台建设完成数量充足且具有课程特色的线上资源，全面实施打造“线上+线下”混合式立体教学空间：其一，借助“学习通”教学平台，针对基础理论知识完成自主学习（实现知识获取及理解能力培养）；其二，利用现代化信息技术，以学生为中心，全面推进小组任务探究（主题讨论+抢答+投票+师生答疑等），实现知识的迁移应用；其三，以项目分组的方式共同完成实战演练，在实战中打造培育学生的高阶实践能力,打造以学生为中心的高阶课堂。

问题3：有效实现价值塑造应与知识传授、能力培养紧密融合

 立足本校办学定位和专业特色，结合课程内容，灵活融入课程思政，引领学生在软件项目研发分析设计过程中要具备工匠精神、全面缜密的逻辑思维能力、勇于探索的创新精神及科技报国的使命担当，真正实现“育人”与“育才”的高度统一。

三、案例设计思路

（一）案例基础分析

（二）教学设计思路

 依托“超星学习通”智慧教学工具作为线上学习平台，辅以“课程学习交流群”的灵活交互，创设课程线上线下开放式混合学习空间，开展以学生为主体设计多样化进阶式学习活动，促进学生深度学习，具体思路如图1所示。

（三）教学实施路径

依托自建课程资源、其他优质课程资源、课程学习交流群等，“工程化”改革传统课堂教学模式，创新教学策略与方法，实现“线上线下”混合教学。实施过程主要分“课堂内”与“课堂外”两个学习场景，通过教师主导活动与学生主体活动相互衔接配合，采用“任务驱动”模式，在教师的引导下找到解决问题的方案，实现对所学知识的意义构建。教学实施路径设计如图2所示。

 图1 以学生为主体的深度学习思路解析

 图2 教学实施路径

四、案例实施情况

（一）课前自主高效学习——理论基础学习

1.教师在“课程学习交流群”发布自主学习任务单，如图3所示。

2.教师在学习通平台推送预备知识（视频、PPT、辅助学习资料、参考书籍等），如图4所示。

3.学生自主学习线上课程资源，并完成前测。如图5所示。

4.教师根据“前测”成绩+核心知识点，梳理“课堂教学”重难点。

思政融入：通过组织学生利用线上资源探究完成自主学习任务，培养学生利用现代信息技术学习知识的能力，养成“自主学习”习惯，进而实现自我能力的拓展与提升。

 图3 自主学习任务单                  图4 线上学习资源

 图5“前测”结果

（二）课中学生深度参与学习(45min)

1.课堂前期阶段（15min）——启发式讲解

 教学方法：问题引导+案例教学+任务驱动

（1）案例导入（1min）：如何获取“移动终端订货平台”研发项目功能需求？

（2）头脑风暴(2min)：依托“自主学习+软件开发经验”，思考采用数据流图获取功能需求的方法？“头脑风暴”成果交流如图6所示。

 图6 头脑风暴成果交流

（3）重点讲解（10min）：引导学生找出系统源点和终点，绘制问题域顶层数据流图，此过程重点培养学生分析能力和抽象思维能力；引导学生分析问题域“加工处理”模块、绘制“功能级”数据流图（如图7所示），此过程重点培养学生分析能力、专业表达能力、抽象与逐步求精思维能力；引导学生进一步分层细化数据流图（如图8所示），此过程重点培养学生需求分析专业描述能力。

 图7 重点知识讲解                图8 “处理事务”功能分解后的数据流图

小结：通过数据流图分析，得出“移动终端订货平台”主要包含两大功能模块（处理事务、产生报表），两个数据存储（库存清单、订货信息），其中“处理事务”又分解为三个子功能（接收事务、更新库存清单和处理订货）。

思政融入(2min)：通过组织学生参与头脑风暴等课堂游戏，激发学生竞争意识；通过讲解面向数据流自顶向下逐步求精进行需求获取的方法，培养学生工匠精神及全面缜密的逻辑思维能力。

2.课堂中期阶段（12min）——引领式实践

教学方法：问题引导+案例教学+任务驱动+团队协作

（1）小组任务导入（1min）：根据逻辑模型（细化后的数据流图）思考目标系统的物理设计。

（2）小组任务探究（2min）：尝试对数据流图添加自动化边界，辅助目标系统物理设计与实现。小组任务探究场景如图9所示。

 图9 小组任务探究场景

（3）小组汇报（2min）:小组自荐，汇报“划分自动化边界”的方法及思路，教师点评。

（4）难点解析（5min）：教师给出目标系统物理设计的两个最优方案（如图10、11所示）。解析设计思路：方案1，暗示以联机方式更新库存清单；方案2，暗示以批量方式更新库存清单。

 图10 方案1                               图11方案2

思政融入(2min)：通过组织“小组任务探究”等课堂活动，激发学生深入思考社会人的责任与使命，做有担当的青年一代，为实现伟大的中国梦而努力奋斗，并建立“我能我行”的良好自信心！

3.课堂后期阶段（18min）——实战演练

《软件工程》课程安排了软件开发“团队实战项目”，学生以小组为单位拟定项目主题，根据课程进度，通过团队协作和角色扮演的方式完成阶段性研发，以小组为单位分享实战设计成果。教师全程监控各小组的项目进度，并进行有效指导。

教学方法：任务驱动+团队协作+翻转课堂

（1）实战任务导入（1min）：采用数据流图获取“团队实战项目”功能需求。

（2）实战任务探究（2min）：以小组为单位探究“实战项目”功能建模思路及数据流图绘制过程（如图12所示）。

（3）翻转课堂（6min）：团队自荐，展示、分享实战设计成果（如图13所示），教师点评。

（4）随堂测验（5min）：学生通过学习通平台完成“随堂测验”，教师当堂对出错多的问题进行解析。随堂测验样例如图14所示。

（5）总结（2min）：课堂关联性知识小结，实现“知识-技能-设计成果”的转化。

思政融入（2min）：通过讲述鸿蒙OS系统分析设计过程，华为面对全球新的竞争生态和恶劣的政治环境，全面开放核心技术，与开发者们共同驱动全场景智慧生态的蓬勃发展，让我们明白“没有人能够熄灭满天星光。每一位软件研发者，都是祖国IT科技创新汇聚的星星之火！”

 图12 实战演练功能需求分析探究场景           图13 翻转课堂（实战设计成果分享）

 图14 随堂测验样例

（三）课后拓展提升——聚焦热门前沿，催化素养提升

1.教师推送前沿知识，将最新学术、科研成果等反哺教学（如图15、16所示）。

2.学生利用“学习通”完成拓展模块个性化学习，师生共同完成主题讨论“需求规格说明书的撰写思路”（如图17所示）。

3.教师在“课程学习交流群”答疑解惑（如图18所示）。

4.学生完成增值性应用能力考核——以团队协作的方式撰写并提交需求规格说明书（如图19所示）。

思政融入：厚德博学、求实创新是泰院校园文化的积淀、校园精神的凝结。作为泰院学子，不仅要学好专业知识，也要勇于创新，具备不甘落后、追求进步、积极探索的时代精神！肩负起科技报国的使命担当！

 图15 前沿知识：需求获取与精化      图16 前沿知识：需求规格说明文档研究

 图17 主题讨论——需求规格说明书撰写

 图18在线答疑

 图19 团队项目需求规格说明书初稿

五、案例的创新、特色及推广价值

（一）案例的创新、特色

1.理论与实践深度融合，创新“解决问题”方式方法

 本次课堂教学改革强调理论与实践并重，遵循企业岗位实际需求，选取典型应用案例，重构教学内容，采用“案例导入+小组探究+团队协作+实战演练”等路径开展混合式翻转教学，利用“启发式讲解+引领式实践+实战成果展评”等教学策略，实施“课前自学+课中研讨+课后拓展”逐渐递进“以学生为中心”的三阶段学习模式，以此训练学生的实践创新能力，提升学生解决复杂软件工程问题的水平。

2.真正贯彻OBE理念，打造以实践为核心的高阶课堂

 “功能需求获取”紧扣企业应用实践（移动终端订货平台研发），通过设置应用能力要求点的方式将教学目标细化在每个知识点的迁移应用中，模型建立层层递进、步步深入，充分利用现代化信息教学平台（超星学习通+课程学习互动群等），进阶式完成小组任务探究（主题讨论+抢答+投票+师生答疑等），通过实战演练、成果展评等一系列活动，真正实现“以学生为本+应用导向+持续改进”在教学中落地。

3.实施“课程思政”，实现专业学习与价值塑造的统一

 通过组织学生利用线上资源探究课程学习内容，培养学生利用现代信息技术学习知识的能力；通过组织学生头脑风暴、小组探究等活动，激发学生竞争意识；通过项目实战演练，增强凝聚力、培养合作意识；通过拓展学习最新科研成果，激发学生对前沿科技的关注及科技报国的爱国情怀与使命担当！

（二）案例推广价值

 案例以“功能需求获取”为例，融合线上线下资源，提出基于“案例导入+小组合作+实战演练”的高阶课堂教学模式，从内容组织、资源建设、教学策略、实施路径等方面进行改革与创新。成效：所教班级学风建设越来越浓厚，自主学习能力增强，课堂互动参与度高，团队协作小组任务完成质量好！越来越多的学生积极组队参加各类计算机应用大赛，且取得了优异成绩（如图20所示）。

 实践证明，基于“案例导入+小组合作+实战演练”的高阶课堂教学模式改革与创新符合应用型人才培养目标要求，对计算机类课程的课堂教学改革有一定的借鉴作用。

 图20 获奖证书