UML課程案例驅(qū)動教學研究

鄔卓恒 姜全坤

摘 要：UML課程是計算機科學與技術專業(yè)的重要課程，為提高學生應用能力，使用案例驅(qū)動教學法改進傳統(tǒng)UML建模技術課程教學模式。案例驅(qū)動教學以案例作為課程關鍵點將UML教學分為3部分，通過案例教學實現(xiàn)學生對知識的認識、掌握和應用。案例驅(qū)動教學具體步驟包括：提出案例、分析案例、討論案例并講解知識點;再次提出新案例、分小組討論并給出解決方法、教師給出建議及參考性答案;提出更深層次的問題，學生課后分組完成，并鞏固提高。案例驅(qū)動教學讓學生在解決實際問題的過程中建構自己的知識體系，促進他們不斷提高問題解決能力和實際應用能力。

關鍵詞：UML建模技術;建構主義;案例驅(qū)動教學;教學方法

DOI：10. 11907/rjdk. 191592 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

中圖分類號：G434文獻標識碼：A 文章編號：1672-7800（2020）005-0264-03

0 引言

隨著經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，我國對高層次應用人才需求不斷增加。因此，應依托計算機科學技術專業(yè)培養(yǎng)應用型人才，著重提高學生應用能力。UML課程是計算機科學與技術專業(yè)的重要課程，使用案例驅(qū)動教學法，對其進行教學改革。UML是面向?qū)ο箝_發(fā)中一種通用的圖形化建模語言，它定義良好、易于表達、功能強大且普遍適用，課程旨在構建學生面向?qū)ο笏枷耄莆誙ML建模技術。UML知識體系龐雜、抽象概念較多、實踐性較強[1]，傳統(tǒng)教學是基本概念講解和項目分析相結合的“填鴨式”教學，不適合UML建模技術課程特點。學生目前存在的普遍問題是無法將所學知識應用于實際項目開發(fā)中，問題解決能力不足，而傳統(tǒng)教學方法與應用相脫節(jié)正是造成這種現(xiàn)狀的主要原因，存在大量理論知識枯燥乏味、實際講授內(nèi)容與實踐應用脫節(jié)、學生合作能力較弱等問題。UML課程改革分成兩類：一是課程內(nèi)容改革和課程組織改革[1-5]，二是基于CDIO的教學方法改革[6-7]。前者改革的重點在于極大豐富課堂內(nèi)容，添加大量實際案例，增強學生對實際案例的理解和分析能力;后者在UML課程中引入CDIO教學方法，將工程教育理念引入UML教學中，提高學生實際動手能力和工程應用能力。但是這兩種UML課程改革的主體都是課程內(nèi)容，并未實際改變傳統(tǒng)教學模式。案例驅(qū)動教學模式綜合上述兩種改革的優(yōu)勢，對傳統(tǒng)教學模式加以改進，讓學生實現(xiàn)建構主義學習。

1 案例教學理論基礎

案例驅(qū)動教學是基于建構主義理論（Constructivism）的教學模式[8-10]。建構主義是教育學理論的三大分支之一，其認為學習是學生積極主動建構知識的過程，強調(diào)學生在學習過程中的中心主體性、主觀能動性，以及在學習過程中的主體地位和積極作用。案例驅(qū)動教學是基于建構主義理論設計的教學模式之一，能充分調(diào)動學生積極性。通過案例激發(fā)學生興趣，讓案例作為學生建構知識的場景，通過教師引導，逐步建構自己的知識體系。案例作為課堂教學的驅(qū)動點和學生建構知識的場景，能夠提高學生在課堂上的參與度。案例驅(qū)動教學具有啟發(fā)性、情景化、參與性等特點，可以彌補UML課程傳統(tǒng)教學的缺點。

2 UML課程案例教學流程

案例教學包括兩大核心部分：案例引導、問題驅(qū)動。案例引導指在課程初期，教師引導學生逐步實現(xiàn)知識遷移。在案例引導過程中，逐步帶入知識點、案例中問題解決的方法和步驟，通過類比使學生習得類似問題的解決方法。在課程開始階段就讓學生參與其中，主動分析案例中的問題，讓學生在分析案例的過程中建立知識體系。問題驅(qū)動指學生在分析完成第一個案例后，教師提出新的、類似第一個案例的問題，讓學生分組合作解決問題。學生在分組完成案例的過程中，鞏固所學知識。

案例教學具體步驟：①提出案例;②分組討論案例;③給出結果;④分析、總結并講解案例涉及的知識點;⑤提出問題;⑥分小組討論解決問題;⑦學生給出解決方法并作介紹;⑧教師總結、指出錯誤并給出建議以及問題的參考性答案;⑨提出更深層次的問題，學生課后分組完成并鞏固提高。

案例是案例教學的核心之一，好的案例是案例教學成功的關鍵一步，設計好的案例需要遵循有趣性、系統(tǒng)性、全面性、實用性等原則。案例引導是案例教學的第一步，呈現(xiàn)的案例應具有趣味性，能夠吸引學生、激發(fā)學生對案例的探索，從而引發(fā)學生主動學習的興趣。系統(tǒng)性指案例設計要有明確的目標，通過對案例的逐步分析和求解讓知識不斷擴大、深入并達到最終目標。全面性指案例中應學習的知識點較多、較全面。實用性指案例可應用于實際，實用性案例分析更能吸引學生探索知識，實用性案例分析的過程就是未來工程應用中的逆過程。

案例教學的另一個核心是問題驅(qū)動，在案例分析基礎上提出新的問題并交給學生分組完成。問題設計應遵循以下原則：延續(xù)性、類比性、擴展性、多樣性。延續(xù)性指設計的問題在邏輯上或知識涵蓋面上有延續(xù)性，這樣使得學生在分組解決問題時鞏固剛剛構建的知識;類比性指問題解決方法應與案例解決方法具有相似性，可以從案例中類比出問題解決方法;擴展性指問題在繼承案例的基礎上，需要擴充知識點;多樣性指問題的答案是多樣的，能夠激發(fā)學生創(chuàng)造性地解決問題。除以上特性外，還應該具有案例設計的特性。

案例教學的最后一個步驟是課后作業(yè)布置，課后作業(yè)設計除遵循上述設計原則外，還應注重困難性、合作性。課后問題設計目的是對課程知識點的總結鞏固，適當提高問題難度，有利于學生積極思考。增強課后作業(yè)的合作性有利于學生分組完成作業(yè)時提高自己的溝通協(xié)作能力。

3 案例分析

本文以“用例圖”為例，給出UML課程案例教學具體過程。案例教學過程是1+n模式，1是一個引導案例，n指基于案例提出n個不斷深入的問題以鞏固知識，一般提出2～3個問題。在該模式下，學生逐步建構用例圖知識，然后從點到面、從典型到一般不斷拓展，學生在學習中的主觀能動性得以充分發(fā)揮。

“用例圖”課程設計過程如表1所示，學生選課系統(tǒng)用例圖如圖1所示，圖書借閱系統(tǒng)用例圖如圖2所示。以“選課系統(tǒng)”為案例，“選課案例”涉及的知識點包括：用例圖作用、用例圖組成要素、用例圖建立方法、參與者間的泛化問題、用例之間包含的擴展問題等。案例簡單易懂且涉及知識面較廣，能夠充分激發(fā)學生探索的積極性。

提出第一個案例后，需要詳細解釋案例涉及的知識點并明確各知識點具體含義，再通過學習到的知識點重新回顧案例。第一個案例選取應該遵循“廣而易”的原則，“廣而易”指案例涉及知識點較廣但知識點難度不大。講解知識點后，提出一個新問題以鞏固知識點并提高學生應用能力。鑒于學生對圖書館借閱具體流程較為熟悉，因而選擇圖書館借閱系統(tǒng)構建用例圖并加以分析。圖書借閱系統(tǒng)用例圖所構建的問題是在第一個引導案例的基礎上擴展的，既包含已講過的知識點，又有適當增加難度。并且，圖書館借閱系統(tǒng)用例圖答案不唯一，能激發(fā)學生創(chuàng)新性。

在講解上述問題并加以總結后，布置課后作業(yè)，課后問題難度有所加大。問題分為3步，難度逐步增加，答案并不唯一，能很好地鞏固知識點、提升學生合作與創(chuàng)新能力。1+n的課堂案例教學模式能充分發(fā)揮學生的主觀能動性，使學生成為課堂主體。

4 結果比較

傳統(tǒng)教學與案例驅(qū)動教學比較如表2所示。傳統(tǒng)教學中理論闡述清楚明確，學生理論知識扎實。教材是教與學的核心，學生主動性較差，多是被動接受知識，教師是課程的講授者，是課堂的主體。學生能從傳統(tǒng)教學中學到較為全面明確的理論知識，但用所學知識解決問題的能力較差。案例驅(qū)動教學通過實踐引導學生學習，讓學生積極主動參與實際問題解決，提高學生思維能力和實際問題解決能力。案例驅(qū)動教學通過案例帶動課程開展，學生對于案例覆蓋到的知識點掌握較好，而案例覆蓋不到的知識點則掌握較薄弱。案例驅(qū)動教學讓教師從講授者變成引導者、合作者，學生從聽講者變成參與者，強調(diào)學生主體作用。

5 結語

基于案例動驅(qū)教學的UML課程開展了一個學期，取得了良好反饋。學生使用UML統(tǒng)一建模語言進行軟件開發(fā)的能力有所增加，其應用能力培養(yǎng)效果明顯。學生能從枯燥的理論知識學習中解放出來，自己主動參與課堂問題解決，學習氛圍良好。案例驅(qū)動教學的難點在于案例選擇和對學生學習的組織。好的案例是教學成功的一半，學生學習組織情況直接關系到學生學習效果好壞。因此，如何突破案例教學難點，是后續(xù)研究繼續(xù)努力的方向。

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（責任編輯：孫 娟）