基于OBE理念的面向對象分析與UML課程混合式教學改革與實踐

摘要：面向對象分析與 UML 課程的傳統教學模式存在著教學時空限制、課程思政融入不足、學生知識構建困難以及實踐能力培養不足等問題。為解決這些問題，本文提出了一種基于OBE理念的“SPOC+BOPPPS+翻轉課堂”線上線下混合教學模式和“ARCS+典型工作任務+PBL作業”實踐教學模式。該模式以課程知識圖譜為依托，以問題為導向，以課程設計為主線，從知識、能力、素質和課程思政等多個維度開展教學。實踐表明，該模式有效提升了學生的學習效果和綜合素質。

關鍵詞：面向對象分析與UML；混合式教學；OBE理念；SPOC；BOPPPS；ARCS；翻轉課堂；課程思政

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）32-0145-05 開放科學（資源服務）標識碼（OSID） ：

0 引言

由于互聯網和信息技術的飛速發展，高校教育教學理念受到挑戰也迎來了機遇。自2008年提出大規模在線開放課程（MOOC） 和小規模限制性在線課程（SPOC） 概念以來，大眾開放在線實驗室（MOOL） 、大眾開放在線研究課（MOOR） 、分布式開放協作課（DOCC） 等在線教育新模式相繼推出。國內外線上教學平臺如雨后春筍發展迅猛，完成了從以內容共享為中心的課程資源向以學習為中心的開放課程進化過程。在線上環境的學習資源支撐下，翻轉課堂（FCM） 逐漸成為國內外教育界關注的熱點，引發了教育模式的變革。線上線下混合式教學結合了傳統課堂教學與在線學習的優勢，通過線上平臺發布學習資源、布置作業、組織討論，同時保留線下課堂中的師生互動和答疑解惑，不僅提高了教學的靈活性，還能實現個性化學習，滿足不同學生的學習需求[1-4]。

習近平總書記特別強調要用好課堂教學這個主渠道，各類課程都要與思想政治理論課同向同行，形成協同效應[5]。繼而教育部在《高等學校課程思政建設指導綱要》中也明確提出要科學設計課程思政教學體系、結合專業特點分類推進課程思政建設[6]。而OBE（Outcome-Based Education） 教育理念強調以學生為中心，以學生的學習成果為導向，注重學生實際能力的培養和綜合素質的提升，是目前工科類專業工程認證的標準，是適應新工科建設時代對人才培養的新要求。OBE理念的應用日益廣泛，國內基于OBE理念針對課程思政建設的混合式教學改革與研究不斷涌現[7-12]。

面向對象分析與UML課程旨在使學生掌握面向對象分析技術的基本概念和UML建模方法。課程目標包括知識、能力和素質三個維度，培養學生系統分析與設計能力，創新思維、系統思維和社會主義核心價值觀。面向對象分析與UML作為軟件工程專業和計算機科學與技術專業的核心課程，教學質量直接關系到學生的專業技能和綜合素質培養。然而，傳統教學中存在教學時空限制、課程思政融入不足、學生知識構建困難以及實踐能力培養不足等問題。本文將OBE理念與課程思政相結合，構建面向對象分析與UML課程的新型混合式教學模式，以解決傳統教學中存在的問題，提升教學質量。

1 傳統課程教學中存在的問題

面向對象分析與UML課程傳統教學方式方法存在時空限制和“三難”問題，即工科課程思政建設難，學生知識建構難，學生實踐能力養成難。

1.1 傳統線下教學模式教學時空限制

時間限制，傳統的線下教學通常需要在固定的時間段內進行，如每天的上課時間、每周的上課天數等。地點限制，線下教學需要在特定的教室進行，學生需要親自到場才能參與教學活動。傳統線下教學模式教學時空限制在網絡技術和信息技術未發展到一定程度之前是無法避免的。這種時間地點安排無法完全適應每個學生的學習節奏和需求，有些學生可能需要在其他時間地點進行學習，而傳統線下教學無法滿足這種靈活性。

1.2 工科課程思政建設難

不同性質的課程中隱含的課程思政元素是不同的。理工類課程因其培養特點與價值屬性，在課程思政建設過程中面臨著價值取向多元化、工具理性與價值理性脫節、西歐中心論影響等諸多問題。軟件工程專業和計算機科學與技術專業課程教學又比較注重知識傳遞，較少涉及政治和價值引導。面向對象分析與UML課程有必要加強專業的課程思政建設，并實現全過程、全方位地協同育人。

1.3 學生知識建構難

傳統教學方式學生知識建構難的表現明顯，主要體現在以下幾個方面：首先，學生對知識點的掌握碎片化，難以形成系統完整的知識體系；其次，在面對復雜問題時，學生往往無法將所學知識靈活運用，導致解題困難；此外，學生的學習缺乏積極性和系統性，常常停留在表面理解，難以深入思考和探索。學生知識建構難主要原因是知識結構不夠直觀，且沒有應用知識去解決的問題，知識是難以構建的。知識構建難問題不僅影響了學生的學習效果，也限制了他們的全面發展。

1.4 學生實踐能力養成難

在傳統教學方式下，學生實踐能力養成面臨著諸多挑戰。傳統課堂主要以講授知識為主，學生被動地接受知識，缺乏實踐的機會和平臺。這種單向灌輸的教學方式，限制了學生主動思考和解決問題能力的發展。同時，傳統課程評價體系過于注重書面成績，忽視了學生實踐能力的考查，導致學生缺乏實踐的動力和積極性。傳統教學方式難以有效培養學生的實踐能力，難以滿足現代社會的人才需求。

2 基于OBE 理念的面向對象分析與UML 課程混合式教學設計

面向對象分析與UML課程目標設計為知識、能力和素質三個維度。

知識目標：學生能夠準確解釋面向對象分析技術的5個基本概念；能夠繪制13種UML圖，并使用Ra?tional Rose軟件進行建模。

能力目標：學生能夠運用UML建模語言完成中小型軟件系統的需求分析、設計和建模，并能夠解釋設計思路和方案。

素質目標：學生能用創新思維、系統思維分析問題解決問題，并體現出工匠精神和社會主義新時代主流價值觀。

課程堅持OBE工程教育教學理念，融入課程思政立德樹人，采用“SPOC+BOPPPS+翻轉課堂線上線下混合”教學模式，運用“ARCS教學設計模型+典型工作任務+PBL作業”實踐模式，以章節模塊知識講授為基礎，以知識圖譜為依托，以問題為導向，以課程設計為主線，以PBL作業為手段開展教學，從知識、能力、素質、課程思政等多個維度培養學生。課程教學組織實施如圖1所示。

2.1“ SPOC+BOPPPS+翻轉課堂線上線下混合”教學模式

BOPPPS模型起源于20世紀70年代。模型以建構主義和交際法為理論依據，以有效教學設計著稱，是一個強調學生參與和反饋的閉環教學過程模型。模型包括課程導入、學習目標、前測、參與式學習、后測、總結等6個環節。

課程利用SPOC教學平臺，將BOPPPS模型應用于翻轉課堂，形成了線上線下混合式教學模型，具體做法如下：（1） 提前在SPOC平臺布置線上學習章節內容和章節測試題，包括視頻、課件、案例等。（2） 線下翻轉課堂教學，通過視頻、動畫、故事、熱門話題等方式導入課程，吸引學生的注意力，并引出本節課的主題。（3） 明確本節課的學習目標，包括知識、素養和技能三個方面。（4） 通過問答、小測驗或檢查線上布置的章節測試完成情況等方式了解學生的先備知識和興趣點，前測結果可以作為分組討論或PBL任務的依據。（5） 根據課前摸底結果和PBL作業選題，講解知識難點，組織學生進行小組討論、案例分析、角色扮演等參與式學習活動，引導學生深入探究問題，鼓勵學生提出自己的觀點和解決方案。（6） 通過回答問題、小測驗、操作演示、匯報等方式評估學生的學習效果，后測結果應及時反饋給學生。（7） 引導學生對本節課的知識點進行歸納總結，理清知識脈絡，繪制出知識圖譜。邀請學生分享學習心得和體會，促進師生、生生之間的互動交流。

2.2“ ARCS教學設計模型+典型工作任務+PBL作業”實踐模式

ARCS模型是20世紀80年代提出的一個教學設計模型。該模型關注的是如何通過教學設計來調動學生的學習動機問題。ARCS模型包括注意、貼切性、自信心和滿足感四個要素。

ARCS模型主要應用于課程設計中，具體做法：首先進行課程設計選題，再將課程設計分解為6個典型任務，每個典型任務布置成PBL作業：（1） 在課程設計選題時給學生充分的選擇權，通過新穎、有趣或具有挑戰性的問題來吸引學生的注意力。例如，選擇與學生生活緊密相關或當前社會熱點相關的課題，利用多媒體、互動游戲等方式呈現問題背景，激發學生的學習興趣。（2） 確保分解的典型工作任務與學生所學章節、未來職業發展密切相關，讓學生明確這些任務對他們的重要性和價值，通過講解典型任務的實際應用場景、邀請行業專家分享經驗等方式增強任務的貼切性。（3） PBL作業布置時考慮學生的能力水平，確保任務既具有挑戰性又不至于讓學生感到沮喪。通過提供適當的支架（如引導性問題、章節知識、參考資料）、分階段完成任務等方式幫助學生建立自信。（4） 設置明確的評價標準，及時給予學生正面反饋，對表現優異的學生給予獎勵或表彰。任務完成后，組織成果展示、分享會等活動，讓學生體驗到成功的喜悅和成就感。

2.3 傳統課程教學中問題的解決方式

（1） 采用線上線下混合式教學

為解決傳統線下教學模式教學時空限制問題，面向對象分析與UML課程依托超星學習通網絡平臺，將課堂延伸到網絡虛擬空間中，在傳統線下課堂教學的基礎上，結合網上教學平臺的教學資源，利用先進的教學工具進行網上教學。課程共64學時設計分解為線下教學32學時，線下實驗16學時和線上課16學時，使學生既可以利用線上豐富的視頻資源、題庫、案例等進行網上自主學習，又可以實現個性化的學習目標，提升學生學習的深度。

教師通過平臺建設課程資源，進行在線直播，發布課程通知，設置成績權重，布置PBL作業，組織課堂測試、單元測試、考試，開展主題討論、選人、投票、搶答、簽到等活動，還可以現場進行投屏線上資源教學，統計學情和成績，生成課堂報告。

學生登錄超星學習通網站開展在線學習，接收課程通知，參與主題討論、簽到、搶答、完成作業、進行單元測試等。

（2） 教育思想和理念改革

為了解決工科課程思政建設難問題，課程堅持立德樹人，采用OBE理念、以學生為中心，成果為導向，以社會主義新時代主流價值觀為指引，以ARCS教學設計模型進行教學設計，選擇學生感興趣的課程思政元素和案例進行授課教學，并持續改進教學。OBE理念下課程思政教學實踐流程如圖2所示。

課程思政設計上，為了強化學生的教學效果，在課程目標設計中就設定了育人目標：培養學生的創新思維和系統設計能力及社會主義新時代主流價值觀。在知識重組模塊化教學設計中，梳理教學內容，提煉新工科人文素養和社會主義核心價值觀思政要素，結合面向對象軟件分析方法和UML建模語言的特點，確定課程思政要素。

在教學內容設置方面，結合面向對象軟件設計方法和UML相關內容，對課程思政進行系統化設計，把課程思政內容設定為12個方面（如圖3所示）[12]。分別把家國情懷使命擔當、法治觀念標準意識、核心意識等思政元素通過案例、課程知識講解等方式融合到教學內容中。

在教學內容組織方面，將思政要素穿插到指定章節去與特定知識點融合，通過課堂講授和課堂討論相結合的方法組織學生聽課。教師主要負責引領、講評和提示，要求學生做好課前預習，教師根據學生反饋信息進行改進，完善教學設計和教學內容。

在課程實踐體系方面，課程的實踐性教學主要體現在兩個方面：一是PBL作業部分，在作業中需要學生通過分組討論完成作業報告，在PBL作業匯報中總結問題解決方案提煉出思政體會；二是在課外實踐部分，需要學生通過完成課程設計，并總結出思政體會。

課程思政考核和成績評定方面，課程考核可以包括學習態度考核、課內參與考核、期末整體考核等過程化考核部分。學習態度考核分別從課堂出勤情況和課堂交流情況進行。課內參與考核，主要從作業完成情況評定。期末整體考核，主要依賴于課程設計，讓學生呈現社會主義核心價值觀，并做出評述，老師依據內容完整性、理念的認同性、政策評價的客觀性等給予成績評定。

通過對課程思政教學的系統設計，統籌推進實施，教學實踐表明效果良好，主要體現在理念上能夠推崇主流價值觀指引，凝聚學生的價值認同；內容上結合專業特點開展工作，能做到思政元素與專業技能的融合;效果上能增加學生的真實體驗感，學生評價良好。

（3） 課程知識圖譜的構建與應用

為了解決學生知識建構難的問題，利用SPOC平臺引入知識圖譜（如圖4） 和問題圖譜（如圖5） 。知識圖譜和問題圖譜能夠幫助學生建立清晰的知識網絡，將零散的知識點有機連接起來，形成系統的知識框架。通過可視化的呈現方式，知識圖譜使學生能夠直觀地了解知識間的關聯和層次，加深對知識點的理解和記憶。此外，知識圖譜還支持統計知識點完成率和掌握率（如圖6） ，實時呈現學生的學情，便于老師有的放矢，有針對性地實施教學，同時能督促學生的自主學習和探究，激發他們的學習興趣和動力。通過利用知識圖譜進行學習，學生可以更加高效地建構知識體系，提升學習效果和綜合素質。

（4） 以問題為導向注重實踐多維度培養學生

為了克服傳統教學方式學生實踐能力養成難的局限性，課程以問題為導向，采用ARCS教學設計模型、典型工作任務教學法，以章節模塊知識講授為基礎，以課程設計為主線，以PBL作業為手段開展教學。采用多維度培養方式，鼓勵學生主動參與、積極探索、相互討論，通過解決實際問題來培養實踐能力。教師不再是單一的知識傳授者，而是成為學生學習過程中的引導者、監督者和學習伙伴。

課程教學中至少會完成到三個項目：教師以案例的方式手把手講授一個完整的項目案例；然后以分段式實驗報告的方式每位同學獨立完成一個規模較小的項目；再以小組為單位自由選擇感興趣的課題項目，以PBL作業的方式分段完成一個規模較大的項目，以鍛煉團隊合作能力、溝通能力和解決復雜工程問題的能力。

同時，評價體系也相應調整，注重對學生實踐能力的全面評價。課程考核采取“平時成績10%+實驗報告10%+PBL作業與課程設計30%+期末閉卷考試50%”的方式進行。相應章節教學結束有小結、章節測試，并以“網絡教學系統的設計”案例為主線根據章節講授的理論內容布置實驗作業；采用典型工作任務、PBL教學法，實施項目驅動模式，組長責任制分組選題（5～6 人/組），分模塊分階段與理論課同步布置PBL作業，期末提交課程設計并組織答辯；期末考試采用線下閉卷方式進行。

3 教學改革實施與效果

基于OBE 理念的面向對象分析與UML課程混合式教學模式可以歸納為OBE理念鑄魂，課程思政立骨，典型任務驅動，問題導向學真知。課程教學改革實施以來取得了顯著成效。從課程教學調研報告、學生評課數據、學生成績單和課程達成度分析報告等資料來看，雖然不同層次的學生在學習效果上存在差異，但相比教學改革前，總體來看學生的學習成績、學習興趣提升、學習動機等都得到了提升。實踐教學表明，這一教學模式既能讓學生掌握知識技能，又能培養學生的自我學習能力、實踐動手能力，也能鍛煉學生解決具有高階性、創新性和挑戰度問題的能力。

面向對象分析與UML課程混合式教學改革五年來，累計授課人數509人，頁面瀏覽量累計達百萬余次，互動次數5 921次。課程整體教學效果良好，深受學生好評，教學評價在單位名列前茅。2020—2021 學年度正式獲批為線上線下混合課程；2021 年獲評為校級課程思政示范課，2023年先后認定為校級一流課程和省級一流本科課程?；诿嫦驅ο蠓治雠cUML課程建設成果，獲得教學案例一等獎，課堂教學一等獎二等獎，發表課程思政教改論文若干。

4 結論

本文將OBE理念與課程思政相結合，構建了面向對象分析與UML課程的新型混合式教學模式，有效解決了傳統教學方法中存在的問題，提升了學生的學習效果和綜合素質。通過線上線下混合式教學、教育思想和理念改革、課程知識圖譜構建及應用、以問題為導向的多維度培養策略，實現了全過程、全方位育人目標。這種教學模式可以供其他課程借鑒。

同時，隨著人工智能、大數據等技術的不斷進步，混合式教學將得到更強大的技術支持，未來混合式教學將更加注重學生的個性化需求，通過智能推薦系統和個性化學習資源，滿足不同學生的學習風格和進度，還可進一步優化教學內容和方法，推動教學改革向更深層次發展。

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【通聯編輯：王力】

基金項目：廣東省線上線下混合式一流課程“面向對象分析與UML”（粵教高函[2023]33 號）；韓山師范學院線上線下混合式一流課程面向對象分析與UML（HSSYLKC-HH231166） ；韓山師范學院質量工程建設項目“軟件工程課程群虛擬教研室”（HSJYSXN231041）；韓山師范學院課程思政示范課程項目“面向對象分析與UML”（HSGDKC-SZ22844）