鄔卓恒 姜全坤

摘 要：UML課程是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)的重要課程，為提高學(xué)生應(yīng)用能力，使用案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)法改進(jìn)傳統(tǒng)UML建模技術(shù)課程教學(xué)模式。案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)以案例作為課程關(guān)鍵點(diǎn)將UML教學(xué)分為3部分，通過(guò)案例教學(xué)實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的認(rèn)識(shí)、掌握和應(yīng)用。案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)具體步驟包括：提出案例、分析案例、討論案例并講解知識(shí)點(diǎn);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(wèn)題，學(xué)生課后分組完成，并鞏固提高。案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)讓學(xué)生在解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中建構(gòu)自己的知識(shí)體系，促進(jìn)他們不斷提高問(wèn)題解決能力和實(shí)際應(yīng)用能力。

關(guān)鍵詞：UML建模技術(shù);建構(gòu)主義;案例驅(qū)動(dòng)教學(xué);教學(xué)方法

DOI：10. 11907/rjdk. 191592 開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

中圖分類(lèi)號(hào)：G434文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-7800（2020）005-0264-03

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，我國(guó)對(duì)高層次應(yīng)用人才需求不斷增加。因此，應(yīng)依托計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)應(yīng)用型人才，著重提高學(xué)生應(yīng)用能力。UML課程是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)的重要課程，使用案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，對(duì)其進(jìn)行教學(xué)改革。UML是面向?qū)ο箝_(kāi)發(fā)中一種通用的圖形化建模語(yǔ)言，它定義良好、易于表達(dá)、功能強(qiáng)大且普遍適用，課程旨在構(gòu)建學(xué)生面向?qū)ο笏枷耄莆誙ML建模技術(shù)。UML知識(shí)體系龐雜、抽象概念較多、實(shí)踐性較強(qiáng)[1]，傳統(tǒng)教學(xué)是基本概念講解和項(xiàng)目分析相結(jié)合的“填鴨式”教學(xué)，不適合UML建模技術(shù)課程特點(diǎn)。學(xué)生目前存在的普遍問(wèn)題是無(wú)法將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中，問(wèn)題解決能力不足，而傳統(tǒng)教學(xué)方法與應(yīng)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(shí)枯燥乏味、實(shí)際講授內(nèi)容與實(shí)踐應(yīng)用脫節(jié)、學(xué)生合作能力較弱等問(wèn)題。UML課程改革分成兩類(lèi)：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(xué)方法改革[6-7]。前者改革的重點(diǎn)在于極大豐富課堂內(nèi)容，添加大量實(shí)際案例，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)際案例的理解和分析能力;后者在UML課程中引入CDIO教學(xué)方法，將工程教育理念引入U(xiǎn)ML教學(xué)中，提高學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力和工程應(yīng)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(shí)際改變傳統(tǒng)教學(xué)模式。案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式綜合上述兩種改革的優(yōu)勢(shì)，對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式加以改進(jìn)，讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)。

1 案例教學(xué)理論基礎(chǔ)

案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)是基于建構(gòu)主義理論（Constructivism）的教學(xué)模式[8-10]。建構(gòu)主義是教育學(xué)理論的三大分支之一，其認(rèn)為學(xué)習(xí)是學(xué)生積極主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)的過(guò)程，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的中心主體性、主觀能動(dòng)性，以及在學(xué)習(xí)過(guò)程中的主體地位和積極作用。案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)是基于建構(gòu)主義理論設(shè)計(jì)的教學(xué)模式之一，能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性。通過(guò)案例激發(fā)學(xué)生興趣，讓案例作為學(xué)生建構(gòu)知識(shí)的場(chǎng)景，通過(guò)教師引導(dǎo)，逐步建構(gòu)自己的知識(shí)體系。案例作為課堂教學(xué)的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)和學(xué)生建構(gòu)知識(shí)的場(chǎng)景，能夠提高學(xué)生在課堂上的參與度。案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)具有啟發(fā)性、情景化、參與性等特點(diǎn)，可以彌補(bǔ)UML課程傳統(tǒng)教學(xué)的缺點(diǎn)。

2 UML課程案例教學(xué)流程

案例教學(xué)包括兩大核心部分：案例引導(dǎo)、問(wèn)題驅(qū)動(dòng)。案例引導(dǎo)指在課程初期，教師引導(dǎo)學(xué)生逐步實(shí)現(xiàn)知識(shí)遷移。在案例引導(dǎo)過(guò)程中，逐步帶入知識(shí)點(diǎn)、案例中問(wèn)題解決的方法和步驟，通過(guò)類(lèi)比使學(xué)生習(xí)得類(lèi)似問(wèn)題的解決方法。在課程開(kāi)始階段就讓學(xué)生參與其中，主動(dòng)分析案例中的問(wèn)題，讓學(xué)生在分析案例的過(guò)程中建立知識(shí)體系。問(wèn)題驅(qū)動(dòng)指學(xué)生在分析完成第一個(gè)案例后，教師提出新的、類(lèi)似第一個(gè)案例的問(wèn)題，讓學(xué)生分組合作解決問(wèn)題。學(xué)生在分組完成案例的過(guò)程中，鞏固所學(xué)知識(shí)。

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

案例是案例教學(xué)的核心之一，好的案例是案例教學(xué)成功的關(guān)鍵一步，設(shè)計(jì)好的案例需要遵循有趣性、系統(tǒng)性、全面性、實(shí)用性等原則。案例引導(dǎo)是案例教學(xué)的第一步，呈現(xiàn)的案例應(yīng)具有趣味性，能夠吸引學(xué)生、激發(fā)學(xué)生對(duì)案例的探索，從而引發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣。系統(tǒng)性指案例設(shè)計(jì)要有明確的目標(biāo)，通過(guò)對(duì)案例的逐步分析和求解讓知識(shí)不斷擴(kuò)大、深入并達(dá)到最終目標(biāo)。全面性指案例中應(yīng)學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)較多、較全面。實(shí)用性指案例可應(yīng)用于實(shí)際，實(shí)用性案例分析更能吸引學(xué)生探索知識(shí)，實(shí)用性案例分析的過(guò)程就是未來(lái)工程應(yīng)用中的逆過(guò)程。

案例教學(xué)的另一個(gè)核心是問(wèn)題驅(qū)動(dòng)，在案例分析基礎(chǔ)上提出新的問(wèn)題并交給學(xué)生分組完成。問(wèn)題設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則：延續(xù)性、類(lèi)比性、擴(kuò)展性、多樣性。延續(xù)性指設(shè)計(jì)的問(wèn)題在邏輯上或知識(shí)涵蓋面上有延續(xù)性，這樣使得學(xué)生在分組解決問(wèn)題時(shí)鞏固剛剛構(gòu)建的知識(shí);類(lèi)比性指問(wèn)題解決方法應(yīng)與案例解決方法具有相似性，可以從案例中類(lèi)比出問(wèn)題解決方法;擴(kuò)展性指問(wèn)題在繼承案例的基礎(chǔ)上，需要擴(kuò)充知識(shí)點(diǎn);多樣性指問(wèn)題的答案是多樣的，能夠激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性地解決問(wèn)題。除以上特性外，還應(yīng)該具有案例設(shè)計(jì)的特性。

案例教學(xué)的最后一個(gè)步驟是課后作業(yè)布置，課后作業(yè)設(shè)計(jì)除遵循上述設(shè)計(jì)原則外，還應(yīng)注重困難性、合作性。課后問(wèn)題設(shè)計(jì)目的是對(duì)課程知識(shí)點(diǎn)的總結(jié)鞏固，適當(dāng)提高問(wèn)題難度，有利于學(xué)生積極思考。增強(qiáng)課后作業(yè)的合作性有利于學(xué)生分組完成作業(yè)時(shí)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(xué)具體過(guò)程。案例教學(xué)過(guò)程是1+n模式，1是一個(gè)引導(dǎo)案例，n指基于案例提出n個(gè)不斷深入的問(wèn)題以鞏固知識(shí)，一般提出2～3個(gè)問(wèn)題。在該模式下，學(xué)生逐步建構(gòu)用例圖知識(shí)，然后從點(diǎn)到面、從典型到一般不斷拓展，學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主觀能動(dòng)性得以充分發(fā)揮。

“用例圖”課程設(shè)計(jì)過(guò)程如表1所示，學(xué)生選課系統(tǒng)用例圖如圖1所示，圖書(shū)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(shí)點(diǎn)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(wèn)題、用例之間包含的擴(kuò)展問(wèn)題等。案例簡(jiǎn)單易懂且涉及知識(shí)面較廣，能夠充分激發(fā)學(xué)生探索的積極性。

提出第一個(gè)案例后，需要詳細(xì)解釋案例涉及的知識(shí)點(diǎn)并明確各知識(shí)點(diǎn)具體含義，再通過(guò)學(xué)習(xí)到的知識(shí)點(diǎn)重新回顧案例。第一個(gè)案例選取應(yīng)該遵循“廣而易”的原則，“廣而易”指案例涉及知識(shí)點(diǎn)較廣但知識(shí)點(diǎn)難度不大。講解知識(shí)點(diǎn)后，提出一個(gè)新問(wèn)題以鞏固知識(shí)點(diǎn)并提高學(xué)生應(yīng)用能力。鑒于學(xué)生對(duì)圖書(shū)館借閱具體流程較為熟悉，因而選擇圖書(shū)館借閱系統(tǒng)構(gòu)建用例圖并加以分析。圖書(shū)借閱系統(tǒng)用例圖所構(gòu)建的問(wèn)題是在第一個(gè)引導(dǎo)案例的基礎(chǔ)上擴(kuò)展的，既包含已講過(guò)的知識(shí)點(diǎn)，又有適當(dāng)增加難度。并且，圖書(shū)館借閱系統(tǒng)用例圖答案不唯一，能激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新性。

在講解上述問(wèn)題并加以總結(jié)后，布置課后作業(yè)，課后問(wèn)題難度有所加大。問(wèn)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(shí)點(diǎn)、提升學(xué)生合作與創(chuàng)新能力。1+n的課堂案例教學(xué)模式能充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，使學(xué)生成為課堂主體。

4 結(jié)果比較

傳統(tǒng)教學(xué)與案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)比較如表2所示。傳統(tǒng)教學(xué)中理論闡述清楚明確，學(xué)生理論知識(shí)扎實(shí)。教材是教與學(xué)的核心，學(xué)生主動(dòng)性較差，多是被動(dòng)接受知識(shí)，教師是課程的講授者，是課堂的主體。學(xué)生能從傳統(tǒng)教學(xué)中學(xué)到較為全面明確的理論知識(shí)，但用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題的能力較差。案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)通過(guò)實(shí)踐引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，讓學(xué)生積極主動(dòng)參與實(shí)際問(wèn)題解決，提高學(xué)生思維能力和實(shí)際問(wèn)題解決能力。案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)通過(guò)案例帶動(dòng)課程開(kāi)展，學(xué)生對(duì)于案例覆蓋到的知識(shí)點(diǎn)掌握較好，而案例覆蓋不到的知識(shí)點(diǎn)則掌握較薄弱。案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)讓教師從講授者變成引導(dǎo)者、合作者，學(xué)生從聽(tīng)講者變成參與者，強(qiáng)調(diào)學(xué)生主體作用。

5 結(jié)語(yǔ)

基于案例動(dòng)驅(qū)教學(xué)的UML課程開(kāi)展了一個(gè)學(xué)期，取得了良好反饋。學(xué)生使用UML統(tǒng)一建模語(yǔ)言進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)的能力有所增加，其應(yīng)用能力培養(yǎng)效果明顯。學(xué)生能從枯燥的理論知識(shí)學(xué)習(xí)中解放出來(lái)，自己主動(dòng)參與課堂問(wèn)題解決，學(xué)習(xí)氛圍良好。案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)的難點(diǎn)在于案例選擇和對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的組織。好的案例是教學(xué)成功的一半，學(xué)生學(xué)習(xí)組織情況直接關(guān)系到學(xué)生學(xué)習(xí)效果好壞。因此，如何突破案例教學(xué)難點(diǎn)，是后續(xù)研究繼續(xù)努力的方向。

參考文獻(xiàn)：

[1] 徐立新，付曉琳，劉鋼. UML課程教學(xué)的改革與實(shí)踐[J]. 電腦知識(shí)與技術(shù)， 2014（12）：2807-2808.

[2] 劉彥姝，唐松，李志勇. 工學(xué)結(jié)合一體化的UML課程教學(xué)探索[J]. 軟件導(dǎo)刊， 2011（10）：168-170.

[3] 商鵬. UML課程實(shí)踐化教學(xué)改革方案研究[J]. 科技視界，2017（17）：89-90.

[4] 葉海琴， 廖利. 《統(tǒng)一建模語(yǔ)言》課程教學(xué)方法研究[J]. 軟件導(dǎo)刊，2015（3）：192-193.

[5] 郭艷燕，任滿杰，李淑艷. ?“面向?qū)ο蠹夹g(shù)與UML”課程教學(xué)探索[J]. 計(jì)算機(jī)教育， 2013（2）：58-62.

[6] 宋麗亞. 基于CDIO的“面向?qū)ο蠓治雠cUML”課程的教學(xué)方法研究與實(shí)踐[J]. 教育現(xiàn)代化， 2016（33）：196-197，202.

[7] 陳昊，明仲，彭小剛. 在UML課程的實(shí)踐教學(xué)中實(shí)施CDIO的探討[J]. 計(jì)算機(jī)教育，2010（14）：125-128.

[8] 陳威. 建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論綜述[J]. 學(xué)術(shù)交流，2007（3）：175-177.

[9] 羅英豪. 建構(gòu)主義理論研究綜述[J]. 上海行政學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，7（5）：86-90.

[10] 嚴(yán)云芬. 建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論綜述[J]. 當(dāng)代教育論壇，2005（15）：35-36.

（責(zé)任編輯：孫 娟）