基于PT模型的软件工程课程教学质量评价探索

刘建平 贺钧 于千城 杨德仁

摘要：在对软件工程课程教学评价的现状及存在问题分析的基础上，引入项目理论（Program Theory， PT）评价框架，结合工程教育认证的要求与目标，探索性构建了面向软件工程课程教学全过程、可支撑工程教育认证要求、可用于软件工程课程教学质量评价的概念模型。以期为提升软件工程教学质量、促进软件工程课程教学改革和对接与适应软件行业人才需求提供一定支持。

关键词：项目理论;教学质量评价;软件工程

中图分类号：TP311.5        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）21-0151-02

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

“软件工程”课程是计算机科学与技术专业一门必修的专业核心课程，该课程主要培养学生的工程能力（需求分析、系统设计、编码开发、系统测试、项目管理）、专业能力（UML建模、原型系统开发、架构设计、软件开发工具使用）、基础能力（程序设计、编码规范、版本控制）、职业能力（软件工程项目管理、团队协作）等[1]。该课程是旨在培养学生综合运营软件工程理论与工具，解决复杂工程问题的能力，该课程兼具理论性、应用性和工程性。因此，该课程的教学质量评价更是一项“系统性”工程，如何在课程设计和实际考察中，培养适应软件行业发展需求、兼具软件工程理论知识和实践能力的学生，是软件工程教学设计与考察的重难点内容。

在“新工科”和工程教育认证背景下，更是为软件工程课程教学设计与教学质量的评价提出了更高的要求，进而构建基于软件工程课程教育过程的评价框架，对提高软件工程专业人才培养质量具有重要意义。本文旨在构建面向软件工程课程教学过程、可支撑工程教育认证要求、系统、全面的软件工程课程教学质量评价模型。

1 项目理论评价模型

项目理论（Program Theory， PT）评价模型，是评价领域中的经典理论模型[2]。项目评价理论模型不仅揭示了评价周期中的各种要素（情境因素、输入因素和输出因素），而且侧重解释评价过程中如何发生（how）以及为什么发生（why）的内在机制[2]。PT评价模型主要由四个评价阶段要素构成：输入（Inputs）、過程/活动（Processes/Activities）、结果（Results/Outputs）和影响（Outcomes/Impacts）。其中，输入（Inputs）包括了评价程序（过程）中需要的资源、材料、人员和情境（Context）因素等，输入为过程和评价活动提供所需材料;过程/活动是评价过程中的发生的服务与处理;输出是由活动产生的一系列结果，比如教授的课程数、服务的人数等;影响是参与者接受服务（活动）后产生的变化，影响被进一步划分为短期（Short-term outcomes）、中期（Intermediate outcomes）和长期（Long-term outcomes）影响。

从操作层面，PT模型可以通过一系列“如果-那么”逻辑对所捕获和描述：

1）如果资源集可用，那么项目可以提供相应的活动（过程）给参与者;

2）如果参与者接受了这些活动（服务），那么参与者将经历知识状态、态度或技能的变化;

3）如果参与者个体的知识状态、态度和技能发生变化，那么他们将改变自身的行为和日常实践;

4）如果足够多的个体都在行为和日常实践发生了变化，那么该项目将对这个群体（团体、社群）或者更大范围产生了影响。

PT评价模型不仅在操作层面为项目评价要素及其关系进行了规约，并且提供了评价的参考原则，如图1所示，项目理论评价过程遵循以下逻辑顺序：针对每项活动， 都需要考虑这个活动为参与者带了什么结果？以及，为什么相信这个活动为导致如此的结果？哪些证据可以支撑某个活动导致的如何的结果？

2软件工程课程教学评价体系存在的问题

在“新工科”和工程教育认证背景下，传统软件工程课程教学凸显诸多不足，很难适应软件行业对软件工程课程的新要求，高校教学内容与行业现行实践存在不平衡、不对称、脱节等问题[3]。

2.1软件工程课程教学评价体系不完善

在“目标导向”“以学生为中心”“持续改进”的工程认证教育理念驱动下[4]，研究者开展了软件工程课程教学评价的改革和探索。如软件工程专业课集群构建[5]、基于模糊综合判断法的软件工程教学改革实证研究[6-7]、工程认证背景下的软件工程课程体系探索等[3]。但是，尚未从软件工程课程教学中的教学参与者、教学活动、教学结果与效果等方面对软件工程课程进行课程质量的评价研究。传统的面向结果的评价方法，评价指标单一、评价节点单一、过程评价不足，很难支撑工程教育认证下的软件工程课程建设与质量评价。

2.2教学过程评价目标单一

传统软件工程课程教学评价以结果导向，注重学生阶段性（如期中、期末测评）考核中的表现。根据布鲁姆教学目标分类，教学目标分为认知、技能和情感三个维度，传统软件工程课程教学目标以知识（认知）为主体，缺乏课程教学中对学生认知、技能和情感三方面的融合培养。在新工科和课程思政建设背景下，软件工程课程对学生的实践能力（技能）和课程思政建设（体现情感维度一个面）与知识理解和识记能力的培养同样重要[8]。

2.3教学评价过程主体错位

传统的软件工程课程教学中，教师是课堂教学中的主体，教师以“灌输式”讲授教学方式为主，以完成教学计划和安排为重点，一定程度上忽视了学生的主体地位。教学过程一定是学生学习导向的施教的过程，在教学过程中应该重点关注和考查学生对不同知识点学到了多少、多少会实际应用、学习成效如何、重难点理解和学习兴趣状态如何。只有充分地了解、掌握和引导学生持续需求的兴趣和动力，学生才能发挥教学过程中的主体地位。

2.4教学评价缺乏有效反馈机制

教学评价是教与学双向互动的过程。传统软件工程教学缺乏动态反馈机制的教学评价过程很难对接工程教育认证中的“持续改进”理念，一方面，教师课堂教学中只注重对学生知识接受程度的掌握，缺乏自我教学反思，如思考学生知识接受的程度、教学手段和方法是否需要改进或者改变等;另一方面，从学生的角度，学生的主体地位尚未体现，学生“习惯了”被动地接受知识教育，缺乏有效的反馈方式和渠道。

综上，传统软件工程课程教学实践与评价机制很难满足工程教育认证的目标与要求，需面向软件工程课程教学过程与工程教育认证理念，设计相应的软件工程课程质量评价框架。

3基于PT评价模型的软件工程课程教学评价模型探索设计

本研究引入项目理论（Program Theory， PT）评价模型（详细讨论见第1部分内容），结合软件工程课程的课程定位与教学目标，如图2所示，构建了软件工程课程教学质量评价概念模型。根据PT评价模型，本研究中描述的项目即为软件工程课程教学质量评价项目。如图2所示，该概念模型主要表达了软件工程课程教学质量评价过程中的基本要素、逻辑过程与评价问题。

3.1软件工程课程质量评价基本要素

根据PT评价模型，如图2所示，软件工程课程质量评价过程包含了基本的PT评价要素：输入、输出和影响。其中，1）输入要素包括情境因素和资源投入两个方面。情境因素是开展软件工程课程质量评价的外部环境输入，包括了诸如培养目标、教学理念、政策支持等子要素。资源投入是软件工程课程的直接输入要素，包括教师团队及其教学水平、教学与实验设备以及相关经费的投入;2）输出包括了活动和参与者两类子要素。输出是在现有输入条件下，参与者如何利用现有输入资源，完成相关活动的过程。在软件工程课程质量控制与评价过程中，面向工程教育认证的目标，软件工程课程质量评价活动包括了：施教主体通过课堂教学提升学生（受教主体）软件工程课程专业知识能力的活动、施教主体通过实验训练提升学生软件工程专业技能能力的活动、施教主体通过校企合作等方式提升学生实践和服务软件行业的能力;3）影响是输出的预期产出，根据软件工程课程教学的特点，将影响过程分为短期、中期和长期影响。与三类活动相对应，短期影响主要是对学生软件工程知识水平以及认知状态的影响（如对基本概念、基本技能与方法的掌握）、中期目标对应软件工程课程的学期目标，主要是对学生应用软件工程知识解决一般实际问题的工程应用能力的影响、长期目标对应于软件工程课程对综合型、应用型人才的培养。

3.2软件工程课程质量评价逻辑过程

根据PT评价模型，项目质量评价的基本逻辑遵循“如果-那么”基本逻辑建构过程（详细内容请参见第1部分内容），如图2所示，图中的箭头始发端表示的是条件，箭头指向表示结果，比如，如果课程资源集可用，那么软件工程课程教学可以提供相应的活动给参与者、如果学生参与和接受了这些活動，那么他们的软件工程课程知识状态、软件工程课程实践能力、态度等将会发生变化（短期影响）、如果足够多的学生个体软件工程知识与应用技能发生了正向的变化，那么软件工程行业乃至更大范围（长期影响）将会产生影响。

3.3软件工程课程质量评价原则

根据PT评价模型，衡量一个PT模型的构建是否合理与成功的标准就是该模型是否坚持了相应的评价原则。如图2所示，每个软件工程课程评价要素都对应者若干评价问题，即衡量该要素设定是否合理的原则。如在输入要素中，输入要素的设定需坚持充分性、目标满足性、情境依赖性等原则（对应问题设定如图2所示）、活动要素的设定需坚持目标满足性、可执行性等、参与者要素的设定需坚持与活动内容的对称性、知识状态正向变化等原则、影响要素的设定坚持影响结果的可测量性、目标可满足性、工程认证目标达成度可计算性等。

4结论与展望

4.1研究结论

面向工程教育认证要求，基于PT评价模型，本研究探索性构建了软件工程课程教学质量评价概念模型。该模型面向软件工程课程教学全生命周期，综合考虑了软件工程课程教学的情境与资源输入，目标导向的课程教学活动，以学生为主体的参与者群体，细分为短期、中期和长期的影响。同时，基于此，提出了软件工程课程教学质量评价过程的基本逻辑过程和相关评价原则。该概念模型可对接工程认证中的“目标导向”“以学生为中心”“持续改进”的工程认证教育理念。

以学生为中心：本研究提出的概念模型坚持以学生为中心的教学理念，将对学生产生的影响分为短期、中期和长期三个层次，并通过目标满足性、软件工程知识状态正向变化等原则衡量学生在整个课程中知识状态动态变化过程，并保证每个环节的目标对应和可测量性。

目标（成果）导向：本研究提出的概念模型遵循工程教育认证目标导向的原则。从软件工程行业和社会需求角度出发（如图2所示，长期影响），逆推中期影响和短期影响，进而设计相应的教学活动，提供可支持相应活动的情境输入、资源输入和参与者。同时，正向过程采用“如果-那么”基本逻辑演绎过程，保证条件的充分性和结果的可测量性。

持续改进：本研究提出的概念模型遵循“持续改进”的工程教育认证理念。如图2所示，该模型正向采用“如果-那么”基本逻辑保证条件的充分性，同时，增加反馈环，保证结果的合理性，如图2所示，图中有两类反馈路径：反馈环A反馈环B。反馈环A保证了短期和中期影响对长期影响的持续正向影响，同时，根据长期影响的达成效果，调整和修改短期和中期影响;反馈环B根据教学活动和参与者的状态，反馈给输入端，确定需要调整和提升的方面，保证了输入资源的充分性。

4.2展望

综上，本研究通过分析目前软件工程课程教育中面临的问题，对标工程教育认证的“以学生为中心”“目标导向”“持续改进”教育理念，引入PT评价模型，构建了软件工程课程教学质量评价概念模型，该模型分析了软件软件工程课程质量评价基本要素、软件工程课程质量评价逻辑过程和软件工程课程质量评价原则。该概念模型对提升软件工程教学质量具有一定的指导意义。未来，本研究将在该概念模型的基础上，构建指标体系并进行实证验证。

参考文献：

[1] 林为伟，张栋，叶福玲.工程教育认证驱动下的软件工程实践课程改革[J].计算机教育，2019（4）：159-162.

[2] Weiss C H.Which links in which theories shall we evaluate？[J].New Directions for Evaluation，2000，2000（87）：35-45.

[3] 韩娜，何鸣，刘文强.工程教育专业认证背景下的软件工程专业课程体系建设探索[J].中国现代教育装备，2020（13）：85-87.

[4] 中国工程教育专业认证协会.工程教育认证通用标准解读及使用指南[Z].2020.

[5] 蔡婷，吴雨芯.工程教育认证驱动下的软件工程专业课程集群构建研究[J].中国教育信息化，2020（4）：46-49.

[6] 刘爽，代启国，赵丹丹，等.基于工程认证教育理念的“软件工程”课程教学改革研究——以大连民族大学为例[J].大连民族大学学报，2020，22（3）：272-276.

[7] 杨德仁，王晓峰，韩强，等.一种双论域层次化软件建模框架与实践[J].软件导刊，2021，20（3）：238-241.

[8] 王颖.面向工程教育认证的“软件工程”课程思政建设[J].科教文汇（中旬刊），2021（4）：107-108.

【通联编辑：王力】