案例驱动与项目导向结合的软件工程课程教学模式

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案例驱动与项目导向结合的软件工程课程教学模式

发布日期： 2013-09-07 发布：  

  2013年9期目录       本期共收录文章20篇

　　摘要：软件工程是软件工程专业的主要专业课程，对培养高素质的软件工程人才起着决定性的作用。针对课程中理论知识抽象，学生感受不到学习效果等问题，文章结合教学改革实践，从教学内容、教学方式、课程考核等方面进行探讨，提出案例驱动与项目导向结合的软件工程课程教学模式。
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　　关键词：软件工程；教学模式；案例驱动；项目导向
　　0.引言
　　在普通高等院校软件工程本科专业的教学中，软件工程通常作为一门核心的必修专业课程。它是技术与管理紧密结合所形成的工程学科，对培养工程化的软件人才有着极为重要的意义。其先行课程是程序设计语言、数据库原理、操作系统、数据结构等，可以说这是一门应用性、实践性、综合性很强的专业课程。它的主要内容包括软件产品研发的基本概念、基本理论和基本工具，目的是帮助学生能够在短时间内掌握软件项目定义、分析、设计、开发、维护的一般过程，培养学生软件开发的实践能力及管理软件项目的基本能力，同时也为后续的项目实训及毕业设计储备知识和技能。
　　然而，由于软件工程本身就是一个比较复杂的系统工程，所以在教学过程中存在一些实际困难，主要体现在以下几个方面：
　　（1）软件工程理论抽象，知识点众多，学生感觉不到直接的学习效果，没有学习兴趣。
　　（2）教学内容往往重理论、轻实践，导致学生对教师讲授的工程概念不理解，学习难度大。
　　（3）教学方式通常以教师讲授为主，而教师又缺少实际的项目经验，容易照本宣科，无法将企业的实际案例融入到基本原理的讲解中，造成学生无法学以致用。
　　（4）实践环节偏重结果，不注重过程，学生也只是按要求编写一些规定的文档，其开发方式和手段与实际的软件工程实践有明显的差距。
　　针对以上问题，结合软件工程课程的教学实践，笔者从软件工程的教学内容、教学方式及课程考核等方面进行了较为深入的研究，提出多媒体课件、案例驱动、项目导向等综合的理论结合实践的教学方法，并且在实际教学过程中已取得了较好的效果。
　　1.教学内容设计
　　在理论教学方面，我们不能一味地追求全面，要把软件开发生命周期中的任何一个过程、软件项目管理的任何一个知识领域都作为教学重点，并讲得较为深入是不可能的。为此，在教学过程中我们选择软件开发的4个核心过程：分析、设计、开发、测试，以及项目管理中的质量管理作为学习重点，占理论学时的3/4；其他辅助知识，如项目定义等作为介绍性内容讲解，占理论学时的1/4。在课程的实践过程中再结合项目讲解理论，深化理解。
　　在实践教学方面，我们要注重过程与质量，侧重培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力以及团队合作精神。教师要求学生推荐若干名项目经理，项目经理与组员进行双向选择，组成若干开发团队（每个团队5-8人），开发出具有一定规模的系统，让学生初步体会到一个软件项目开发的全过程。以国家标准（如“信息技术软件生存周期过程”等）为基础，组织项目展开，使学生在规范的环境中完成实验项目，提高软件质量。
　　从目前各高校的教学内容上看，软件工程教学还没有跟上软件工程发展的步伐，很多新的技术还没有传授给学生。所以在教学内容上要保持和先进技术的与时俱进，向学生介绍目前推出的比较成熟的新方法，如：基于组件的开发，Rational统一过程等；给学生讲述编程语言的流行趋势，如：TIOBE世界编程语言排行榜；开发小组项目时，选择的开发环境和开发工具要与企业要求一致等，这样对于培养学生创新意识与开发能力有极大的帮助，避免知识落伍。
　　2.教学方式设计
　　2.1理论教学
　　传统的教学方式普遍采用以教师讲解为主、学生参与为辅的教学模式，很难达到较好的教学效果。因此为了提高教学效果，我们精心设计和调整了软件工程课程理论教学的方法，提出多媒体课件与案例驱动相结合的理论教学方法。
　　1）多媒体课件。
　　多媒体课件综合文字、图片、动画和视频等多种资料来展示课程中的一些基本原理和方法，弥补传统板书的不足之处，使一些抽象难懂的知识描述变得形象而直观，便于学生接受和理解。设计良好的多媒体课件能使教学活动变得活泼、生动、有趣，富有启发性，从而改变了传统单调的教学模式，更能激发学生的学习兴趣。当然多媒体教学信息量大，节奏快，容易造成重点不突出，学生无法跟上讲课进度，所以教师要控制好讲课进度，采用适当的板书与多媒体课件相结合进行教学，突出重点，才能达到学习效果。
　　2）案例驱动。
　　教学的初始阶段可选择一些经典的“软件危机”案例作为导入，如千年虫、IBM360机的操作系统的开发等，使学生们了解到失败的软件开发过程及方法会导致失败的软件，认识到软件工程的重要性，并初步建立工程化的意识。
　　教学过程中，我们将图书管理系统（采用瀑布模型）作为结构化开发的典型案例，将裁剪的ATM系统（采用喷泉模型）作为面向对象开发的典型案例，以此展开软件生命周期中的需求分析、概要设计、详细设计、开发及测试等核心阶段，并为学生介绍每个阶段中要重点解决的问题，以及解决具体问题的方法、工具、手段。同时结合案例，让学生在思考、分析和讨论中更好地理解和体会什么是软件生命周期，以及如何把各种生命周期模型同实际开发结合起来。这样做可以防止学生理论和应用脱节，有利于学生在实际开发中运用各种生命周期模型组织开发过程。
　　2.2实践教学
　　针对软件工程课程的特点，如果采用单一的课堂理论讲授模式，很难引起学生主动学习的兴趣。所以我们为该课程精心设计了实验环节。实验阶段以项目为导向，将个人兴趣、团队协作、过程管理相结合，具体措施如下：
　　1）团队组织形式。
　　团队组织形式采用项目经理负责制。由学生推荐项目经理，项目经理与组员双向选择，按5-8人一组组建团队。项目成果以项目组为单位提交，可执行软件应是集成后的结果。每个团队设计以下几种角色：项目经理（1人）、技术经理（1人）、分析人员（1人）、设计人员（1人）、开发人员（2人）及测试人员（2人）。除项目经理由固定人员担任，，其他不定，可一人兼任多个角色。 　　2）团队活动展开。
　　图1所示是项目活动流程及制品图，展示了要求学生在实验中主要完成的事务。
　　项目选择：教师要精心准备项目库，如：教务学籍管理系统、试题管理及组卷系统等，这些项目要求既能解决实际问题，又要“适合”学生学习。学生可在该范围内选题，也可自选项目，但教师要帮助把握难度。因为大部分学生的发散思维能力、想象能力和解决系统性工程问题的能力较差，不适合开发业务复杂的大系统。学生在选择好合适的项目后，依据《计算机软件文档编制规范》（以下称GB/T 8567-2006）要求，编写“可行性分析（研究）报告”（FAR），提交基线。
　　需求分析：通过咨询、同行产品调研等方式获取需求，并进行需求建模，依据规范GB/T 8567-2006要求，编写“软件需求规格说明”（SRS），提交基线。
　　概要和详细设计：以需求模型为基础，建立软件结构和程序结构，依据规范GB/T 8567-2006要求，编写“软件（结构）设计说明”（SDD），提交基线。
　　软件测试：编写测试用例，展开系统测试，依据规范GB/T 8567-2006要求，编写“软件测试说明”（STD）和“软件测试报告”（STR），提交基线。
　　交付及验收：提交最终交付物，包括源代码、可执行程序、“软件用户手册”（SUM）等。教师验收最终成果，并给出验收报告及项目评分。
　　值得注意的是，项目组每种文档提交基线之前都需要在组内进行评审，并交由教师审查，审查通过后方可提交基线。
　　3）项目质量保证和质量控制。
　　为了避免学生将实验当成是走形式以及提交粗糙的项目制品，我们一方面需要提高学生的学习兴趣，使学生主动在项目中投入更大热情，积极参与；另一方面更需要良好的技术控制手段作为质量保证和质量控制。
　　①首先进行项目规划。项目规划定义了工作的内容以及如何完成这些工作。它一方面能指导学生开发，另一方面可以以此来明确要求提交的制品及交付期限等，严格控制项目进度，确保按时提交最终成果。
　　②以软件行业的国家标准为基础展开项目，使项目在规范的环境中开发。
　　③提交的制品要在项目组内进行严格评审，同时将“提交制品”作为项目里程碑点。当到达里程碑点时，组织所有项目组集体汇报，交流经验，相互学习、促进，并进行组间互评。
　　④采用双周例会制（各项目组分别开会），保证项目成员了解所属项目的整体进展情况及存在的问题。项目经理要记录问题，并组织团队成员解决问题，跟踪问题，直到问题关闭。教师针对团队现状进行打分。
　　3.课程考核
　　为了激发学生的主观能动性，鼓励学生独立解决问题，我们将学生的成绩结构设计为：期末试卷卷面成绩（满分100分）×80%+平时成绩（满分20分）。期末试卷主要设置一些案例分析题，考核学生对理论知识的理解和应用能力；平时成绩由多项组成，项目经理直接考核占25%，教师综合评定项目占50%，课堂表现、缺勤、迟到占25%。平时成绩中前两者用于有效地激励团队成员多做贡献，后者采取一些技术手段对学生进行规范约束。
　　4.结语
　　在教学实践过程中，上述软件工程教学模式在软件人才培养方面取得了较好的效果。相当一部分学生的学习积极性被调动起来，并且普遍反映这种理论与实践结合，案例讲解、项目实践并重的方式能够让大家真正地理解并做到了学以致用。
　　当然其中也存在一定的问题，也将是我们进一步改革的方向：
　　（1）对于实践课而言，仅提供软件实践项目是远远不够的，更需要为学生提供一个符合软件工程要求的开发环境，这也是软件工程实践教学取得良好效果的关键。
　　（2）教师需要不断地提高个人理论和科研水平，掌握新理论、新技术、新工具以及新信息，甚至有必要定期到企业中进行一定的实践培训，这样才具备指导学生的能力。
　　（3）需要更进一步鼓励学生独立思考、解决问题，同时为学生配备完善的网络课程和扩展资源，为学生自主学习提供基本保证。
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　　（见习编辑：刘丽丽）

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