软件工程实验教学模式改革与实践研究

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          实践教学

软件工程实验教学模式改革与实践研究 　

马燕　张根耀　王文发

    ［摘要］文章系统地总结了软件工程实践教学的特征，详细地分析了软件工程实践教学的现状及存在的问题，提出了课程实践教学改革的思路和方法，并对进一步搞好软件工程实践教学改革提出了一些意见。
　　［关键词］软件工程　教学模式　改革与实践
　　［作者简介］马燕（1962- ），女，陕西榆林人，延安大学计算机学院副教授，软件研究与开发中心项目委员会委员，主要从事计算机应用、算法设计与分析研究；张根耀（1967- ），男，陕西宜川人，延安大学计算机学院副教授，博士，研究方向为计算机软件研究；王文发，男，陕西志丹人，延安大学计算机学院讲师，主要研究方向为数据库与知识库、软件工程、计算机网络。（陕西　延安　716000）
　　［中图分类号］G642.0　　［文献标识码］A　　［文章编号］1004-3985（2006）36-0149-02

    软件工程是计算机科学与技术及相关专业教学计划中一门重要的专业必修课，是指导计算机软件开发与维护的一门综合性课程，是一门实践性很强的课程，各高校的计算机专业均开设这门课程。通过本课程的学习，使学生了解和掌握软件工程开发的技术和方法，具备作为软件工程师所需的专业能力，为从事计算机软件开发和维护提供方法上的指导。同时，软件工程的研究除计算机软件本身外，还涉及众多其他的领域，如管理科学、心理学、经济学、人机工程学等，因此，它也是一门综合性学科。进入新世纪，软件工程已经由最初的一个学科方向发展成为以计算机科学技术为基础的多学科交叉学科，在当今的信息社会中占有重要地位。如何组织好软件工程实验性教学，对于培养创新型合格的软件人才具有十分重要的意义。
　　一、软件工程实验教学存在的问题
　　长期以来，我们培养的计算机专业的学生存在着“什么都学过，却什么都不会”的尴尬局面，专业教育、教材与应用需求严重脱节。事实上，学生就业难并不是就业市场不需要计算机人才，其根源还是计算机教学的现状所致。传统的《软件工程》课程虽然有实验教学的要求，但一般只是停留在组织学生编写软件项目若干设计文档这个单一环节上。然而，由于教育过早和长期的文理分家，导致理工科学生的文档编写是个“软肋”，他们也不感兴趣。此外，由于教学时间有限，要真正完成软件工程各阶段文档的编写，事实上也没有可能。今天，软件工程教学还面临着计算机学科发展规范所提出的更高的质量要求，同时也面临着大众化高等教育背景下所带来的客观问题。因此，如何开展软件工程的实验教学，如何保证软件工程实验环节的效果一直是个问题。
　　二、软件工程实验教学模式的改革与实践
　　软件工程强调采用工程化的方式开发和设计软件，要求培养学生能胜任研究、分析、开发、设计、生产、测试、管理、咨询、培训等多种角色，使学生熟练掌握软件工程知识与技能，具备作为软件工程师从事工程专业所需的专业能力。随着高校扩招，教学规模迅速发展，传统的计算机教学模式在实践环节上的缺乏与不足，直接影响了计算机课程的教育教学质量，特别是对于像软件工程这种综合性、实践性很强的课程，如果没有一整套科学、合理的实验教学方法，就不可能培养出具有创新能力的合格人才。因此，切实加强软件工程实验课程的创新与改革至关重要。
　　按该课程的特点，实验内容包括软件开发的两大方法学的专题训练，即结构化（生命周期学）的方法学和面向对象的方法学，以平时实验和课程设计相结合，设置一些实验项目，要求学生利用结构化软件开发技术或面向对象的软件开发技术完成对该项目的开发。以项目作为实验环节的主线，随着课程进展布置任务，从项目开发的准备工作、系统分析过程、系统设计过程、软件测试到系统实施，结合所学习的理论知识，完成项目的开发。同时，依据国家《计算机软件开发规范》，撰写规范的技术文档。因此，我们主要从以下几个方面对软件工程实验教学做了改革与创新的尝试：（1）实验课程以平时实验和课程设计相结合，设置一些综合实验项目。随着课程进展布置任务，通过调查研究、可行性研究、需求分析、概要设计、详细设计、编码、测试、维护（版本升级）及技术文档的编写，结合所学习的理论知识，完成设计。（2）实验内容应覆盖软件工程学科的各个主要环节，覆盖软件生存周期的各个阶段，使学生通过实验加深对学科理论知识的理解。但也要避免“喧宾夺主”，在积极发展实验教育的同时，要保证必要的理论教学水平。（3）必须充分重视和精心设计实验内容，要有可操作性、趣味性和适当的难度。可操作性保证学生都能完成实验，从而促进学生学习信心的建立，在一定程度上能减少学生抄袭的理由，克服实验数据普遍抄袭的弊病；趣味性体现“寓教于乐”，以提高学生完成实验的积极性；而适当的难度有助于激发优秀学生进一步钻研的斗志。（4）软件工程实验要求学生采用“项目小组”的形式，结合具体的开发项目进行设计，班级按项目小组进行分组，每组不得超过4人。每个项目小组选出项目负责人或项目经理，由其召集项目组成员讨论、选定开发项目。（5）学生分工合作，学习软件开发小组的组织和管理，将项目开发各阶段的任务明确，熟悉软件开发环境，培养团队精神，共同完成该项目的设计任务。项目中的每项任务要落实到个人，实验在规定的时间内，由学生独立完成。学生在学校机房的机器应固定下来，并安装好相应的软件，没有特殊情况不应缺席。（6）教师的主要任务是答疑和检查。答疑在每次上机的中间进行，检查在每次上机结束时进行。检查工作以小组为单位，但每项任务应落实到个人。出现问题，教师要引导学生独立分析解决。（7）每个项目小组必须按照国家《计算机软件开发规范》中给定的文档规范标准提供项目文档。（8）题目自定或采用附录中的题目。软件开发的方法自定。
　　三、软件工程实验教学改革的效果
　　软件工程实践教学改革已在我校计算机专业和相关专业学生中进行了全面实施，效果显著，提高了学生按照软件工程的原理、方法、技术、标准和规范进行软件开发的综合能力和软件项目的管理能力，学生的综合素质明显增强。特别在基础技能、团队协作、资料收集、人际交流、项目规划几个方面明显具备较强的能力，在就业等方面具备更强的竞争力，更加适合在现代软件企业中发展。
　　客观地说，作为第一次开发实际软件系统的学生，要在较短的时间里开发出各方面都达到真正实用要求的系统是难以完成的。实践的意义更主要是让学生经历完整的过程，体验各阶段方法和工具的应用，还有锻炼除技术以外的多方面能力（如需求分析时如何与用户交流、文档写作、成员间的协作与管理等等），以提高其综合素质。
　　四、结束语
　　今天，软件工程已经由最初的一个学科方向发展成为以计算机科学技术为基础的一个新兴交叉学科，软件工程的教学面临着计算机学科发展规范所提出的更高质量要求。计算机技术的迅速发展和高端软件人才的严重匮乏，让我们面临新的挑战。软件工程的实践教学改革还需要在以下几方面继续努力：（1）软件工程实践教学改革体系应在培养学生工具的使用与实验技能、工程设计与实现能力、评审与测试能力、团队协作与沟通能力、过程管理与控制能力等方面下更多的工夫，做更多的努力。（2）随着软件产业的发展和计算机应用的普及，系统测试、维护的重要性会更加突出，软件工程实践教学应在这方面有所准备，有所侧重。（3）软件工程教育应当给予学生“工程”的概念，以软件生命周期为主线，构建知识结构，将科学与工程有效结合，实施技术与管理的能力和素质培养。

附录：实验题目
　　题目一：实验室设备管理系统
　　1.系统简介。每学年要对实验室设备使用情况进行统计更新。具体内容包括：（1）对于已彻底损坏的做报废处理，同时详细记录有关信息。（2）对于有严重问题（故障）的要及时修理，并记录修理日期、设备名、编号、修理厂家、修理费用、责任人等。（3）对于急需但又缺少的设备，需以“申请表”的形式送交上级领导请求批准购买。新设备购入后要立即进行设备登记（包括类别、设备名、编号、型号、规格、单价、数量、购置日期、生产厂家、保质期和经办人等信息），同时更新申请表的内容。（4）随时对现有设备及其修理、报废情况进行统计查询，要求能够按类别和时间段等查询。
　　2.技术要求及限制条件。（1）所有工作由专门人员负责完成，其他人不得任意使用。（2）每件设备在做入库登记时均由系统按类别加自动顺序号编号，形成设备号。设备报废时要及时修改相应的设备记录，且有领导认可。（3）本系统的数据存储至少包括：设备记录、修理记录、报废记录、申请购买记录。（4）本系统的输入项至少包括：新设备信息、修理信息、申请购买信息、具体查询统计要求。
　　题目二：学校教材定购系统
　　1.系统简介。本系统可以细化为两个子系统：销售系统和采购系统。销售系统的主要工作过程为：首先由教师提交购书单，经教材发行人员审核是有效购书单后，开发票、登记并返给教师领书单，教师或学生可以到书库领书。采购系统的主要工作过程为：若是教材脱销，则登记缺书，发缺书单给书库采购人员。一旦新书入库后，即发进书通知给教材发行人员。现要求为上述过程实现计算机自动处理。
　　2.技术要求和限制条件。（1）当书库中的各种书籍数量发生变化（包括进书和出书）时，都应修改相关的书库记录，如库存表或进/出库表。（2）在实现上述销售和采购的工作过程时，需考虑有关的合法性验证。（3）系统的外部项至少包括：教师、学生和教材工作人员。（4）系统的相关数据存储至少包括：购书表、库存表、缺书登记表、待购教材表、进库表和出库表。
　　题目三：机票预定系统
　　1.系统简介。航空公司为给旅客乘机提供方便，需要开发一个机票预定系统。各个旅行社把预订机票的旅客信息如姓名、性别、工作单位、身份证号码（护照号码）、旅行时间、旅行始发地和目的地、航班舱位要求等输入到系统中，系统为旅客安排航班。当旅客交付了预订金后，系统打印出取票通知和账单给旅客，旅客在飞机起飞前一天凭取票通知和账单交款取票，系统核对无误即打印出机票给旅客。此外航空公司为随时掌握各个航班飞机的乘载情况，需要定期进行查询统计，以便适当调整。
　　2.技术要求和限制条件。（1）在分析系统功能时要考虑有关证件的合法性验证（如身份证、取票通知和交款发票等）。（2）对于本系统还应补充以下功能：①旅客延误了取票时间的处理。②航班取消后的处理。③旅客临时更改航班的处理。（3）系统的外部输入项至少包括：旅客、旅行社和航空公司。
　　题目四：学校内部工资管理系统
　　1.系统简介。假设学校共有教职工约1000人，10个行政部门和8个系。每个月20日前各个部门（包括系和部门）要将出勤情况上报人事处，23日前人事处将出勤工资、奖金及扣款清单送到财务处。财务处于每个月月底将教职工的工资表做好并将数据送银行，每个月3日将工资条发给每个单位。若有员工调入或调出、校内调动、离退休变化，则由人事处通知相关部门和财务处。
　　2.技术要求和限制条件。（1）本系统的数据存储至少包括：工资表、部门汇总表、扣税款表、银行发放表等。（2）除人事处、财务处外，其他职能部门和系名称可以简化表示。（3）工资、奖金、扣款细节由学生自定义。
　　题目五：题目自选

［参考文献］
　　［1］张海藩.软件工程导论［M］.北京：清华大学出版社，，2003.
　　［2］张基温.面向21世纪计算机教学改革的几点思考［J］.计算机世界，1997，（9）.
　　［3］田金兰.国外大学计算机系“软件工程”系列课程分析［J］.计算机教育，2004，（5）.
　　［4］尹锋.学习迁移理论在软件工程教学中的应用［J］.中国大学教学，2005，（2）.
　　［5］刘乃琦.软件工程教育的特点与问题［J］.计算机教育，2004，（11）. 　

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