適用于軟件工程技術(shù)的高質(zhì)量教輔并重的小班教學(xué)模式

文章編號：1672-5913(2008)20-0025-03

摘 要：本文通過參與、觀摩和總結(jié)國外著名大學(xué)軟件工程技術(shù)的教學(xué)實踐，提出了一種適用于計算機軟件工程技術(shù)、教輔并重的小班教學(xué)模式，并以荷蘭格羅寧根大學(xué)計算機本科生課程“軟件分析與設(shè)計”課程教學(xué)為例，詳細(xì)探討了該模式的教學(xué)組織與管理。最后，針對我國高校計算機軟件工程技術(shù)課程教學(xué)的現(xiàn)狀，指出了實施教輔并重的小班教學(xué)模式必須注意的問題。

關(guān)鍵詞：計算機教育；軟件工程技術(shù)課程教學(xué)；教學(xué)模式；教學(xué)改革；質(zhì)量管理

中圖分類號：G642

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

1 軟件工程技術(shù)課程教學(xué)面臨的挑戰(zhàn)

軟件工程技術(shù)種類繁多、變革很快，要在有限的學(xué)時內(nèi)講授所有技術(shù)是不可能的，因此只能選擇有代表性的進(jìn)行講授。在傳統(tǒng)的基礎(chǔ)課教學(xué)模式下，教師可能要面對近百人的大課堂，這種方式不適合軟件工程技術(shù)的課程教學(xué)。

目前，中國大多數(shù)理工科院校都設(shè)有計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，而軟件工程方向的本科生課程設(shè)置則各有不同。普遍的現(xiàn)象是，盡管在校期間學(xué)習(xí)了很多軟件技術(shù)的相關(guān)課程，但就業(yè)時仍無法適應(yīng)工業(yè)界的需要。通過分析，我們發(fā)現(xiàn)我國計算機軟件工程技術(shù)教育普遍存在一些問題。如下所述。

1) 計算機軟件工程技術(shù)課程設(shè)置不合理。如部分高校計算機本科生課程中將需求分析、軟件設(shè)計、軟件測試、過程管理、項目管理等一系列內(nèi)容揉合在一起，課時分配通常較少。

2) 教學(xué)上仍強調(diào)原理性教學(xué)，缺乏必要的實踐教學(xué)。筆者曾旁聽了幾所著名高校的軟件工程本科生課程和研究生課程，發(fā)現(xiàn)教學(xué)重點仍是傳統(tǒng)軟件技術(shù)原理。例如，在講授軟件測試技術(shù)時，一般側(cè)重于各種白盒/黑盒軟件測試技術(shù)或者測試準(zhǔn)則，很少讓學(xué)生測試一個實際的程序。

3) 采用大班授課的形式，缺少注重實效的課程輔導(dǎo)。由于近年來招生規(guī)模擴大，師資相對不足，導(dǎo)致專業(yè)課學(xué)生多達(dá)百人。這種情況下，學(xué)生與教師之間缺少互動，配備的助教也很少提供實質(zhì)性的輔導(dǎo)，通常只負(fù)責(zé)改作業(yè)或判考卷。

4) 授課教師缺少相關(guān)領(lǐng)域的研究和實踐。特別是實力較弱的院校，計算機專業(yè)教師往往承擔(dān)幾個不同學(xué)科的教學(xué)工作。由于自身的不足，他們很難為學(xué)生講授新的技術(shù)發(fā)展。

5) 學(xué)生成績考核仍采用考卷的形式。

針對上述問題，本文提出一種適用于計算機軟件工程技術(shù)本科生課程的小班教學(xué)模式。該模式的突出特點是課堂教學(xué)和課程輔導(dǎo)并重，設(shè)有嚴(yán)格的教學(xué)質(zhì)量控制機制。我們認(rèn)為，該教學(xué)模式可以有效地改進(jìn)計算機軟件工程技術(shù)的教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生較強的實踐能力。該模式是在作者參與荷蘭格羅寧根大學(xué)數(shù)學(xué)與計算機技術(shù)系本科生教學(xué)的組織與管理的基礎(chǔ)上總結(jié)出來的，基本反映了發(fā)達(dá)國家計算機教育的現(xiàn)狀，對我國計算機教育具有很好的借鑒意義。

2 高質(zhì)量、教輔并重的小班教學(xué)模式及實例

下面介紹小班教學(xué)模式，并以荷蘭格羅寧根大學(xué)計算機系的本科生課程“軟件分析與設(shè)計”教學(xué)為例討論小班教學(xué)模式關(guān)鍵環(huán)節(jié)的實施。

2.1 一體化的教學(xué)管理

荷蘭的計算機科學(xué)與技術(shù)研究與教育處于世界前列。格羅寧根大學(xué)(http://www.rug.nl/)是一所具有近四百年歷史，享有較高國際聲譽的著名大學(xué)。該校的計算機科學(xué)系與數(shù)學(xué)系、化學(xué)系、物理系一樣從屬于數(shù)學(xué)與自然科學(xué)學(xué)院?！败浖治雠c設(shè)計”是計算機科學(xué)系三年級本科生的必修課程。格羅寧根大學(xué)開發(fā)了一個網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)管理的黑板系統(tǒng)。該平臺為教學(xué)管理人員、任課教師、學(xué)助理和學(xué)生提供了便利的交流平臺。教學(xué)管理人員負(fù)責(zé)課程的開設(shè)；任課老師通過該平臺申報課程、上載課件、發(fā)布教學(xué)信息(如授課時間和授課地點的變改等)、布置作業(yè)、回答學(xué)生的提問等；學(xué)生通過該平臺注冊課程(實現(xiàn)選課)、提交作業(yè)、報告等。格羅寧根大學(xué)每學(xué)年由四個小學(xué)期組成，通常每個學(xué)生每學(xué)期選修4～5門課程。選修2006-2007年度“軟件分析與設(shè)計”課程的學(xué)生有55位，任課教師是兩位助理教授(都是博士學(xué)位獲得者)，配備兩名博士后研究人員充當(dāng)教學(xué)助理。

2.2 高質(zhì)量的教學(xué)內(nèi)容和作業(yè)設(shè)計

兩位任課教師和兩名教學(xué)助理組成該門課程的教學(xué)小組，其中有經(jīng)驗的教師擔(dān)任小組負(fù)責(zé)人。任課教師共同負(fù)責(zé)并制定教學(xué)內(nèi)容、作業(yè)設(shè)計、課程進(jìn)度安排、參考教科書等，兩位教師輪流授課。由于格羅寧根大學(xué)是一所國際化程度很高的大學(xué)，因此教科書、課件、作業(yè)、教學(xué)語言都采用英語。本課程分為6次講授，每次2小時。

表1簡要列出了課程教學(xué)的內(nèi)容、進(jìn)度和任務(wù)分工。本課程的教學(xué)涉及到若干軟件工程技術(shù)，重點是將UML和面向?qū)ο蠓治雠c設(shè)計有機地結(jié)合起來，在講授分析與設(shè)計技術(shù)時引入了各種分析與設(shè)計模式，在講授設(shè)計時引入了軟件體系結(jié)構(gòu)，將分析與設(shè)計放到迭代開發(fā)和統(tǒng)一過程背景下。我們認(rèn)為這樣的課程設(shè)計方案融合了當(dāng)前軟件工程技術(shù)的最新發(fā)展，并且將這些技術(shù)有機地結(jié)合起來講授，而不是孤立的講授。

與此課程教學(xué)配套的還有5次大作業(yè)。這些作業(yè)的內(nèi)容都來自現(xiàn)實生活中具有代表性的系統(tǒng)，如格羅寧根市公交車計費系統(tǒng)的需求分析與設(shè)計、飲料自動銷售機的需求分析與設(shè)計、音響店出租影碟系統(tǒng)的需求分析與設(shè)計等。每次作業(yè)之間具有連貫性，比如上一次作業(yè)可能是概念層的需求分析，下一次則逐步增加需求和約束，直到系統(tǒng)的設(shè)計方案。表2簡要地列出了“軟件分析與設(shè)計”的作業(yè)設(shè)計。

2.3 不可或缺的課程輔導(dǎo)

課程輔導(dǎo)是對課堂教學(xué)的重要補充，也是保證教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

注冊“軟件分析與設(shè)計”課程的55個學(xué)生被分為兩個小班。每個小班由一位教學(xué)助理負(fù)責(zé)。本課程安排了5次課程輔導(dǎo)，每次課程教授之后安排一次課程輔導(dǎo)，每次輔導(dǎo)為2個小時。

在課程輔導(dǎo)上，2~3個學(xué)生組成一個小組，教學(xué)助理主持課程輔導(dǎo)并參與學(xué)生的討論。針對作業(yè)中的每個任務(wù)，分配一組學(xué)生上臺講解自己的解決方案，其他同學(xué)針對他們的方案發(fā)表自己的看法并發(fā)問。必要的時候，教學(xué)助理指出方案中的錯誤或不足之處。

在匯報之前，各小組經(jīng)常會進(jìn)行大量的討論，最終形成統(tǒng)一的方案。在此過程中，他們必須深入思考各種概念和技術(shù)，有時需要查閱資料。這種爭論激烈的課堂輔導(dǎo)不僅能夠幫助學(xué)生深刻理解并應(yīng)用課堂所學(xué)的各種概念、技術(shù)或方法，還可以培養(yǎng)他們的團(tuán)隊精神和表達(dá)能力。

每次授課前，教學(xué)小組都會有一個短暫的會議，主要討論上次課程輔導(dǎo)中發(fā)現(xiàn)的問題。這也為任課教師提供了重要的反饋信息。課程輔導(dǎo)過程中學(xué)生的表現(xiàn)是平時成績的重要參考，并影響到最終的課程成績。

2.4 革命性的考試方式

軟件工程學(xué)科的特點要求除了考核學(xué)生對軟件工程概念、技術(shù)和方法學(xué)的理解外，還應(yīng)考核學(xué)生對所學(xué)軟件工程技術(shù)或方法學(xué)的應(yīng)用能力，因此傳統(tǒng)的閉卷或開卷考試都不太適用。

“軟件分析與設(shè)計”課程考試采用類似“大作業(yè)”的報告并結(jié)合口頭答辯的形式。作業(yè)由兩位任課教師起草，并交由教學(xué)小組討論和評審，在確認(rèn)無誤后發(fā)布到教學(xué)平臺上。

該作業(yè)描述了一個拍賣公司的各種業(yè)務(wù)，包括管理各種拍賣物、查詢服務(wù)、消息預(yù)訂服務(wù)、每月一次的拍賣、管理客戶信息等，公司老板希望將來能將該系統(tǒng)擴展到Internet上并增加各種高級功能。作業(yè)要求是對這樣一個信息系統(tǒng)進(jìn)行完整的分析與設(shè)計，并遵循統(tǒng)一過程中的構(gòu)想和細(xì)化兩個階段。具體說來：

(1) 構(gòu)想階段，首先創(chuàng)建一個領(lǐng)域模型(只需給出類、屬性和關(guān)聯(lián)關(guān)系)，然后列出可能的用例(合適的名字及描述)，最后給出一個用例圖(此階段并不要求寫出詳細(xì)的用例)；

(2) 細(xì)化階段，側(cè)重于“每月一次的拍賣”業(yè)務(wù)，必須描述該業(yè)務(wù)完整過程，寫出各個用例；從中選擇至少3個用例，創(chuàng)建活動圖；細(xì)化用例，并保證每個用例只與一個角色相關(guān)；針對每個角色與用例的組合，采用系統(tǒng)交互圖描述對應(yīng)的接口；采用Grasp模式完成設(shè)計，包括創(chuàng)建順序圖(通信圖)和完整的類圖。

此外，在分析與設(shè)計時應(yīng)采用迭代的方式，即首先選擇系統(tǒng)的核心部分進(jìn)行完整的分析與設(shè)計，然后再擴展到系統(tǒng)的其他部分。

為了確保學(xué)生的作業(yè)報告的方向正確以及最終提交報告的質(zhì)量，教學(xué)助理在考試中途安排2個小時的答疑，快速檢查學(xué)生已經(jīng)完成的報告，并指出存在的問題。通常情況下，要求學(xué)生在一個月內(nèi)提交作業(yè)報告。

作業(yè)報告的評分依據(jù)是報告的正確性(如是否正確應(yīng)用各種UML圖、是否運用了迭代開發(fā)的思想、是否遵循統(tǒng)一過程的兩個階段)、完整性、一致性、表達(dá)規(guī)范性等。教學(xué)助理首先對作業(yè)報告進(jìn)行批閱和打分，然后轉(zhuǎn)交給任課教師對學(xué)生進(jìn)行口頭考試。學(xué)生可以2~3人組成一個小組并提交一份報告，口頭答辯則必須逐個進(jìn)行，以便了解每個學(xué)生在作業(yè)報告中的貢獻(xiàn)。這種方式可以有效地督促學(xué)生積極參與作業(yè)報告。

3 教輔并重小班教學(xué)模式的特點

分析發(fā)現(xiàn)，該教學(xué)模式具有如下幾個鮮明特點。

(1) 課堂教學(xué)與課程輔導(dǎo)并重。如“軟件分析與設(shè)計”課程教學(xué)中課堂教學(xué)與課程輔導(dǎo)分別占12個課時，教學(xué)小組中的教師與教學(xué)助理的工作量基本相當(dāng)。

(2) 質(zhì)量控制機制嚴(yán)格。教學(xué)小組共同參與教學(xué)內(nèi)容、作業(yè)設(shè)計、考試等關(guān)鍵教學(xué)環(huán)節(jié)，教學(xué)助理每次課程輔導(dǎo)和作業(yè)報告的中期審查是重要的教學(xué)補充環(huán)節(jié)。

(3) 培養(yǎng)的學(xué)生基礎(chǔ)理論扎實、實踐能力強，具有較強的創(chuàng)新能力。課程輔導(dǎo)前，學(xué)生通常需要閱讀大量技術(shù)文獻(xiàn)，這是促使學(xué)生主動學(xué)習(xí)新知識的過程。課程輔導(dǎo)中，激烈的討論與爭辯促使學(xué)生思考所學(xué)內(nèi)容，同時還提高了學(xué)生的表達(dá)能力和批判性思維方式。經(jīng)過此模式教育的學(xué)生很受用人單位的歡迎。

(4) 需要充裕的教育資源和優(yōu)秀的教學(xué)助理。以“軟件分析與設(shè)計”為例，注冊課程的學(xué)生不到60人，但配備了兩名助理教授和兩名博士后擔(dān)任教學(xué)助理。這是實施該教學(xué)模式所面臨的現(xiàn)實問題。

4 結(jié)束語

實踐證明，該教學(xué)模式不僅適用計算機軟件工程領(lǐng)域的教學(xué)實踐，還適用于其他實踐性強的學(xué)科。

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