基于項(xiàng)目驅(qū)動模式下的“軟件工程”教學(xué)改革

張忠林

文章編號：1672-5913(2009)02-0053-03

摘要：本文介紹了我院針對軟件工程傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊端，以項(xiàng)目為驅(qū)動，結(jié)合案例教學(xué)、團(tuán)隊(duì)合作等教學(xué)方法，使學(xué)生能夠系統(tǒng)地掌握軟件開發(fā)的過程、方法和工具，從而具備計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)開發(fā)和維護(hù)的能力，為學(xué)生將來的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：軟件工程；教學(xué)改革；項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)模式；教學(xué)方法

中圖分類號：G64

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1引言

軟件工程發(fā)展非?？欤c其形成鮮明對比的是，近幾年來軟件工程人才的培養(yǎng)卻陷入了停滯不前的狀態(tài)，致使軟件工程這門學(xué)科的發(fā)展與軟件工程人才的培養(yǎng)嚴(yán)重脫節(jié)。導(dǎo)致這種狀況的原因可歸結(jié)為：(1)高校的教學(xué)模式單調(diào)；(2)教學(xué)內(nèi)容落后。目前大多數(shù)學(xué)校采用的教學(xué)方式重理論、輕實(shí)踐,以教師講授為主，學(xué)生只是知識的被動接受者[1]，學(xué)生接受起來比較困難。導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)軟件工程時難以深入體會和把握軟件工程知識的精髓和本質(zhì)，更不知道如何運(yùn)用軟件工程的技術(shù)和方法來開發(fā)、維護(hù)軟件。

2課程特點(diǎn)

軟件工程的定義：將系統(tǒng)的、規(guī)范的、可度量的工程化方法應(yīng)用于軟件開發(fā)、運(yùn)行和維護(hù)的全過程及上述方法的研究[2]。從定義可以看出軟件工程是一門集方法性、思想性、標(biāo)準(zhǔn)性和規(guī)范性于一身的學(xué)科，包含大量在長期的工程實(shí)踐中總結(jié)、提煉出來的原則和經(jīng)驗(yàn)，以及規(guī)模龐大、操作復(fù)雜的實(shí)踐要求。軟件工程研究的范圍很廣、涉及的領(lǐng)域很多，內(nèi)容十分豐富，很關(guān)鍵的一點(diǎn)是軟件工程還很年輕，尚未形成成熟的教學(xué)模式，教材也少有提供較為成熟的設(shè)計(jì)、訓(xùn)練和實(shí)踐內(nèi)容。軟件工程的這些特點(diǎn)導(dǎo)致了軟件工程的教學(xué)面臨著諸多困難。

3教學(xué)改革方案

對軟件工程教學(xué)模式進(jìn)行改革的目的是為了讓學(xué)生能夠積極主動地參與到軟件工程課堂學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和興趣，進(jìn)一步提高課堂教學(xué)效果，提高學(xué)生的實(shí)踐能力，以期培養(yǎng)高素質(zhì)的軟件工程專業(yè)人才。以上分析了軟件工程課程的特點(diǎn)，并列舉了教學(xué)中存在的一些問題，高校應(yīng)結(jié)合自身的現(xiàn)實(shí)情況，以社會需求為動力，積極創(chuàng)新，探索適合自己的軟件工程教學(xué)方式。本文立足于培養(yǎng)優(yōu)秀的軟件工程人才，針對軟件工程傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊端，對該門課程的教學(xué)改革進(jìn)行了研究，認(rèn)為課堂教學(xué)模式在打牢基礎(chǔ)、提高實(shí)踐能力的方針指導(dǎo)下，以項(xiàng)目為驅(qū)動，結(jié)合案例教學(xué)、團(tuán)隊(duì)合作等教學(xué)方法，根據(jù)社會需求大膽嘗試改革軟件工程教學(xué)模式。讓學(xué)生系統(tǒng)地學(xué)習(xí)軟件開發(fā)過程、方法和工具，理解軟件開發(fā)的原理，掌握軟件開發(fā)的技術(shù)，從而具備軟件開發(fā)和維護(hù)的能力，為學(xué)生以后的工作打下良好的基礎(chǔ)。

3.1教學(xué)方針

(1) 打牢基礎(chǔ)

軟件工程是總結(jié)于實(shí)踐的抽象理論，是對軟件開發(fā)的總結(jié)和指導(dǎo)，涉及到計(jì)算機(jī)技術(shù)、工程學(xué)、管理學(xué)等多領(lǐng)域的知識[3]。這就要求我們在做好軟件工程這門課程教學(xué)的同時，還要加強(qiáng)計(jì)算機(jī)科學(xué)與軟件基礎(chǔ)理論等其他計(jì)算機(jī)專業(yè)課程的教學(xué)。而且，數(shù)學(xué)是所有理工科的基礎(chǔ)，對軟件工程也同樣不例外，沒有好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，就不可能學(xué)好軟件工程。所以，必須重視數(shù)學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)，另外，培養(yǎng)學(xué)生對問題空間分析和建模的能力，以及運(yùn)用算法求解問題的能力也同樣重要。

(2) 提高實(shí)踐能力

提出本方針是因?yàn)椋?1)軟件工程課程不涉及具體軟件項(xiàng)目，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中很難將抽象的理論與實(shí)際軟件項(xiàng)目聯(lián)系起來；(2)教師在實(shí)際授課過程中采用傳統(tǒng)的單一的課堂講授方式，忽視對學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)；(3)學(xué)生在畢業(yè)以后無法快速地適應(yīng)自己的工作。這有違高校的辦學(xué)宗旨。

要更好地貫徹本方針需要：(1)在教學(xué)過程中以具體的項(xiàng)目為驅(qū)動，培養(yǎng)學(xué)生將所學(xué)理論知識應(yīng)用于實(shí)踐的能力，體驗(yàn)項(xiàng)目開發(fā)的規(guī)范與原則，積累寶貴的項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)驗(yàn)；(2)通過案例教學(xué)讓學(xué)生對實(shí)際的項(xiàng)目開發(fā)有最初的印象，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣(目前大型的軟件公司都有自己一套成熟的軟件工程理論，他們之間有共性但又有不同，在課堂上挑選典型成功的案例讓同學(xué)們揣摩學(xué)習(xí)，找出失敗的案例給同學(xué)們以警示[3])；(3)通過團(tuán)隊(duì)合作教學(xué)方法培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識。

3.2以項(xiàng)目為驅(qū)動的教學(xué)模式

以項(xiàng)目為驅(qū)動的教學(xué)模式，目的在于提高學(xué)生在今后工作中需要的計(jì)算機(jī)專業(yè)技術(shù)技能，讓學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)過程中體會團(tuán)隊(duì)合作的意義，培養(yǎng)與其他學(xué)生交流、合作的能力，獲得項(xiàng)目開發(fā)的經(jīng)驗(yàn)，同時不斷提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生將所學(xué)理論知識應(yīng)用于實(shí)踐的能力，體驗(yàn)項(xiàng)目開發(fā)的規(guī)范與原則，積累寶貴的項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識。

如果情況允許，鼓勵學(xué)生參與到教師的實(shí)際項(xiàng)目中，這樣不僅可以讓學(xué)生盡早接觸軟件工程的實(shí)際問題，了解軟件開發(fā)的全過程，提高實(shí)踐能力，增強(qiáng)對軟件工程技術(shù)、方法和原理的理解，使學(xué)生切實(shí)感受到該課程的重要性，而且有利于培養(yǎng)學(xué)生從事該專業(yè)工作所必需的職業(yè)道德和行為規(guī)范。本文中將以寵物商店電子商務(wù)網(wǎng)站為例，介紹教學(xué)改革的具體實(shí)現(xiàn)

3.3教學(xué)改革方法

(1) 案例教學(xué)

考慮到軟件工程課程特點(diǎn)和教學(xué)中存在問題，課堂教學(xué)時采用了案例教學(xué)，改變教師主導(dǎo)、學(xué)生被動接受的教學(xué)方式為學(xué)生為主導(dǎo)、而教師輔助學(xué)生學(xué)習(xí)的教學(xué)方式。授課過程中以案例為背景，以教材為基礎(chǔ)。首先，以具體的相關(guān)聯(lián)的案例為引，誘導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考、相互討論、自由表達(dá)觀點(diǎn)、對案例提出質(zhì)疑、從案例中分析應(yīng)該理解和掌握哪一些理論知識等；最后，由教師對學(xué)生思考和質(zhì)疑探究中無法解決或難以理解的問題給予指導(dǎo)和建議。這種方法可以實(shí)現(xiàn)啟發(fā)式教學(xué)，能夠極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的相互促進(jìn)、相互增長，而且它更是實(shí)現(xiàn)了理論聯(lián)系實(shí)際。案例教學(xué)法在軟件工程教學(xué)中的應(yīng)用將在更大程度上激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與的積極性。同時，案例教學(xué)也有利于學(xué)生掌握理論知識，并運(yùn)用知識解決軟件開發(fā)中的實(shí)際問題。

(2) 團(tuán)隊(duì)合作法教學(xué)

每個學(xué)期挑選一個較為大型的項(xiàng)目，模擬實(shí)際工作中的角色給同學(xué)們分工，要求學(xué)生按照軟件開發(fā)真實(shí)流程做出這個項(xiàng)目，每個項(xiàng)目最后演示他們的成果，其他小組作為裁判給出評價。該方法雖然操作復(fù)雜但效果極為顯著，實(shí)踐證明，這是讓學(xué)生學(xué)會合作的最好的方法。在實(shí)際操作中還可以接受真實(shí)的軟件開發(fā)項(xiàng)目，讓學(xué)生在實(shí)際工作中體會團(tuán)隊(duì)合作的意義。

以上方法總的出發(fā)點(diǎn)是夯實(shí)理論基礎(chǔ)、提高學(xué)生興趣、增強(qiáng)社會實(shí)踐、給學(xué)生相互合作、相互信任的機(jī)會，當(dāng)然這些方法還需要在實(shí)踐中不斷磨合和優(yōu)化。

3.4實(shí)現(xiàn)過程

以項(xiàng)目為驅(qū)動教學(xué)模式有兩條主線組成，一是上課，既是教師教課的過程，在此教師為學(xué)生傳授軟件工程的相關(guān)理論知識；二為項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)過程，通過實(shí)現(xiàn)具體項(xiàng)目來提高學(xué)生的動手能力。兩條主線同時進(jìn)行，即重視實(shí)踐能力，又不放松對理論知識的把握。以寵物商店電子商務(wù)網(wǎng)站為例，下面具體介紹本教學(xué)方案的具體實(shí)施流程。

3.4.1準(zhǔn)備

(1) 將班級按“項(xiàng)目小組”形式進(jìn)行分組，每組不得超過6人；

(2) 每個項(xiàng)目小組成員按照真實(shí)項(xiàng)目開發(fā)過程進(jìn)行分工；

(3) 項(xiàng)目中的每項(xiàng)任務(wù)要落實(shí)到人且規(guī)定該任務(wù)的起止日期和時間；

(4) 由老師為每個小組準(zhǔn)備不同的項(xiàng)目(項(xiàng)目必須根據(jù)企業(yè)實(shí)踐產(chǎn)生)。

3.4.2授課

課程根據(jù)軟件生命周期劃分為六個階段，分別為可行性研究與計(jì)劃制定階段、需求分析階段、軟件設(shè)計(jì)階段、實(shí)現(xiàn)階段、測試階段、運(yùn)行和維護(hù)。課程的一個階段也是教學(xué)過程中的一個階段，每個階段結(jié)束給學(xué)生一定的時間來實(shí)現(xiàn)PetStore系統(tǒng)中相關(guān)內(nèi)容。講課過程中教師以一個具體的程序案例引入，由學(xué)生自己理解這個程序，發(fā)現(xiàn)其中優(yōu)點(diǎn)與不足。對于這段代碼每個人的理解肯定不同，采用辯論方式，讓學(xué)生交流自己的不同觀點(diǎn)，以期從討論中發(fā)現(xiàn)自己不足和別人的優(yōu)點(diǎn)，同時也能活躍課堂氣氛。這一步最關(guān)鍵的是怎樣讓每個學(xué)生積極地參與到討論中來，建議采用先小組討論再集體討論的方法，由教師在旁邊指導(dǎo)。討論結(jié)束后，由教師總結(jié)本次討論和講解相關(guān)概念。學(xué)生在課后也寫出總結(jié)，以便學(xué)生充分理解和掌握課堂討論內(nèi)容。

3.4.3項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)

(1) 可行性研究與計(jì)劃制定階段：小組成員模擬現(xiàn)實(shí)中軟件開發(fā)場景，確定PetStore系統(tǒng)的開發(fā)目標(biāo)和總的要求，給出它的功能、性能、可靠性以及接口等方面的可能方案，制定完成開發(fā)任務(wù)的實(shí)施計(jì)劃。

(2) 需求分析階段。小組成員深入了解和分析需求，根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)和需求用Word或相關(guān)的工具再做出一份文檔系統(tǒng)的功能需求文檔，清楚列出系統(tǒng)大致的大功能模塊，大功能模塊有哪些小功能模塊，并且還列出相關(guān)的界面和界面功能。例如PetStore可以分為用戶、寵物商店和維護(hù)庫存數(shù)據(jù)庫三大模塊，每個大功能模塊又可分為若干小模塊。寵物商店需要用戶登錄界面、管理員登錄界面、客戶選擇寵物界面等。

(3) 軟件設(shè)計(jì)階段：項(xiàng)目小組在反復(fù)理解PetStore系統(tǒng)需求的基礎(chǔ)上，給出軟件的結(jié)構(gòu)、模塊的劃分、功能的分配以及處理流程，并編寫設(shè)計(jì)說明書。在系統(tǒng)比較復(fù)雜的情況下，設(shè)計(jì)階段可分解成概要設(shè)計(jì)階段和詳細(xì)設(shè)計(jì)階段。

(4) 實(shí)現(xiàn)階段：小組成員根據(jù)實(shí)際說明書中所列出的功能一個一個地編寫，把軟件設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以接受的程序代碼，既完成源程序的編碼。同時，編寫用戶手冊、操作手冊等面向用戶的文檔，編寫單元測試計(jì)劃。

(5) 測試階段：小組成員為PetStore系統(tǒng)設(shè)計(jì)測試用例，檢驗(yàn)軟件的各個組成部分。并編寫測試分析報(bào)告。由小組成員模擬現(xiàn)實(shí)客戶來使用系統(tǒng)，并一個一個的確認(rèn)每個功能。

(6) 運(yùn)行和維護(hù)階段：將已交付的軟件投入運(yùn)行，并在運(yùn)行中不斷地維護(hù)，對發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行修改，并不斷為系統(tǒng)添加功能來完善系統(tǒng)。

此教學(xué)模式具體實(shí)施過程中應(yīng)結(jié)合校園網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)在高校的校園網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)普及，校園網(wǎng)成了學(xué)生與學(xué)生、學(xué)生與教師之間交流和學(xué)習(xí)的一個平臺，為學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來了極大的方便。通過在校園網(wǎng)上開通軟件工程論壇、FTP站點(diǎn)等，為學(xué)生提供一些與教學(xué)計(jì)劃相關(guān)的文件和資料，最主要的是提供一些國內(nèi)外優(yōu)秀的軟件工程文獻(xiàn)的電子版本。學(xué)生還可通過軟件工程相關(guān)論壇跟其他學(xué)生或者老師及時交流一段時間的學(xué)習(xí)收獲、對某一個問題的體會、請教自己不懂的問題等。與校園網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合使軟件工程的教學(xué)變得更加靈活。

此外，教材是教學(xué)內(nèi)容的載體，現(xiàn)今軟件工程的發(fā)展日新月異，而教材卻存在一定的滯后性。這就要求我們在教學(xué)過程中需要參考國外已經(jīng)比較成熟的教材以及軟件工程最新成果以彌補(bǔ)教材的不足[4]。不過這種補(bǔ)充終究不是長遠(yuǎn)之計(jì)，應(yīng)當(dāng)將教材的建設(shè)納入軟件工程教學(xué)改革的研究范疇，在國內(nèi)外文獻(xiàn)、資料以及軟件工程最新成果的基礎(chǔ)上編制適合自身的教學(xué)用書。而且，要善于借助各種形式拓展教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生在現(xiàn)有條件下能夠掌握比較先進(jìn)實(shí)用的知識。在軟件工程的課程講解過程中實(shí)時地穿插關(guān)于軟件工程最新研究成果的專題講座。同時，根據(jù)具體條件考慮與業(yè)界公司聯(lián)合，安排學(xué)生與企業(yè)員工進(jìn)行交流，邀請企業(yè)技術(shù)專家參加講座，組織學(xué)生到相關(guān)企業(yè)實(shí)習(xí)參觀等。通過以上方法和途徑，使軟件工程課程內(nèi)容跟緊學(xué)科的最新發(fā)展，更貼近社會需求。軟件工程課程不僅涉及軟件開發(fā)的理論和技術(shù)，而且涉及項(xiàng)目管理，因此軟件工程教學(xué)承擔(dān)了培養(yǎng)既懂工程化管理又懂技術(shù)的復(fù)合型人才的任務(wù)。因此我們必須制定相應(yīng)的教學(xué)策略，講授軟件工程的原理、方法、過程的同時，應(yīng)該重視技術(shù)管理的相關(guān)知識的傳授，包括項(xiàng)目管理、質(zhì)量管理、配置管理、過程管理等方面[4]。

4結(jié)論

目前軟件工程領(lǐng)域中各種技術(shù)快速發(fā)展，而軟件工程傳統(tǒng)教學(xué)模式卻存在嚴(yán)重滯后的弊端。所以，通過積極改革現(xiàn)有的教學(xué)體系，完善和豐富教學(xué)模式、緊跟軟件工程的發(fā)展步伐，以項(xiàng)目為驅(qū)動，結(jié)合案例教學(xué)，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。這樣經(jīng)過一系列學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠系統(tǒng)地掌握軟件開發(fā)的過程、方法，培養(yǎng)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)開發(fā)和維護(hù)的能力，為學(xué)生將來的就業(yè)和工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，使其成為社會需要的高素質(zhì)軟件工程人才。

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Software engineering Teaching Reform based on project-driven

ZHANG Zhong-lin

(School of Electronic and Information Engineering, Lanzhou jiaotong University, Lanzhou 730070, China)

Abstract: For the drawbacks of traditional teaching model of software engineering, this paper, based on project-driven, is combination of CASES teaching, TEAM teaching methods, and so on. Through the study, students can grasp the Systematic knowledge about process, methods and tools of software engineering. Thus, students have the ability of computer software development and maintenance of the system. And it lay a solid foundation for students to work in the future.

Key wards: Software Engineering, Teaching Reform, Teaching Mode based on Project-driven, Teaching Methods