軟件工程綜合性課程設(shè)計(jì)的教學(xué)實(shí)踐

朱大勇 張新麗 李樹(shù)全

摘要:綜合性課程設(shè)計(jì)能有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生的動(dòng)手能力,促進(jìn)其綜合素質(zhì)的全面發(fā)展。本文闡述了開(kāi)展軟件工程綜合性課程設(shè)計(jì)的必要性,給出了課程設(shè)計(jì)的組織方式、考核與評(píng)價(jià)方法;并且通過(guò)教學(xué)實(shí)踐,提出了課程設(shè)計(jì)的創(chuàng)新模式。

關(guān)鍵詞:綜合性課程設(shè)計(jì);軟件工程;教學(xué)實(shí)踐;創(chuàng)新模式

中圖分類號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

1引言

軟件工程課程具有綜合性強(qiáng),實(shí)踐性要求高的特點(diǎn)。但是,通過(guò)教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)學(xué)生普遍感覺(jué)軟件工程課程中的概念抽象,不容易在課堂講授中獲取切身的體會(huì)和認(rèn)識(shí)。同時(shí),大部分學(xué)生的編程實(shí)踐較少,很少參與開(kāi)發(fā)實(shí)際的軟件項(xiàng)目,對(duì)項(xiàng)目的背景了解甚少,欠缺在實(shí)際環(huán)境中綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。因此,僅僅是在上軟件工程課程的時(shí)候以固定課時(shí)的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練,學(xué)生很難真正理解和掌握軟件工程的內(nèi)涵。從實(shí)驗(yàn)過(guò)程來(lái)說(shuō),學(xué)生也沒(méi)有足夠的時(shí)間為具體的項(xiàng)目做好充分的準(zhǔn)備,以完成資料查找、閱讀、系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)、編碼和測(cè)試等軟件開(kāi)發(fā)工作。此外,很多學(xué)生重視編程等技術(shù)的學(xué)習(xí)而忽視了必要的文獻(xiàn)查找、閱讀和寫作的訓(xùn)練。

開(kāi)展綜合性課程設(shè)計(jì)主要是要解決本科生在學(xué)習(xí)中重理論輕實(shí)踐,缺乏綜合運(yùn)用各種知識(shí)來(lái)完成實(shí)際工作的問(wèn)題。軟件工程綜合性課程設(shè)計(jì)作為培養(yǎng)學(xué)生軟件開(kāi)發(fā)能力的重要教學(xué)手段為軟件工程課程教學(xué)提供了理論與實(shí)踐相結(jié)合的有效途徑。通過(guò)參與綜合性課程設(shè)計(jì),學(xué)生能更好地掌握軟件開(kāi)發(fā)的基本技能,培養(yǎng)動(dòng)手能力,鍛煉分析和解決問(wèn)題的能力。通過(guò)經(jīng)歷整個(gè)軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程,學(xué)生發(fā)現(xiàn)和解決各種問(wèn)題,能進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì);同時(shí),經(jīng)過(guò)工程實(shí)踐,學(xué)生還能建立起獨(dú)立開(kāi)展軟件開(kāi)發(fā)工作的信心和動(dòng)力。

2課程設(shè)計(jì)的組織

課程設(shè)計(jì)以學(xué)生為主體,為學(xué)生提供一個(gè)既動(dòng)腦又動(dòng)手,并且獨(dú)立實(shí)踐的機(jī)會(huì)。首先實(shí)驗(yàn)題目要能激發(fā)學(xué)生的興趣而不僅僅是一些常規(guī)的示例性課題。其次,課程設(shè)計(jì)的時(shí)間安排、實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展都需要學(xué)生自己把握。因此,在實(shí)踐過(guò)程中不能按通常的課程教學(xué)來(lái)組織,需要圍繞給定的具體題目指導(dǎo)學(xué)生自己查閱相關(guān)的資料,自學(xué)必要的開(kāi)發(fā)工具,搭建實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)環(huán)境,完成編程和測(cè)試工作。除了軟件開(kāi)發(fā)實(shí)踐以外,還要在此過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的項(xiàng)目組織和管理能力,以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。老師主要是通過(guò)指引方向、討論問(wèn)題、提出建議、評(píng)價(jià)和考核完成情況為學(xué)生提供一個(gè)將所學(xué)知識(shí)進(jìn)行融會(huì)貫通的環(huán)境,讓學(xué)生在這個(gè)環(huán)境中自由的成長(zhǎng)。

圍繞上述的教學(xué)理念,教學(xué)過(guò)程的組織主要包括以下三個(gè)方面:

(1) 制定目標(biāo)和要求。讓學(xué)生明確綜合課程設(shè)計(jì)的重要性、需要完成的任務(wù)和考核目標(biāo),給出具體的問(wèn)題領(lǐng)域和題目。綜合性設(shè)計(jì)的題目可以按照不同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分,例如:研究型和應(yīng)用型題目,或科研型和教學(xué)型題目。研究型題目可以指定學(xué)生完成某個(gè)特定的研究問(wèn)題,例如:某些比較復(fù)雜且學(xué)生沒(méi)有學(xué)過(guò)的算法。應(yīng)用型題目則偏重軟件開(kāi)發(fā)實(shí)踐,訓(xùn)練學(xué)生掌握新的技術(shù),例如對(duì)于網(wǎng)站開(kāi)發(fā)類題目,不僅是簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)網(wǎng)站構(gòu)建,而是引入當(dāng)前IT領(lǐng)域最新的技術(shù)(如Ajax),使學(xué)生學(xué)會(huì)如何在較短時(shí)間內(nèi)掌握一門新的開(kāi)發(fā)技術(shù)。

(2) 按學(xué)生的實(shí)際水平和情況進(jìn)行分組管理。學(xué)生在知識(shí)掌握和運(yùn)用方面有一定的差異。有的學(xué)生具有較強(qiáng)的分析、理解能力,但是動(dòng)手能力較差;而有的學(xué)生動(dòng)手能力較強(qiáng),但在寫作方面的訓(xùn)練較少。不少的學(xué)生在接觸到自己不熟悉的領(lǐng)域時(shí),感覺(jué)進(jìn)入陌生的領(lǐng)域很困難,缺乏完成題目的信心。另外,很多學(xué)生由于認(rèn)識(shí)上的問(wèn)題,關(guān)心編程鍛煉而忽視寫作練習(xí)。針對(duì)這些問(wèn)題,在組織管理時(shí),要充分了解學(xué)生各自的特點(diǎn),把不同類型的學(xué)生劃分到一個(gè)小組中,例如:在一個(gè)小組中以五個(gè)人為上限,進(jìn)行合理組合和搭配使在一個(gè)團(tuán)隊(duì)中既有具有較強(qiáng)管理意識(shí)的學(xué)生、編程能力較強(qiáng)的學(xué)生,又有一定寫作能力的學(xué)生。在管理小組時(shí),讓每個(gè)人去嘗試其他小組成員的角色,讓他們從團(tuán)隊(duì)中學(xué)習(xí),既發(fā)揮各自的專長(zhǎng),又能全面培養(yǎng)軟件開(kāi)發(fā)的才能。

(3) 項(xiàng)目實(shí)施和指導(dǎo)。采用定期檢查任務(wù)進(jìn)度、召開(kāi)團(tuán)隊(duì)會(huì)議、討論問(wèn)題等形式關(guān)注并檢查學(xué)生的工作情況。在時(shí)間安排方面,通過(guò)一個(gè)學(xué)期來(lái)實(shí)施整個(gè)課程設(shè)計(jì),所有實(shí)踐不占用課程時(shí)間,學(xué)生利用課余時(shí)間來(lái)完成分配的任務(wù)。前期老師對(duì)如何開(kāi)展工作進(jìn)行指導(dǎo),然后定期對(duì)學(xué)生的階段性成果進(jìn)行檢查。根據(jù)學(xué)生所積累的問(wèn)題的數(shù)量和重要程度不定期的做一些軟件開(kāi)發(fā)知識(shí)的專題指導(dǎo),如軟件編程規(guī)范、界面和數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、軟件體系架構(gòu)等。在完成系統(tǒng)后,指導(dǎo)學(xué)生依據(jù)文檔規(guī)范撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。針對(duì)在寫作過(guò)程中出現(xiàn)的條理混亂、表述不清等問(wèn)題,通過(guò)講解相應(yīng)的寫作模板和案例來(lái)加強(qiáng)學(xué)生的寫作訓(xùn)練。最后,對(duì)學(xué)生提交的各種文檔采用分析、討論等方式進(jìn)行評(píng)審和考核。

3教學(xué)實(shí)踐

在綜合考慮各情況的基礎(chǔ)上,以實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的形式開(kāi)展綜合課程設(shè)計(jì)的教學(xué)活動(dòng)。設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)題目涉及多領(lǐng)域的知識(shí)和工程背景。老師在指導(dǎo)過(guò)程中,運(yùn)用引導(dǎo)、輔助等手段來(lái)充分發(fā)揮學(xué)生在實(shí)踐中的主導(dǎo)作用,加強(qiáng)創(chuàng)新能力的培養(yǎng),讓學(xué)生充滿熱情地參與到系統(tǒng)開(kāi)發(fā),從中獲取知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。

(1) 引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入課程設(shè)計(jì)

開(kāi)始課程設(shè)計(jì)時(shí),首先召集學(xué)生,建立小組聯(lián)系方式,確立項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)。給小組成員講解綜合性課程設(shè)計(jì)的目的和意義、題目背景,以及所涉及的知識(shí)領(lǐng)域。大多數(shù)學(xué)生是第一次完成這樣較大的軟件開(kāi)發(fā)題目,缺乏足夠的自信,老師需要通過(guò)鼓勵(lì)來(lái)幫助學(xué)生掃清心理障礙。剛開(kāi)始學(xué)生對(duì)整個(gè)工作沒(méi)有明確的思路和規(guī)劃,因此要引導(dǎo)學(xué)生按照項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)方式進(jìn)行規(guī)劃,包括時(shí)間安排、任務(wù)分配、確定重點(diǎn)、查閱資料文獻(xiàn),等等。通過(guò)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立查閱文獻(xiàn)資料的能力和對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)的能力,使他們能獨(dú)立地思考問(wèn)題,逐步擺脫對(duì)老師的依賴。

對(duì)于項(xiàng)目完成的成果,給出明確的規(guī)范和考核標(biāo)準(zhǔn)。在開(kāi)始課程設(shè)計(jì)前需要向參加項(xiàng)目的成員介紹軟件開(kāi)發(fā)需要建立哪些文檔,例如:需求規(guī)格說(shuō)明書(shū)、概要設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū),等等,要求學(xué)生按照標(biāo)準(zhǔn)的軟件工程文檔來(lái)完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告。概要講解有關(guān)的軟件開(kāi)發(fā)工具,包括設(shè)計(jì)工具(MS Visio等)、開(kāi)發(fā)環(huán)境工具(MS Visual Studio,Eclipse等)、測(cè)試工具(JUnit等)。這些工具的安裝、配置和使用要學(xué)生通過(guò)搜索Internet、查找圖書(shū)館資料來(lái)自學(xué)掌握。

(2) 培養(yǎng)創(chuàng)新能力

軟件工程教學(xué)如果僅僅在抽象的概念、術(shù)語(yǔ)和圖表上進(jìn)行分析、講解,學(xué)生沒(méi)有直接的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)體驗(yàn),不了解真實(shí)用戶的需求,就很難發(fā)現(xiàn)在軟件開(kāi)發(fā)中存在的問(wèn)題,這樣也就限制了學(xué)生用新的思維或新的角度去思考問(wèn)題。從很多IT行業(yè)的成功例子中可以發(fā)現(xiàn)很多優(yōu)秀的人才在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題從而創(chuàng)造了新的產(chǎn)品和技術(shù),甚至開(kāi)拓了一個(gè)新的市場(chǎng)或領(lǐng)域。例如,Google、Facebook、P2P軟件等都是從最初一點(diǎn)想法和實(shí)踐發(fā)展起來(lái)的。因此,在綜合性的課程設(shè)計(jì)中要充分考慮發(fā)揮學(xué)生自己的想象力,訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新思維。

在綜合性課程設(shè)計(jì)中提出四種創(chuàng)新模式,通過(guò)不同的創(chuàng)新模式引導(dǎo)學(xué)生突破傳統(tǒng)和常規(guī)的思維方式,盡可能以創(chuàng)造性的方式去解決實(shí)踐中遇到的問(wèn)題。

① 應(yīng)用創(chuàng)新。應(yīng)用創(chuàng)新以實(shí)際工程中的用戶需求為核心,以多領(lǐng)域相結(jié)合,強(qiáng)調(diào)軟件系統(tǒng)的實(shí)用性,例如:在指導(dǎo)學(xué)生確定題目時(shí),把P2P網(wǎng)絡(luò)和信息檢索相結(jié)合提出應(yīng)用軟件課題。

② 技術(shù)創(chuàng)新。開(kāi)發(fā)一個(gè)具體的軟件系統(tǒng)需要各門課程,甚至是其他學(xué)科的知識(shí),因此,掌握新的技術(shù),并對(duì)多種技術(shù)進(jìn)行融合創(chuàng)新,能極大地激發(fā)學(xué)生的積極性。例如:根據(jù)學(xué)生已掌握的操作系統(tǒng)知識(shí),在實(shí)驗(yàn)中結(jié)合多核技術(shù)擬定“基于多核實(shí)現(xiàn)矩陣并行運(yùn)算”的題目。

③ 研究創(chuàng)新。研究創(chuàng)新強(qiáng)調(diào)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)和研究導(dǎo)向,通過(guò)給出能激發(fā)學(xué)生興趣的研究問(wèn)題,進(jìn)行研討式分析和實(shí)驗(yàn)。老師指導(dǎo)學(xué)生閱讀某個(gè)研究領(lǐng)域前沿性的論文,在論文的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)相關(guān)的算法和系統(tǒng),在逐步積累的基礎(chǔ)上,對(duì)不足的地方加以改進(jìn),實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。

④ 管理創(chuàng)新。在實(shí)際的軟件項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中,管理比技術(shù)更重要。通過(guò)實(shí)踐要讓學(xué)生重視管理,學(xué)會(huì)管理,培養(yǎng)管理能力,實(shí)現(xiàn)管理創(chuàng)新。例如,在軟件開(kāi)發(fā)中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種變化,包括軟件需求、設(shè)計(jì)、源代碼等都會(huì)在開(kāi)發(fā)過(guò)程中出現(xiàn)這樣或那樣的改變,學(xué)生通過(guò)在實(shí)踐中體會(huì)這些變化對(duì)軟件開(kāi)發(fā)的影響,思考如何從管理的角度去解決這些問(wèn)題,從而發(fā)揮創(chuàng)造性。

(3) 評(píng)價(jià)與考核

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要進(jìn)行階段性評(píng)價(jià),以討論的方式找出軟件系統(tǒng)和文檔中的問(wèn)題。將文檔分發(fā)給團(tuán)隊(duì)成員,每個(gè)人要對(duì)其他成員的工作進(jìn)行分析和衡量,對(duì)程序代碼和各種文檔進(jìn)行評(píng)估,提出自己的看法。通過(guò)討論以及批判性和創(chuàng)造性的思考,來(lái)強(qiáng)化學(xué)生之間的知識(shí)交流,提高其分析能力,鍛煉交流和溝通技能。老師在評(píng)價(jià)時(shí)要考察學(xué)生的開(kāi)發(fā)進(jìn)度、商討解決出現(xiàn)的技術(shù)問(wèn)題,協(xié)調(diào)管理中的矛盾。在總結(jié)學(xué)生工作時(shí)要對(duì)學(xué)生作出指導(dǎo),并給出改進(jìn)建議。

考核方式主要是對(duì)學(xué)生開(kāi)發(fā)的軟件系統(tǒng)和課程設(shè)計(jì)報(bào)告進(jìn)行評(píng)分。在評(píng)分時(shí),要綜合考慮學(xué)生的平時(shí)表現(xiàn)、提交的源代碼、課程設(shè)計(jì)報(bào)告,以及是否具有創(chuàng)新性。具體來(lái)說(shuō),考核分為三個(gè)部分:第一部分是軟件系統(tǒng)的需求分析,這一部分占 30分,主要根據(jù)文檔考察學(xué)生對(duì)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和分析能力;第二部分是軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì),這一部分占30分,主要考核學(xué)生運(yùn)用各種圖表和語(yǔ)言進(jìn)行系統(tǒng)分解和設(shè)計(jì)的能力;第三部分是軟件系統(tǒng)的編碼和測(cè)試,這一部分占40分,主要考核學(xué)生的邏輯思維能力和動(dòng)手能力。

4總結(jié)

當(dāng)前本科生除了掌握基本的理論知識(shí)和技能外,還需要通過(guò)訓(xùn)練學(xué)會(huì)如何運(yùn)用各種知識(shí)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題。綜合性課程設(shè)計(jì)以培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力為目標(biāo),以發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性為指導(dǎo)思想,注重學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中各方面能力的培養(yǎng)。通過(guò)開(kāi)展軟件工程的綜合性課程設(shè)計(jì),為學(xué)生建立起完成具體任務(wù)的團(tuán)隊(duì)合作環(huán)境,使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主動(dòng)者,讓學(xué)生組織項(xiàng)目團(tuán)隊(duì),擔(dān)任不同的角色,培養(yǎng)了組織和管理才能,提升了動(dòng)手能力和創(chuàng)新素質(zhì)。

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Teaching Practice of Comprehensive Course Design of Software Engineering

ZHU Da-yong1, ZHANG Xin-li2, LI Shu-quan1

(1. School of Software, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054, China; 2. Department of Math and Information, Chengdu University of Information Technology, Chengdu 610054, China)

Abstract: Comprehensive course design can effectively motivate learning interest of students, improve practical ability, and promote comprehensive quality. In this paper, we discuss the necessity of teaching practice of comprehensive course design and introduce the organization and assessment method of course design. Innovation modes of developing overall quality of students are presented through practice of teaching practice.

Key words: comprehensive course design, software engineering, teaching practice, innovation pattern