“軟件工程” 課程項目教學法研究

岑宇森 熊芳敏

摘要:本文系統(tǒng)地總結了軟件工程教學的特征,詳細分析了軟件工程教學的現(xiàn)狀及存在的問題,提出了課程項目教學法改革的思路和方法,并對進一步搞好軟件工程教學提出了一些意見。

關鍵詞:軟件工程;項目教學法;改革與實踐

中圖分類號:G642 文獻標識碼:B

軟件工程是計算機科學與技術及相關專業(yè)教學計劃中一門重要的專業(yè)必修課,是指導計算機軟件開發(fā)與維護的一門綜合性課程,是一門實踐性很強的課程,各高校的計算機專業(yè)均開設這門課程。通過本課程的學習,使學生了解和掌握軟件工程開發(fā)的技術和方法,具備作為軟件工程師所需的專業(yè)能力,為從事計算機軟件開發(fā)和維護提供方法上的指導。同時,軟件工程的研究除計算機軟件本身外,還涉及眾多其他的領域,如管理科學、心理學、經(jīng)濟學、人機工程學等,因此,它也是一門綜合性學科。進入新世紀,軟件工程已經(jīng)由最初的一個學科方向發(fā)展成為以計算機科學技術為基礎的多學科交叉學科,在當今的信息社會中占有重要地位。如何組織好軟件工程實驗性教學,對于培養(yǎng)創(chuàng)新型合格的軟件人才具有十分重要的意義。

1軟件工程教學存在的問題

長期以來,我們培養(yǎng)的計算機專業(yè)的學生存在著“什么都學過,卻什么都不會”的尷尬局面,專業(yè)教育、教材與應用需求嚴重脫節(jié)。事實上,學生就業(yè)難并不是就業(yè)市場不需要計算機人才,其根源還是計算機教學的現(xiàn)狀所致。傳統(tǒng)的“軟件工程”課程雖然有實驗教學的要求,但一般只是停留在組織學生編寫軟件項目若干設計文檔這個單一環(huán)節(jié)上。然而,由于教育過早和長期的文理分家,導致理工科學生的文檔編寫是個“軟肋”,他們也不感興趣。此外,由于教學時間有限,要真正完成軟件工程各階段文檔的編寫,事實上也沒有可能。今天,軟件工程教學還面臨著計算機學科發(fā)展規(guī)范所提出的更高的質(zhì)量要求,同時也面臨著大眾化高等教育背景下所帶來的客觀問題。

因此,迫切需要對軟件工程課程的教學體系進行工程化改造,逐步建立工程化實踐教學體系,著力培養(yǎng)學生的工程化開發(fā)能力和職業(yè)素質(zhì),進而形成一個融基礎理論、實驗教學、工程實踐為一體的整體化培養(yǎng)機制,讓學生的基礎知識、科學素養(yǎng)、專業(yè)知識、創(chuàng)新能力、工程能力和職業(yè)素質(zhì)都得到全面均衡的發(fā)展。

2軟件工程項目教學法的改革與實踐

軟件工程強調(diào)采用工程化的方式開發(fā)和設計軟件,要求培養(yǎng)學生能勝任研究、分析、開發(fā)、設計、生產(chǎn)、測試、管理、咨詢、培訓等多種角色,使學生熟練掌握軟件工程知識與技能,具備作為軟件工程師從事工程專業(yè)所需的專業(yè)能力。隨著高校擴招,教學規(guī)模迅速發(fā)展,傳統(tǒng)的計算機教學模式在實踐環(huán)節(jié)上的缺乏與不足,直接影響了計算機課程的教育教學質(zhì)量,特別是對于像軟件工程這種綜合性、實踐性很強的課程,如果沒有一整套科學、合理的實驗教學方法,就不可能培養(yǎng)出具有創(chuàng)新能力的合格人才。因此,切實加強軟件工程課程的創(chuàng)新與改革至關重要。

按該課程的特點,實驗內(nèi)容包括軟件開發(fā)的兩大方法學的專題訓練,即結構化(生命周期學)的方法學和面向?qū)ο蟮姆椒▽W,以平時實驗和課程設計相結合,設置一些實驗項目,要求學生利用結構化軟件開發(fā)技術或面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)技術完成對該項目的開發(fā)。以項目作為實驗環(huán)節(jié)的主線,隨著課程進展布置任務,從項目開發(fā)的準備工作、系統(tǒng)分析過程、系統(tǒng)設計過程、軟件測試到系統(tǒng)實施,結合所學習的理論知識,完成項目的開發(fā)。同時,依據(jù)國家《計算機軟件開發(fā)規(guī)范》,撰寫規(guī)范的技術文檔。因此,主要從以下幾個方面對軟件工程教學作了改革與創(chuàng)新的嘗試:

(1) 樹立工程化能力培養(yǎng)與基礎理論教學、專業(yè)能力培養(yǎng)并重的教學理念。

把工程化教學作為人才培養(yǎng)的核心任務之一,通過全面改革軟件工程專業(yè)的人才培養(yǎng)模式、調(diào)整課程體系、充實教學內(nèi)容、改進教學方法,建立工程化實踐教學體系,在教學過程中全面體現(xiàn)工程化能力和職業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)的思路,進而形成了一個融基礎理論、實驗教學、工程實踐為一體的整體化培養(yǎng)機制,讓學生各方面的能力都得到全面均衡的發(fā)展,以適應現(xiàn)代軟件產(chǎn)業(yè)的需求。

(2) 設置工程化教學階段和企業(yè)實習階段。

把工程化素質(zhì)培養(yǎng)作為學生全培養(yǎng)期中自始至終關注的主線。在工程化教學階段,一方面獨立設置了多門以培養(yǎng)學生工程能力和職業(yè)素質(zhì)為主的學分課程;另一方面對操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、多媒體技術等十多門傳統(tǒng)課程教學內(nèi)容進行工程化改造,充實工程教學內(nèi)容,引入實習大作業(yè)。在企業(yè)實習階段,建立跨度為半年的全時制企業(yè)實習制度,在著名軟件企業(yè)中設立實習基地,通過真實的企業(yè)氛圍和開發(fā)環(huán)境,進一步培養(yǎng)學生的工程能力和職業(yè)素質(zhì)。

(3) 實驗課程以平時實驗和課程設計相結合,設置一些綜合實驗項目。

隨著課程進展布置任務,通過調(diào)查研究、可行性研究、需求分析、概要設計、詳細設計、編碼、測試、維護(版本升級)及技術文檔的編寫,結合所學習的理論知識,完成設計。實驗內(nèi)容應覆蓋軟件工程學科的各個主要環(huán)節(jié),覆蓋軟件生存周期的各個階段,使學生通過實驗加深對學科理論知識的理解。但也要避免“喧賓奪主”,在積極發(fā)展實驗教育的同時,要保證必要的理論教學水平。必須充分重視和精心設計實驗內(nèi)容,要有可操作性、趣味性和適當?shù)碾y度?？刹僮餍员ＷC學生都能完成實驗,從而促進學生學習信心的建立,在一定程度上能減少學生抄襲的理由,克服實驗數(shù)據(jù)普遍抄襲的弊病;趣味性體現(xiàn)“寓教于樂”,以提高學生完成實驗的積極性;而適當?shù)碾y度有助于激發(fā)優(yōu)秀學生進一步鉆研的斗志。

項目來源為教師科研課題、實踐基地課題、校內(nèi)應用課題和自選課題。選題的原則為:新穎、實用和規(guī)模適中。新穎代表計算機發(fā)展的主流技術和應用范疇。實用代表所選題目一定是具體單位或用戶要求開發(fā)的,而不是由學生隨意杜撰和隨意想象的,其目的就是保證學生在軟件工程實踐過程有實際的場景環(huán)境(主要包括用戶、領域?qū)＜液凸ぷ鳝h(huán)境),這對于高質(zhì)量的軟件工程實踐過程具有質(zhì)的保障。

(4) 軟件工程實驗要求學生采用“項目小組”的形式,結合具體的開發(fā)項目進行設計,班級按項目小組進行分組,每組不得超過4人。每個項目小組選出項目負責人或項目經(jīng)理,由其召集項目組成員討論、選定開發(fā)項目。

(5) 學生分工合作,學習軟件開發(fā)小組的組織和管理,將項目開發(fā)各階段的任務明確,熟悉軟件開發(fā)環(huán)境,培養(yǎng)團隊精神,共同完成該項目的設計任務。項目中的每項任務要落實到個人,實驗在規(guī)定的時間內(nèi),由學生獨立完成。學生在學校機房的機器應固定下來,并安裝好相應的軟件,沒有特殊情況不應缺席。

(6) 配置開放的實驗環(huán)境:實驗環(huán)境是保證實驗教學活動和質(zhì)量的基本條件,對于軟件工程課程顯得尤為重要。

項目開發(fā)不是簡單程序設計,而是軟件工程全過程的綜合性實踐,應該建立和配置相應的軟件工程實驗環(huán)境或?qū)嶒炛行?。實驗環(huán)境或?qū)嶒炛行牡慕ㄔO重點要放在軟件工程環(huán)境和自動化開發(fā)工具的配置上。應該清楚,高層次的實驗環(huán)境應是高素質(zhì)人才培養(yǎng)的物質(zhì)基礎。實驗環(huán)境還應該是開放性的,這有利于在學生實踐過程中建立一種項目開發(fā)、科學研究和創(chuàng)新思維的綜合效應。

(7) 分組討論,集體交流

分組討論是項目教學中非常重要的環(huán)節(jié),本質(zhì)上是一種概念或想法的交流。圍繞項目的重點,難點,疑點,進行討論、辯論和爭論。每個學生可以自由的抒發(fā)己見、相互啟迪、互相借鑒,重點是想法的交流。要求每個學生簡要介紹自己對軟件開發(fā)所做的分析設計,并提出自己對該軟件開發(fā)流程的看法,供大家討論與切磋,可以按照項目中所提出的問題一個一個討論。在教師的引導下,讓學生進行課堂發(fā)言,進行全體學生的交流。本階段討論主要解決兩個問題:①小組討論沒有達成共識的問題;②按照教學目標,有意引導學生掌握軟件工程的生命周期法各階段所做的具體工作以及進行相關工作的必要性。

為了使分組討論有效地開展,教師要做好充分的課前準備。除了熟知項目陳述的事實、觀點外,還要諳知項目反映或蘊涵的原理、規(guī)則等知識,以便引導學生概括出來。要認真學習研究項目后給出的教學指南,具體擬定出課堂教學計劃,這要求教師認真思考回答以下問題:希望課堂上發(fā)生些什么?如何引導這些情況的發(fā)生?討論如何開展?時間如何安排?自己扮演什么角色?是先得結論再分析,還是相反?并對課堂討論中可能出現(xiàn)的情況做出預測。教師還要依據(jù)課程目標、項目目標及教學計劃的具體安排重點分析以下方面的內(nèi)容:項目中反映的那些重要論題、項目中反映的情況發(fā)生的根源、項目中所反映的而學生可能設想不到的情況等。在討論掌握上,教師要力保討論沿預期的軌道進行,把討論引導到問題的解決上去,并引導出與論題相關的理論知識,力爭班上每個學生都至少有一次發(fā)言的機會,切實做到有效參與。

(8) 總結歸納,消化提升

總結歸納是軟件工程項目教學的最后階段,要求學生針對每個項目寫出學習報告。該報告中包含學生在閱讀項目中所得到的具體收獲;通過分析與設計軟件,提出自己所解決的實際問題;對理論上軟件工程概念和項目中的實際是否一一相對應;以及對軟件工程仍然存在的困惑。通過反思進一步加深對項目的認識,真正作到理論和實踐的相結合。

項目教學中,師生都要注意角色轉(zhuǎn)換,如果學生仍然熱衷于將自己置身于教學過程之外,只做一名旁觀者,項目教學也就失去了它的價值。學生只有真正地深入項目、體驗角色,才會有項目情境的“再現(xiàn)”,項目教學的價值才能被體現(xiàn)。而教師在教學過程中也要不斷變換自己的角色,可充當監(jiān)督員,激勵啟發(fā)學生,監(jiān)督項目分析、討論情況;可充當示范員,向?qū)W生演示、講解、分析項目中的事實、圖表、材料等;可充當主人翁,制定下一步的工作計劃并在實施中起主導作用;可做仲裁,解決各種爭端;可充當交警,使討論回到預定的軌道上來,等等。

3項目教學法的效果

軟件工程項目教學法已在我院計算機專業(yè)學生中進行了全面實施,效果顯著,提高了學生按照軟件工程的原理、方法、技術、標準和規(guī)范進行軟件開發(fā)的綜合能力和軟件項目的管理能力,學生的綜合素質(zhì)明顯增強。特別在基礎技能、團隊協(xié)作、資料收集、人際交流、項目規(guī)劃幾個方面明顯具備較強的能力。

客觀地說,作為第一次開發(fā)實際軟件系統(tǒng)的學生,要在較短的時間里開發(fā)出各方面都達到真正實用要求的系統(tǒng)是難以完成的。實踐的意義更主要是讓學生經(jīng)歷完整的過程,體驗各階段方法和工具的應用,還有鍛煉除技術以外的多方面能力(如需求分析時如何與用戶交流、文檔寫作、成員間的協(xié)作與管理,等等),以提高其綜合素質(zhì)。

4結束語

今天,軟件工程已經(jīng)由最初的一個學科方向發(fā)展成為以計算機科學技術為基礎的一個新興交叉學科,軟件工程的教學面臨著計算機學科發(fā)展規(guī)范所提出的更高質(zhì)量要求。計算機技術的迅速發(fā)展和高端軟件人才的嚴重匱乏,讓我們面臨新的挑戰(zhàn)。軟件工程項目教學法改革還需要在以下幾方面繼續(xù)努力:

(1) 軟件工程教學改革體系應在培養(yǎng)學生工具的使用與實驗技能、工程設計與實現(xiàn)能力、評審與測試能力、團隊協(xié)作與溝通能力、過程管理與控制能力等方面下更多的工夫,作更多的努力。

(2) 隨著軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和計算機應用的普及,系統(tǒng)測試、維護的重要性會更加突出,軟件工程實踐教學應在這方面有所準備,有所側(cè)重。

(3) 軟件工程教育應當給予學生“工程”的概念,以軟件生命周期為主線,構建知識結構,將科學與工程有效結合,實施技術與管理的能力和素質(zhì)培養(yǎng)。

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