案例驅(qū)動(dòng)與項(xiàng)目導(dǎo)向結(jié)合的軟件工程課程教學(xué)模式

秦放　何丹丹　曾維佳

摘要：軟件工程是軟件工程專業(yè)的主要專業(yè)課程，對(duì)培養(yǎng)高素質(zhì)的軟件工程人才起著決定性的作用。針對(duì)課程中理論知識(shí)抽象，學(xué)生感受不到學(xué)習(xí)效果等問題，文章結(jié)合教學(xué)改革實(shí)踐，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、課程考核等方面進(jìn)行探討，提出案例驅(qū)動(dòng)與項(xiàng)目導(dǎo)向結(jié)合的軟件工程課程教學(xué)模式。

關(guān)鍵詞：軟件工程；教學(xué)模式；案例驅(qū)動(dòng)；項(xiàng)目導(dǎo)向

0.引言

在普通高等院校軟件工程本科專業(yè)的教學(xué)中，軟件工程通常作為一門核心的必修專業(yè)課程。它是技術(shù)與管理緊密結(jié)合所形成的工程學(xué)科，對(duì)培養(yǎng)工程化的軟件人才有著極為重要的意義。其先行課程是程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、數(shù)據(jù)庫(kù)原理、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等，可以說這是一門應(yīng)用性、實(shí)踐性、綜合性很強(qiáng)的專業(yè)課程。它的主要內(nèi)容包括軟件產(chǎn)品研發(fā)的基本概念、基本理論和基本工具，目的是幫助學(xué)生能夠在短時(shí)間內(nèi)掌握軟件項(xiàng)目定義、分析、設(shè)計(jì)、開發(fā)、維護(hù)的一般過程，培養(yǎng)學(xué)生軟件開發(fā)的實(shí)踐能力及管理軟件項(xiàng)目的基本能力，同時(shí)也為后續(xù)的項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)及畢業(yè)設(shè)計(jì)儲(chǔ)備知識(shí)和技能。

然而，由于軟件工程本身就是一個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng)工程，所以在教學(xué)過程中存在一些實(shí)際困難，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）軟件工程理論抽象，知識(shí)點(diǎn)眾多，學(xué)生感覺不到直接的學(xué)習(xí)效果，沒有學(xué)習(xí)興趣。

（2）教學(xué)內(nèi)容往往重理論、輕實(shí)踐，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)教師講授的工程概念不理解，學(xué)習(xí)難度大。

（3）教學(xué)方式通常以教師講授為主，而教師又缺少實(shí)際的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，容易照本宣科，無法將企業(yè)的實(shí)際案例融入到基本原理的講解中，造成學(xué)生無法學(xué)以致用。

（4）實(shí)踐環(huán)節(jié)偏重結(jié)果，不注重過程，學(xué)生也只是按要求編寫一些規(guī)定的文檔，其開發(fā)方式和手段與實(shí)際的軟件工程實(shí)踐有明顯的差距。

針對(duì)以上問題，結(jié)合軟件工程課程的教學(xué)實(shí)踐，筆者從軟件工程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式及課程考核等方面進(jìn)行了較為深入的研究，提出多媒體課件、案例驅(qū)動(dòng)、項(xiàng)目導(dǎo)向等綜合的理論結(jié)合實(shí)踐的教學(xué)方法，并且在實(shí)際教學(xué)過程中已取得了較好的效果。

1.教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

在理論教學(xué)方面，我們不能一味地追求全面，要把軟件開發(fā)生命周期中的任何一個(gè)過程、軟件項(xiàng)目管理的任何一個(gè)知識(shí)領(lǐng)域都作為教學(xué)重點(diǎn)，并講得較為深入是不可能的。為此，在教學(xué)過程中我們選擇軟件開發(fā)的4個(gè)核心過程：分析、設(shè)計(jì)、開發(fā)、測(cè)試，以及項(xiàng)目管理中的質(zhì)量管理作為學(xué)習(xí)重點(diǎn)，占理論學(xué)時(shí)的3/4；其他輔助知識(shí)，如項(xiàng)目定義等作為介紹性內(nèi)容講解，占理論學(xué)時(shí)的1/4。在課程的實(shí)踐過程中再結(jié)合項(xiàng)目講解理論，深化理解。

在實(shí)踐教學(xué)方面，我們要注重過程與質(zhì)量，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力以及團(tuán)隊(duì)合作精神。教師要求學(xué)生推薦若干名項(xiàng)目經(jīng)理，項(xiàng)目經(jīng)理與組員進(jìn)行雙向選擇，組成若干開發(fā)團(tuán)隊(duì)（每個(gè)團(tuán)隊(duì)5-8人），開發(fā)出具有一定規(guī)模的系統(tǒng)，讓學(xué)生初步體會(huì)到一個(gè)軟件項(xiàng)目開發(fā)的全過程。以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（如“信息技術(shù)軟件生存周期過程”等）為基礎(chǔ)，組織項(xiàng)目展開，使學(xué)生在規(guī)范的環(huán)境中完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，提高軟件質(zhì)量。

從目前各高校的教學(xué)內(nèi)容上看，軟件工程教學(xué)還沒有跟上軟件工程發(fā)展的步伐，很多新的技術(shù)還沒有傳授給學(xué)生。所以在教學(xué)內(nèi)容上要保持和先進(jìn)技術(shù)的與時(shí)俱進(jìn)，向?qū)W生介紹目前推出的比較成熟的新方法，如：基于組件的開發(fā)，Rational統(tǒng)一過程等；給學(xué)生講述編程語(yǔ)言的流行趨勢(shì)，如：TIOBE世界編程語(yǔ)言排行榜；開發(fā)小組項(xiàng)目時(shí)，選擇的開發(fā)環(huán)境和開發(fā)工具要與企業(yè)要求一致等，這樣對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)與開發(fā)能力有極大的幫助，避免知識(shí)落伍。

2.教學(xué)方式設(shè)計(jì)

2.1理論教學(xué)

傳統(tǒng)的教學(xué)方式普遍采用以教師講解為主、學(xué)生參與為輔的教學(xué)模式，很難達(dá)到較好的教學(xué)效果。因此為了提高教學(xué)效果，我們精心設(shè)計(jì)和調(diào)整了軟件工程課程理論教學(xué)的方法，提出多媒體課件與案例驅(qū)動(dòng)相結(jié)合的理論教學(xué)方法。

1）多媒體課件。

多媒體課件綜合文字、圖片、動(dòng)畫和視頻等多種資料來展示課程中的一些基本原理和方法，彌補(bǔ)傳統(tǒng)板書的不足之處，使一些抽象難懂的知識(shí)描述變得形象而直觀，便于學(xué)生接受和理解。設(shè)計(jì)良好的多媒體課件能使教學(xué)活動(dòng)變得活潑、生動(dòng)、有趣，富有啟發(fā)性，從而改變了傳統(tǒng)單調(diào)的教學(xué)模式，更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。當(dāng)然多媒體教學(xué)信息量大，節(jié)奏快，容易造成重點(diǎn)不突出，學(xué)生無法跟上講課進(jìn)度，所以教師要控制好講課進(jìn)度，采用適當(dāng)?shù)陌鍟c多媒體課件相結(jié)合進(jìn)行教學(xué)，突出重點(diǎn)，才能達(dá)到學(xué)習(xí)效果。

2）案例驅(qū)動(dòng)。

教學(xué)的初始階段可選擇一些經(jīng)典的“軟件危機(jī)”案例作為導(dǎo)入，如千年蟲、IBM360機(jī)的操作系統(tǒng)的開發(fā)等，使學(xué)生們了解到失敗的軟件開發(fā)過程及方法會(huì)導(dǎo)致失敗的軟件，認(rèn)識(shí)到軟件工程的重要性，并初步建立工程化的意識(shí)。

教學(xué)過程中，我們將圖書管理系統(tǒng)（采用瀑布模型）作為結(jié)構(gòu)化開發(fā)的典型案例，將裁剪的ATM系統(tǒng)（采用噴泉模型）作為面向?qū)ο箝_發(fā)的典型案例，以此展開軟件生命周期中的需求分析、概要設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、開發(fā)及測(cè)試等核心階段，并為學(xué)生介紹每個(gè)階段中要重點(diǎn)解決的問題，以及解決具體問題的方法、工具、手段。同時(shí)結(jié)合案例，讓學(xué)生在思考、分析和討論中更好地理解和體會(huì)什么是軟件生命周期，以及如何把各種生命周期模型同實(shí)際開發(fā)結(jié)合起來。這樣做可以防止學(xué)生理論和應(yīng)用脫節(jié)，有利于學(xué)生在實(shí)際開發(fā)中運(yùn)用各種生命周期模型組織開發(fā)過程。

2.2實(shí)踐教學(xué)

針對(duì)軟件工程課程的特點(diǎn)，如果采用單一的課堂理論講授模式，很難引起學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣。所以我們?yōu)樵撜n程精心設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)階段以項(xiàng)目為導(dǎo)向，將個(gè)人興趣、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、過程管理相結(jié)合，具體措施如下：

1）團(tuán)隊(duì)組織形式。

團(tuán)隊(duì)組織形式采用項(xiàng)目經(jīng)理負(fù)責(zé)制。由學(xué)生推薦項(xiàng)目經(jīng)理，項(xiàng)目經(jīng)理與組員雙向選擇，按5-8人一組組建團(tuán)隊(duì)。項(xiàng)目成果以項(xiàng)目組為單位提交，可執(zhí)行軟件應(yīng)是集成后的結(jié)果。每個(gè)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)以下幾種角色：項(xiàng)目經(jīng)理（1人）、技術(shù)經(jīng)理（1人）、分析人員（1人）、設(shè)計(jì)人員（1人）、開發(fā)人員（2人）及測(cè)試人員（2人）。除項(xiàng)目經(jīng)理由固定人員擔(dān)任，其他不定，可一人兼任多個(gè)角色。

2）團(tuán)隊(duì)活動(dòng)展開。

圖1所示是項(xiàng)目活動(dòng)流程及制品圖，展示了要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中主要完成的事務(wù)。

項(xiàng)目選擇：教師要精心準(zhǔn)備項(xiàng)目庫(kù)，如：教務(wù)學(xué)籍管理系統(tǒng)、試題管理及組卷系統(tǒng)等，這些項(xiàng)目要求既能解決實(shí)際問題，又要“適合”學(xué)生學(xué)習(xí)。學(xué)生可在該范圍內(nèi)選題，也可自選項(xiàng)目，但教師要幫助把握難度。因?yàn)榇蟛糠謱W(xué)生的發(fā)散思維能力、想象能力和解決系統(tǒng)性工程問題的能力較差，不適合開發(fā)業(yè)務(wù)復(fù)雜的大系統(tǒng)。學(xué)生在選擇好合適的項(xiàng)目后，依據(jù)《計(jì)算機(jī)軟件文檔編制規(guī)范》（以下稱GB/T 8567-2006）要求，編寫“可行性分析（研究）報(bào)告”（FAR），提交基線。

需求分析：通過咨詢、同行產(chǎn)品調(diào)研等方式獲取需求，并進(jìn)行需求建模，依據(jù)規(guī)范GB/T 8567-2006要求，編寫“軟件需求規(guī)格說明”（SRS），提交基線。

概要和詳細(xì)設(shè)計(jì)：以需求模型為基礎(chǔ)，建立軟件結(jié)構(gòu)和程序結(jié)構(gòu)，依據(jù)規(guī)范GB/T 8567-2006要求，編寫“軟件（結(jié)構(gòu)）設(shè)計(jì)說明”（SDD），提交基線。

軟件測(cè)試：編寫測(cè)試用例，展開系統(tǒng)測(cè)試，依據(jù)規(guī)范GB/T 8567-2006要求，編寫“軟件測(cè)試說明”（STD）和“軟件測(cè)試報(bào)告”（STR），提交基線。

交付及驗(yàn)收：提交最終交付物，包括源代碼、可執(zhí)行程序、“軟件用戶手冊(cè)”（SUM）等。教師驗(yàn)收最終成果，并給出驗(yàn)收?qǐng)?bào)告及項(xiàng)目評(píng)分。

值得注意的是，項(xiàng)目組每種文檔提交基線之前都需要在組內(nèi)進(jìn)行評(píng)審，并交由教師審查，審查通過后方可提交基線。

3）項(xiàng)目質(zhì)量保證和質(zhì)量控制。

為了避免學(xué)生將實(shí)驗(yàn)當(dāng)成是走形式以及提交粗糙的項(xiàng)目制品，我們一方面需要提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生主動(dòng)在項(xiàng)目中投入更大熱情，積極參與；另一方面更需要良好的技術(shù)控制手段作為質(zhì)量保證和質(zhì)量控制。

①首先進(jìn)行項(xiàng)目規(guī)劃。項(xiàng)目規(guī)劃定義了工作的內(nèi)容以及如何完成這些工作。它一方面能指導(dǎo)學(xué)生開發(fā)，另一方面可以以此來明確要求提交的制品及交付期限等，嚴(yán)格控制項(xiàng)目進(jìn)度，確保按時(shí)提交最終成果。

②以軟件行業(yè)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)展開項(xiàng)目，使項(xiàng)目在規(guī)范的環(huán)境中開發(fā)。

③提交的制品要在項(xiàng)目組內(nèi)進(jìn)行嚴(yán)格評(píng)審，同時(shí)將“提交制品”作為項(xiàng)目里程碑點(diǎn)。當(dāng)?shù)竭_(dá)里程碑點(diǎn)時(shí)，組織所有項(xiàng)目組集體匯報(bào)，交流經(jīng)驗(yàn)，相互學(xué)習(xí)、促進(jìn)，并進(jìn)行組間互評(píng)。

④采用雙周例會(huì)制（各項(xiàng)目組分別開會(huì)），保證項(xiàng)目成員了解所屬項(xiàng)目的整體進(jìn)展情況及存在的問題。項(xiàng)目經(jīng)理要記錄問題，并組織團(tuán)隊(duì)成員解決問題，跟蹤問題，直到問題關(guān)閉。教師針對(duì)團(tuán)隊(duì)現(xiàn)狀進(jìn)行打分。

3.課程考核

為了激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立解決問題，我們將學(xué)生的成績(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為：期末試卷卷面成績(jī)（滿分100分）×80%+平時(shí)成績(jī)（滿分20分）。期末試卷主要設(shè)置一些案例分析題，考核學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和應(yīng)用能力；平時(shí)成績(jī)由多項(xiàng)組成，項(xiàng)目經(jīng)理直接考核占25%，教師綜合評(píng)定項(xiàng)目占50%，課堂表現(xiàn)、缺勤、遲到占25%。平時(shí)成績(jī)中前兩者用于有效地激勵(lì)團(tuán)隊(duì)成員多做貢獻(xiàn)，后者采取一些技術(shù)手段對(duì)學(xué)生進(jìn)行規(guī)范約束。

4.結(jié)語(yǔ)

在教學(xué)實(shí)踐過程中，上述軟件工程教學(xué)模式在軟件人才培養(yǎng)方面取得了較好的效果。相當(dāng)一部分學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性被調(diào)動(dòng)起來，并且普遍反映這種理論與實(shí)踐結(jié)合，案例講解、項(xiàng)目實(shí)踐并重的方式能夠讓大家真正地理解并做到了學(xué)以致用。

當(dāng)然其中也存在一定的問題，也將是我們進(jìn)一步改革的方向：

（1）對(duì)于實(shí)踐課而言，僅提供軟件實(shí)踐項(xiàng)目是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，更需要為學(xué)生提供一個(gè)符合軟件工程要求的開發(fā)環(huán)境，這也是軟件工程實(shí)踐教學(xué)取得良好效果的關(guān)鍵。

（2）教師需要不斷地提高個(gè)人理論和科研水平，掌握新理論、新技術(shù)、新工具以及新信息，甚至有必要定期到企業(yè)中進(jìn)行一定的實(shí)踐培訓(xùn)，這樣才具備指導(dǎo)學(xué)生的能力。

（3）需要更進(jìn)一步鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考、解決問題，同時(shí)為學(xué)生配備完善的網(wǎng)絡(luò)課程和擴(kuò)展資源，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供基本保證。

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（見習(xí)編輯：劉麗麗）