軟件工程課程實(shí)踐教學(xué)的改革與研究

李天宇，張東輝，張秀坤，張素莉，趙潔紅

(長春工程學(xué)院計(jì)算機(jī)技術(shù)與工程學(xué)院，長春130012)

《軟件工程》作為計(jì)算機(jī)專業(yè)和軟件工程專業(yè)的一門主干課程，在計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)中占有非常重要的地位。本課程的理論和實(shí)踐教學(xué)的目的是使學(xué)生掌握軟件工程的基本概念、原理、方法和技術(shù)，掌握軟件項(xiàng)目的開發(fā)、設(shè)計(jì)與維護(hù)的過程，以及開發(fā)過程中應(yīng)遵循的原則。基于軟件是計(jì)算機(jī)的靈魂，與此相應(yīng)，軟件教學(xué)質(zhì)量從某種意義講，直接影響甚至決定了計(jì)算機(jī)高級專門人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

近年來，國內(nèi)眾多高等院校對培養(yǎng)符合社會(huì)需求的軟件工程應(yīng)用型人才進(jìn)行了有益的探索，上海電力學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院用CDIO工程教育理念來指導(dǎo)卓越工程師的培養(yǎng)［1］;武漢科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)，并突出了實(shí)踐教學(xué)［2］;浙江大學(xué)軟件工程專業(yè)通過校企合作，在實(shí)戰(zhàn)中培養(yǎng)從事大規(guī)模軟件工程的軟件人才［3］。所有這些探索的共同特點(diǎn)是:高度重視實(shí)踐教學(xué)在軟件工程課程中的地位和作用，并通過改進(jìn)和加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，增強(qiáng)理論與實(shí)踐的結(jié)合，提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。

長春工程學(xué)院軟件工程課程組教師基于應(yīng)用型高級專業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo)定位，針對課程教學(xué)中普遍存在的問題，對軟件工程課程的教學(xué)進(jìn)程、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究和改革。

一、問題分析

雖然實(shí)踐教學(xué)在軟件工程課程教學(xué)上得到了高度重視，但是在具體教學(xué)過程中由于多方面條件的限制，無法達(dá)到理想的實(shí)踐教學(xué)目標(biāo)。關(guān)鍵有以下原因:

1.課程本身的特點(diǎn)。由于軟件工程講授的知識(shí)多為概念、原理、原則和經(jīng)驗(yàn)性內(nèi)容，學(xué)生在學(xué)習(xí)的時(shí)候會(huì)感覺概念抽象、內(nèi)容枯燥。學(xué)生對剛學(xué)的理論知識(shí)、開發(fā)方法和技術(shù)還一知半解，對整個(gè)軟件開發(fā)過程更缺乏整體認(rèn)識(shí)［4］。實(shí)踐過程中，需要針對軟件項(xiàng)目進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，對于沒有項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生來說，高質(zhì)量地完成任務(wù)非常困難。

2.學(xué)時(shí)的限制。為了對學(xué)生進(jìn)行全面的培養(yǎng)，在校期間，學(xué)生需要學(xué)習(xí)很多門課程，不論多重要的課程，分配的理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的時(shí)間都是有限的。多數(shù)學(xué)校在設(shè)置《軟件工程》理論和實(shí)踐教學(xué)的學(xué)時(shí)一般為64—72學(xué)時(shí)。理論教學(xué)為40學(xué)時(shí)左右，實(shí)踐學(xué)時(shí)為32學(xué)時(shí)左右。而開發(fā)具有一定規(guī)模的項(xiàng)目即使對于一個(gè)軟件公司來說，都要以年和月為單位來計(jì)劃開發(fā)時(shí)間。顯然制定的實(shí)踐教學(xué)的學(xué)時(shí)是不夠的。面對這種情況，許多教師在實(shí)踐環(huán)節(jié)只能選取軟件開發(fā)過程中的一部分內(nèi)容進(jìn)行實(shí)踐，這樣做則破壞了實(shí)踐教學(xué)的完整性。

3.考核方式的問題。多數(shù)實(shí)踐教學(xué)是在實(shí)踐環(huán)節(jié)結(jié)束后以答辯和提交報(bào)告的形式來進(jìn)行考核。這種方式應(yīng)用在軟件工程實(shí)踐環(huán)節(jié)中會(huì)出現(xiàn)問題，由于高等教育從精英教育轉(zhuǎn)變?yōu)榇蟊娊逃?，班級學(xué)生人數(shù)較多，指導(dǎo)教師很難隨時(shí)掌握所有學(xué)生的設(shè)計(jì)情況，就會(huì)發(fā)生各階段出現(xiàn)的錯(cuò)誤得不到及時(shí)糾正，從而造成錯(cuò)誤的積累和放大，到最后想要彌補(bǔ)和改正都極為困難。

二、研究思路

針對以上問題，課題組主要對實(shí)踐教學(xué)的課程安排、開發(fā)方法以及考核方式進(jìn)行了改革與研究，具體改革的方法如下:

(一)采用分散式實(shí)踐教學(xué)課程設(shè)置

為了保證軟件工程課程實(shí)踐訓(xùn)練的系統(tǒng)性和完整性，加強(qiáng)理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的銜接。課程組采取了獨(dú)立設(shè)置實(shí)踐課程，拉長實(shí)踐教學(xué)周期的方法。具體的做法是:取消原來分散在軟件工程課程中的實(shí)驗(yàn)課時(shí)，獨(dú)立設(shè)置32學(xué)時(shí)的軟件工程集中實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，實(shí)踐教學(xué)周數(shù)為8周，每周4學(xué)時(shí)。表1是具體的時(shí)間及內(nèi)容安排，要注意的是這個(gè)內(nèi)容安排包含了軟件設(shè)計(jì)開發(fā)過程的各個(gè)階段，其中軟件項(xiàng)目管理是貫穿整個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)的，但各個(gè)階段不是按照傳統(tǒng)的瀑布模型嚴(yán)格地分階段執(zhí)行，可以根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整。

表1 實(shí)踐教學(xué)的時(shí)間及內(nèi)容安排表

采用分散式的實(shí)踐教學(xué)方式是由軟件工程實(shí)踐教學(xué)的特點(diǎn)決定的。對于分析問題的能力和工程化軟件開發(fā)意識(shí)較弱的學(xué)生來說，對于軟件項(xiàng)目進(jìn)行的分析與設(shè)計(jì)，隨著研究的深入，往往需要多次反復(fù)修改，在較短時(shí)間內(nèi)倉促完成的成果會(huì)有諸多的問題。分散式實(shí)踐環(huán)節(jié)與理論課程采用了類似的教學(xué)進(jìn)度，上課時(shí)間主要是進(jìn)行教師指導(dǎo)、研究討論和分階段答辯。課下學(xué)生有更多的時(shí)間去理解、思考、分析和設(shè)計(jì)。

這種分散式實(shí)踐教學(xué)與其他教學(xué)區(qū)別是:不同于理論課程的教學(xué)，在上課時(shí)間不會(huì)對理論進(jìn)行大量講解;不同于課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，分散式實(shí)踐在時(shí)間的安排上要在《軟件工程》課程結(jié)束以后，不屬于課內(nèi)實(shí)驗(yàn);不同于課程設(shè)計(jì)，課程設(shè)計(jì)一般都是集中在一兩周進(jìn)行;不同于畢業(yè)設(shè)計(jì)，畢業(yè)設(shè)計(jì)側(cè)重結(jié)果，分散式實(shí)踐側(cè)重過程。

(二)采用敏捷開發(fā)方法進(jìn)行軟件開發(fā)

即使采用分散式實(shí)踐教學(xué)，但是利用傳統(tǒng)的方法去開發(fā)項(xiàng)目在時(shí)間上仍然不足，這就需要采用新的開發(fā)方法。敏捷開發(fā)方法是近些年被重視和研究的軟件開發(fā)方法，敏捷開發(fā)方法具有特點(diǎn)是:以人為核心、循環(huán)迭代、響應(yīng)變化等等，主要著眼于能高質(zhì)量地快速交付讓客戶滿意的軟件。將敏捷開發(fā)方法應(yīng)用于軟件工程課程的實(shí)踐教學(xué)過程中，能夠克服傳統(tǒng)教學(xué)方法的一些缺陷［5］。與傳統(tǒng)的軟件開發(fā)相比，敏捷開發(fā)注重靈活性，簡單、快速，適合于對時(shí)間要求嚴(yán)格的項(xiàng)目，采用敏捷開發(fā)方法學(xué)生能夠在較短的時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)。同時(shí)，敏捷開發(fā)方法與其他的開發(fā)方法在原理和過程上是相同的，這就保證了實(shí)踐教學(xué)的完整型和全面性，學(xué)生將來即使采用其他的開發(fā)方法也不會(huì)出現(xiàn)障礙。這些年，敏捷開發(fā)方法被很多軟件開發(fā)公司廣泛使用，掌握了敏捷開發(fā)方法，有利于學(xué)生畢業(yè)后求職和快速勝任工作。

敏捷軟件開發(fā)方法包含了5個(gè)價(jià)值觀和一系列的原則。但是在實(shí)踐教學(xué)中不是所有內(nèi)容的都要采用，需要進(jìn)行剪裁，找到適合的開發(fā)模式。有些理論和經(jīng)驗(yàn)對于處在學(xué)習(xí)階段的學(xué)生并不適用，只有在工作中經(jīng)過一段時(shí)間的鍛煉，才能夠真正體會(huì)。學(xué)生階段，主要就是讓學(xué)生掌握理論、方法和技術(shù)，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的溝通、簡單、反饋、勇氣和謙遜的價(jià)值觀。要注意的是:采用敏捷開發(fā)方法，表1中列出實(shí)踐內(nèi)容的各個(gè)階段并不是嚴(yán)格區(qū)分的，存在循環(huán)迭代。

(三)分階段性答辯作為主要考核方式

為了嚴(yán)格保證質(zhì)量，一般工程項(xiàng)目都會(huì)進(jìn)行階段性驗(yàn)收。由于軟件項(xiàng)目的分析與設(shè)計(jì)需要進(jìn)行階段評審，在實(shí)踐教學(xué)中，采用分階段答辯就是一個(gè)合適的考核方式。在項(xiàng)目開發(fā)的每個(gè)階段都讓學(xué)生對本組的設(shè)計(jì)成果進(jìn)行介紹講解，同時(shí)回答教師和其他小組同學(xué)的提問，這與畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯在形式上相似。采用分階段答辯可以及時(shí)糾正學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤和偏差，避免問題的積累和擴(kuò)大。

學(xué)生的最后成績主要是根據(jù)平時(shí)表現(xiàn)、答辯表現(xiàn)、提問情況和團(tuán)隊(duì)分?jǐn)?shù)四個(gè)方面進(jìn)行綜合打分。不同階段答辯的同學(xué)不能相同，這就要求組內(nèi)所有的同學(xué)都要共同努力，只有團(tuán)隊(duì)取得較高分?jǐn)?shù)才能保證個(gè)人的成績。分階段的項(xiàng)目答辯不但能檢查項(xiàng)目的進(jìn)展情況，而且能為更多的學(xué)生提供展示自我的機(jī)會(huì)，提高學(xué)生的表達(dá)能力和反應(yīng)能力，培養(yǎng)了學(xué)生的自信心，也為將來的畢業(yè)答辯打下良好的基礎(chǔ)。

在此過程中，不僅要看學(xué)生設(shè)計(jì)的結(jié)果和解決方案正確與否，還要看學(xué)生是否認(rèn)真地思考了問題。因?yàn)橐粋€(gè)軟件項(xiàng)目常有多種解決方案，看學(xué)生是沿用以前的方案，還是經(jīng)過思考采用新的方案。即使新的方案有缺點(diǎn)和不足，也會(huì)給出較好的成績，鼓勵(lì)學(xué)生去思考創(chuàng)新。

三、改革成效

通過將改革后三個(gè)學(xué)年的學(xué)生學(xué)習(xí)情況與改革前的情況進(jìn)行對比研究，發(fā)現(xiàn)兩種培養(yǎng)模式在期末考試中客觀題的解答上相差不大，但是主觀題目的解答上，改革后的學(xué)生分?jǐn)?shù)明顯提高。許多學(xué)生在經(jīng)歷改革實(shí)踐后發(fā)生很大變化，從被動(dòng)學(xué)習(xí)到主動(dòng)學(xué)習(xí)，從不愿在同學(xué)面前講話到積極表達(dá)自己的看法，學(xué)生對軟件工程產(chǎn)生了濃厚的興趣，能夠深入思考和創(chuàng)新。教師與學(xué)生之間的溝通也大大增加。

從畢業(yè)生求職的情況來看，教學(xué)改革后畢業(yè)生在面試環(huán)節(jié)獲得的評價(jià)很好，簽約率也明顯提高。改革后的第一屆畢業(yè)生就取得很好的成績，2011年國內(nèi)某知名企業(yè)在吉林省招收了計(jì)算機(jī)專業(yè)6名學(xué)生，其中4名為其他院校的研究生，2名為我院的本科學(xué)生，公司報(bào)到后被安排在研發(fā)部門工作。

四、結(jié)語

本文為教研項(xiàng)目“基于敏捷開發(fā)方法的軟件工程實(shí)踐教學(xué)的改革與研究”的研究成果，在軟件開發(fā)方法采用敏捷開發(fā)的基礎(chǔ)上，又研究出了分散式實(shí)踐教學(xué)的課程設(shè)置方式和分階段答辯的考核方式，其中首次采用的分散式實(shí)踐教學(xué)方式，在軟件工程課程實(shí)踐教學(xué)中實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新，并取得了良好的效果。通過改革和研究有效地解決了軟件工程實(shí)踐教學(xué)中的難題，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

［1］畢忠勤，單美靜.基于CDIO的軟件工程專業(yè)培養(yǎng)體系建設(shè)［J］.計(jì)算機(jī)教育，2013(8):23-26.

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