“工作坊”在軟件工程本科課程教學(xué)的研討

石春　陳煥東　梁平元　何書前

摘要：軟件工程專業(yè)課程強(qiáng)調(diào)理論和實踐緊密結(jié)合的特性，如何在教學(xué)過程中加強(qiáng)實踐教學(xué)活動是難題。針對偏重理論和偏重實踐的不同專業(yè)課程，從團(tuán)隊組建、問題解決方式、溝通技巧和學(xué)生認(rèn)知體系建立等方面進(jìn)行分析和探討，提出一些可行的專業(yè)課程“工作坊”實踐教學(xué)設(shè)計方案。經(jīng)實際教學(xué)過程檢驗，達(dá)到比較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：工作坊；教學(xué)改革；軟件工程；實踐教學(xué)

中圖分類號：G40 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）07-1427-03

大學(xué)課堂是高校教學(xué)活動、學(xué)生學(xué)習(xí)的重要場所，是大學(xué)生獲取知識的主要途徑。課堂教學(xué)的好壞直接影響課程效益，最終影響到人才培養(yǎng)質(zhì)量，同時也體現(xiàn)了高等教育的辦學(xué)理念。根據(jù)教學(xué)活動圍繞的中心，可以將課堂教學(xué)分為“教師中心式”和“學(xué)生中心式”兩種類型[1]。在以教師為中心的課堂教學(xué)活動中，教師是課堂的焦點，在整個教學(xué)過程中起到主導(dǎo)地位；教師一般采用強(qiáng)制性的教導(dǎo)方法，將知識與技能傳授給學(xué)生，基本是單向廣播模式。以學(xué)生為中心的課堂教學(xué)活動中，往往學(xué)生處于教學(xué)活動的中心，教師以平等的身份與學(xué)生進(jìn)行互動；教學(xué)過程強(qiáng)調(diào)了學(xué)生的主動學(xué)習(xí)以及對學(xué)習(xí)主題的深層理解；此時，教師通常扮演咨詢者、輔導(dǎo)者和學(xué)習(xí)動機(jī)激發(fā)者的角色?，F(xiàn)代教學(xué)活動通常強(qiáng)調(diào)師生之間的互動，從而在課堂教學(xué)活動中更有效地進(jìn)行知識傳授，在此過程中，教師需要以一種好的方式和態(tài)度輔助學(xué)生建立自己的認(rèn)知體系。因此，在課堂教學(xué)活動中，教師的“教”和學(xué)生的“學(xué)”是不可分割的重要部分，如何以一種好的教學(xué)方式調(diào)動學(xué)生的積極性是完成一堂優(yōu)質(zhì)課堂教學(xué)的關(guān)鍵。

軟件工程本科專業(yè)的特色主要體現(xiàn)在：實踐性、工程性、系統(tǒng)性、綜合性和復(fù)合型，注重學(xué)生的數(shù)理邏輯基礎(chǔ)、工程實踐能力、軟件作品與溝通技巧等核心能力培養(yǎng)。在本科學(xué)習(xí)階段，由于受到計算機(jī)學(xué)科的迅速發(fā)展和相關(guān)領(lǐng)域知識不熟悉的雙重困擾，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動性受到約束。同時，學(xué)生通常沒有建立自己的認(rèn)知體系，程序設(shè)計的經(jīng)驗嚴(yán)重不足，這些都約束了學(xué)生的動手能力和口頭表達(dá)能力，很明顯的表現(xiàn)在于課堂教學(xué)過程中不活躍，和教師的互動積極性不高，甚至出現(xiàn)課堂上的消極沉默現(xiàn)象[2][3][4]。

結(jié)合“工作坊”實踐教學(xué)模式和軟件工程專業(yè)課程要求，通過對課堂教學(xué)活動進(jìn)行思考、探索和設(shè)計，在有限的課堂教學(xué)中加強(qiáng)對學(xué)生的引導(dǎo)，可以明顯增強(qiáng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性，提高口頭表達(dá)能力和溝通技巧，并進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的程序思維能力和團(tuán)隊合作精神。

1 “工作坊”實踐教學(xué)

“工作坊”，也稱為專題研習(xí)工作坊，起源于歐洲的Bauhaus學(xué)院，發(fā)展至今逐漸演變?yōu)橐环N實踐教學(xué)模式。Bauhaus學(xué)院提倡的教育理念是“技術(shù)與藝術(shù)并重”，學(xué)習(xí)過程有如“工廠學(xué)徒制”，學(xué)生身份是“學(xué)徒工”。在教學(xué)過程中，擔(dān)任藝術(shù)形式課程的教師稱為“形式導(dǎo)師”，教授其理論課程，并引導(dǎo)學(xué)生專業(yè)的發(fā)展；而擔(dān)任技術(shù)、手工藝制作課程的教師稱為“工作室?guī)煾怠?，?fù)責(zé)輔導(dǎo)指導(dǎo)其實踐教學(xué)。Bauhaus學(xué)院所形成的教學(xué)方式，形成了教學(xué)、研究、實踐三位一體的現(xiàn)代設(shè)計教育模式：教學(xué)為研究和實踐服務(wù)；研究為教學(xué)和實踐提供理論指導(dǎo)；實踐為教學(xué)和研究提供驗證。工作坊教學(xué)模式所創(chuàng)建的知識與技術(shù)并重，理論與實踐同步的方式，為學(xué)生提供一個能夠?qū)⑵渌鶎W(xué)理論知識進(jìn)行融會貫通的全過程。

“工作坊”實踐教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，關(guān)注學(xué)生的需要、內(nèi)在動機(jī)，并充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，注重培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)和解決問題以及知識和技能的應(yīng)用能力；同時，該教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)以多元化的方式來分享和呈現(xiàn)理論聯(lián)系實際的成果，是一種既注重過程又重視結(jié)果的學(xué)習(xí)方式。一般而言，“工作坊”實踐教學(xué)模式是在一名核心的主講人引導(dǎo)下，多個小團(tuán)體通過活動、討論、短講等多種方式，共同探討某個話題?！肮ぷ鞣弧睂嵺`教學(xué)模式的本質(zhì)是促進(jìn)學(xué)生“從做中學(xué)”，符合“實踐-認(rèn)識-再實踐”的認(rèn)識規(guī)律，作為一種教學(xué)途徑，能促進(jìn)教師和學(xué)生之間的互動，增強(qiáng)學(xué)生在課堂教學(xué)中的參與積極性[5]。

2 軟件工程專業(yè)課程“工作坊”實踐教學(xué)設(shè)計

針對軟件工程本科專業(yè)課程，從偏重理論教學(xué)到偏重實驗教學(xué)的角度，選擇“算法設(shè)計與分析”、“Oracle數(shù)據(jù)庫”和“軟件設(shè)計模式”課程，從“工作坊”教學(xué)模式的團(tuán)隊構(gòu)建方式和相應(yīng)教學(xué)方法進(jìn)行了一系列的思考、探索和設(shè)計。

2.1 “算法設(shè)計與分析”課程“工作坊”實踐教學(xué)設(shè)計

“算法設(shè)計與分析”[6]課程是計算機(jī)和軟件工程專業(yè)的重要專業(yè)課，介紹軟件開發(fā)中的典型非數(shù)值計算問題的解法，要求學(xué)生掌握算法的基本原理思想、方法與技術(shù)。如何在有限的教學(xué)時間內(nèi)讓學(xué)生掌握算法的特點以及算法之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性是教學(xué)重點。以背包問題和0-1背包問題[7]為例，探討“工作坊”實踐教學(xué)設(shè)計的具體內(nèi)容。

背包問題和0-1背包問題要求學(xué)生區(qū)分二者算法差別以及在程序設(shè)計上的約束。因此，可以確定核心知識點：1）背包問題和0-1背包問題的異同，以及問題轉(zhuǎn)換條件；2）二個問題在程序設(shè)計上的差異和轉(zhuǎn)變。在教學(xué)過程中，要求學(xué)生以團(tuán)隊方式圍繞核心知識點準(zhǔn)備材料并在課堂上進(jìn)行講解。具體教學(xué)過程如下：

首先，組織學(xué)習(xí)小團(tuán)隊。采用學(xué)生自愿組合的方式，約束每組4到5個人，有組長和發(fā)言人各一人，要求組長和發(fā)言人不能是同一個人。要求組長負(fù)責(zé)任務(wù)的分工等事務(wù)工作，而發(fā)言人需要匯總材料，準(zhǔn)備內(nèi)容講解的邏輯順序。團(tuán)隊分工的目的一方面是鍛煉學(xué)生的合作精神，另一方面是減輕新內(nèi)容備課的壓力；

其次，多組準(zhǔn)備同一個專題。讓2到3組針對同一個專題組織材料并進(jìn)行講解。雖然知識點會類似，但是，不同的團(tuán)隊組織材料的側(cè)重點會稍有差異，表達(dá)方式也會有不同。采用這種方式，一方面可以讓更多學(xué)生有機(jī)會鍛煉組織能力、口頭表達(dá)能力和邏輯思維能力；另一方面，不同團(tuán)隊講解的內(nèi)容差異性會讓學(xué)生進(jìn)一步加深對問題的全面理解；

最后，教師點評。這也是關(guān)鍵的教學(xué)環(huán)節(jié)，教師需要對學(xué)生的材料準(zhǔn)備和課堂講解情況進(jìn)行總結(jié)?？偨Y(jié)內(nèi)容一方面需要覆蓋知識點的完整性，另一方面也要對每組講解問題的方式進(jìn)行有限的點評，更多要讓學(xué)生參與進(jìn)行評判。教師點評的目的是引導(dǎo)學(xué)生合理正確的分析和解決問題。

由于合理運用了“工作坊”模式，取得比較理想的課堂教學(xué)效果。比如，經(jīng)過學(xué)生團(tuán)隊之間激烈的討論，認(rèn)為回溯法解決0-1背包問題的程序是錯誤的。因為該程序采用分割物品來計算背包容積的上限，這種計算方式混淆了背包問題的算法程序。相比較教師講解的方式，正是由于學(xué)生的積極參與和探討，才會使得學(xué)生進(jìn)一步加深對算法和程序設(shè)計實現(xiàn)方面更好的理解，也增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和良好的團(tuán)隊合作精神。

在采用工作坊實踐教學(xué)活動中，團(tuán)隊人數(shù)以及同一專題討論組的數(shù)量不能太多。團(tuán)隊人數(shù)太多，部分同學(xué)會完全依賴其他同學(xué)而不參與相關(guān)專題的討論；針對相同的問題，一般安排2到3個團(tuán)隊討論比較適宜，從而可以在一節(jié)課的時間內(nèi)完成全部介紹、討論和點評工作。

2.2 “Oracle數(shù)據(jù)庫”課程“工作坊”實踐教學(xué)設(shè)計

“Oracle數(shù)據(jù)庫”是軟件工程開設(shè)的專業(yè)課程，SQL語言的運用是該課程的一個重點。在教學(xué)過程中設(shè)計兩個任務(wù)：1）編寫SQL程序讀取文本文件中的數(shù)據(jù)信息并寫入數(shù)據(jù)庫相應(yīng)表格中，主要強(qiáng)化學(xué)生對于SQL語句，以及函數(shù)、過程和觸發(fā)器等內(nèi)容的熟練掌握程度；2）撰寫實驗報告，要求具備系統(tǒng)開發(fā)的需求分析、程序分析設(shè)計、實現(xiàn)和結(jié)果顯示等內(nèi)容。

根據(jù)教學(xué)計劃進(jìn)度安排，完成實驗和撰寫報告的時間約為一周（課堂教學(xué)課時是10節(jié)課）。在此時間內(nèi)，學(xué)生需要熟悉軟件環(huán)境、完成SQL程序編寫并撰寫格式規(guī)范符合要求的實驗報告，具有一定的難度。因此，在教學(xué)過程中，對“工作坊”實踐教學(xué)模式進(jìn)行了有針對性的設(shè)計，具體內(nèi)容如下：

首先，組織小團(tuán)隊。采用學(xué)生自主組隊的方式，不約束團(tuán)隊成員人數(shù)，最終團(tuán)隊成員人數(shù)最少的有4個人，最多的有9個人。由于對匯報方式?jīng)]有特定要求，每組只設(shè)置組長一人，方便教師了解團(tuán)隊分工合作的情況以及任務(wù)完成情況；

其次，問題解決。在實踐教學(xué)過程中，對于學(xué)生提出的相關(guān)問題，教師并不直接給出答案，而是指導(dǎo)學(xué)生如何通過網(wǎng)絡(luò)查找相應(yīng)的解決方案，并要求以團(tuán)隊內(nèi)部互相討論的方式確定最終可行的方案。針對具體問題，鼓勵團(tuán)隊成員課后繼續(xù)完善解決方案；

然后，過程檢查。通過和不同團(tuán)隊的交流，教師需要了解每組具體實施情況，挑選在實現(xiàn)內(nèi)容上有特色的團(tuán)隊，不定期安排團(tuán)隊成員進(jìn)行課堂講解，介紹其團(tuán)隊分工、實現(xiàn)程序過程和撰寫報告的思路，并展示相關(guān)的成果信息。比如，針對讀取文本文件和解析數(shù)據(jù)信息這兩個功能方面，安排學(xué)生介紹團(tuán)隊討論確定的程序?qū)崿F(xiàn)內(nèi)容，并演示初步達(dá)到的效果等；

最后，教師點評。教師一方面需要總結(jié)學(xué)生的實現(xiàn)情況，進(jìn)一步明確實驗內(nèi)容和要求；另一方面，教師需要結(jié)合軟件工程發(fā)展要求，建議學(xué)生今后繼續(xù)努力的方向。

綜合課程教學(xué)完成情況，學(xué)生分組形成團(tuán)隊的方式對實踐教學(xué)活動提供一定的借鑒意義。組建團(tuán)隊需要考慮具體的任務(wù)難度和組長領(lǐng)導(dǎo)能力。當(dāng)任務(wù)不是特別重的情況下，每個團(tuán)隊的人數(shù)不能太多。在此次實踐教學(xué)活動中，人數(shù)較少的團(tuán)隊（比如，4個人組成的團(tuán)隊）組織能力比較強(qiáng)，編寫程序和撰寫文檔分工都比較明確，合作效果比較好。而部分人數(shù)較多的團(tuán)隊（9個人組成的團(tuán)隊），組長曾抱怨說，什么都是一個人做，其他同學(xué)根本不參與。針對這種情況，教師需要及時了解團(tuán)隊在教學(xué)活動中的反饋信息，當(dāng)出現(xiàn)人員配合程度不高的情況，應(yīng)該解散該團(tuán)隊，重新組隊完成任務(wù)。

在實踐教學(xué)活動中，針對具體問題，教師可以指導(dǎo)學(xué)生掌握解決問題的方法，然后，通過學(xué)生演示的方式有效推廣具體問題的解決方案。該方式一方面可以加強(qiáng)學(xué)生良好的溝通和交流技巧，培養(yǎng)團(tuán)隊精神；另一方面也能極大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，促使學(xué)生能快速掌握相關(guān)知識內(nèi)容。

2.3 “軟件設(shè)計模式”課程“工作坊”實踐教學(xué)設(shè)計

隨著對軟件人才要求的提高，本科教學(xué)階段開設(shè)“軟件設(shè)計模式”課程已經(jīng)是趨勢[8]?！败浖O(shè)計模式”課程內(nèi)容具有高度的抽象性，即使是計算機(jī)或軟件工程專業(yè)的高年級本科學(xué)生，由于缺乏相應(yīng)的項目編程經(jīng)驗，也沒有積累相應(yīng)的代碼數(shù)量，對于課程內(nèi)容的接受也是一個很困難的過程。在課堂講解過程中，即使采用了生動的案例，教師一旦開始對象構(gòu)成和類結(jié)構(gòu)的理論分析，大部分學(xué)生就已經(jīng)不在學(xué)習(xí)狀態(tài)中。學(xué)生提意見說，模式內(nèi)容太抽象，很難理解。針對這種情況，對該課程進(jìn)行“工作坊”實踐教學(xué)設(shè)計，教師調(diào)整了相應(yīng)的教學(xué)方案和授課方式，具體如下：

首先，知識引導(dǎo)。介紹面向?qū)ο蟮幕緝?nèi)容，并深入對軟件設(shè)計原則進(jìn)行講解。因為這部分內(nèi)容和高級語言程序設(shè)計課程結(jié)合的比較緊密，學(xué)生接受程度還是比較好的；

其次，建立概念。對于具體的軟件設(shè)計模式，教師介紹一些特點和運用場景，通過解釋相應(yīng)的類結(jié)構(gòu)關(guān)系，讓學(xué)生初步建立相應(yīng)的概念模型；

然后，強(qiáng)化運用。提供計算機(jī)專業(yè)的畢業(yè)論文題目，讓學(xué)生選擇比較熟悉的題目，針對部分模塊進(jìn)行程序的分析和設(shè)計，并完成設(shè)計模式實驗報告。該實驗報告作為課程分?jǐn)?shù)的主要依據(jù)，要求學(xué)生構(gòu)造出相應(yīng)的類結(jié)構(gòu)圖，并說明使用的設(shè)計原則和設(shè)計模式；

最后，學(xué)生講解和教師點評。通過了解學(xué)生的實驗情況，教師選擇適當(dāng)?shù)膶嶒瀳蟾?，讓學(xué)生進(jìn)行設(shè)計過程和思路的講解。教師則對講解內(nèi)容進(jìn)行合理引導(dǎo)，對學(xué)生構(gòu)建的設(shè)計模式進(jìn)行分析，從而可以讓學(xué)生深入掌握設(shè)計原則和設(shè)計模式的運用和構(gòu)建過程。

綜合課程實踐教學(xué)過程，通過讓學(xué)生先思考，然后再引導(dǎo)學(xué)生的方式，提高了學(xué)生對授課內(nèi)容的關(guān)注度，也加深了對設(shè)計模式中對象構(gòu)建和類結(jié)構(gòu)模型的理解。單純采用案例教學(xué)的效果并不是很理想，可能存在的原因之一是所選擇的案例和學(xué)生自身的關(guān)聯(lián)性不高，學(xué)生的關(guān)注度不會長久集中；原因之二是案例內(nèi)容過于狹窄，學(xué)生幾乎不需要思考就知道怎么劃分相應(yīng)的對象并構(gòu)建類結(jié)構(gòu)，從而降低了學(xué)習(xí)的興趣。

“工作坊”課堂實踐教學(xué)并不是一成不變，而是需要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和不同學(xué)生的接受情況進(jìn)行調(diào)整和設(shè)計。即使同一門課程，學(xué)生接受能力不同，實際教學(xué)方式還是需要進(jìn)行相應(yīng)地調(diào)整和設(shè)計優(yōu)化。在學(xué)生進(jìn)行課程講解的過程中，也是教師學(xué)習(xí)的過程。通過觀察學(xué)生準(zhǔn)備的材料、課件風(fēng)格以及知識點的表達(dá)方式，教師可以在一定程度上了解學(xué)生對類似問題的掌握程度，也對學(xué)生接受方式有一定了解，從而在后續(xù)的備課中更有側(cè)重點。同時，采用多個小組討論同一問題，從學(xué)生關(guān)注的側(cè)重點和表達(dá)的理論深度，教師也可以了解學(xué)生的自學(xué)能力和對相關(guān)知識點的熟悉程度，可以更全面了解學(xué)生的整體素質(zhì)。通過“工作坊”教學(xué)活動中獲取的學(xué)生反饋信息是調(diào)整相應(yīng)教學(xué)方案的重要依據(jù)，也是檢驗教師課堂實踐教學(xué)活動的標(biāo)準(zhǔn)之一。

3 結(jié)束語

郭沫若說：“教學(xué)的目的是培養(yǎng)學(xué)生自己學(xué)習(xí)，自己研究，用自己的頭腦來想，用自己的眼睛看，用自己的手來做這種精神?！?/p>

為了提高學(xué)生參與教學(xué)活動的積極性，也為了更好進(jìn)行實踐教學(xué)，針對軟件工程專業(yè)課程的特點，分析探討了“工作坊”實踐教學(xué)模式，提出一些可行的專業(yè)課程“工作坊”實踐教學(xué)設(shè)計方案。設(shè)計方案分析了學(xué)習(xí)團(tuán)隊的構(gòu)建以及運用于團(tuán)隊精神的培養(yǎng)，其中成員人數(shù)和組長領(lǐng)導(dǎo)能力是組建團(tuán)隊需要考慮的因素；引導(dǎo)建立學(xué)生掌握解決問題的方法并討論確定解決方案的方式，鍛煉學(xué)生邏輯思維能力，提高溝通技巧；采用讓學(xué)生先思考和練習(xí)，教師再引導(dǎo)的方式來加強(qiáng)學(xué)生對知識點的理解和掌握，可以有效培養(yǎng)和建立學(xué)生自己的認(rèn)知體系；通過多個學(xué)習(xí)團(tuán)隊討論同一個專題的方式，教師了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并依據(jù)反饋信息調(diào)整相應(yīng)的教學(xué)設(shè)計方案。教學(xué)效果表明，良好的“工作坊”實踐教學(xué)設(shè)計方案可以有效培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性的思維和良好的口頭表達(dá)能力，在增強(qiáng)團(tuán)隊合作精神的同時也進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生的觀察、分析和解決問題的能力。

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