基于實踐教學(xué)平臺的軟件工程課程教學(xué)改革研究

穆海倫　田曉

摘要：分析目前軟件工程課程實踐教學(xué)中存在的問題，提出以課程實踐教學(xué)平臺為基礎(chǔ)的教學(xué)改革方案，闡述實踐教學(xué)平臺主要包括案例學(xué)習(xí)、案例模擬訓(xùn)練、項目實踐、角色扮演、學(xué)習(xí)空間、知識庫等多個方面內(nèi)容，從學(xué)習(xí)、訓(xùn)練、實踐、總結(jié)及積累等方面加強(qiáng)學(xué)生軟件工程實踐能力的培養(yǎng)，使其盡快獲得工程技術(shù)經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：軟件工程；實踐教學(xué)平臺；角色扮演；學(xué)習(xí)空間；知識庫

1、高校軟件工程課程實踐教學(xué)現(xiàn)狀

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，軟件產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中越來越起到了舉足輕重的作用。高校作為社會所需人才的培養(yǎng)基地，有責(zé)任和義務(wù)培養(yǎng)和提供掌握軟件開發(fā)方法和具有實踐技能的軟件人才，以更好地促進(jìn)軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。為此，很多高校開設(shè)了軟件工程課程，以讓學(xué)生從工程化的角度認(rèn)識軟件開發(fā)和維護(hù)，工程化的概念、原理、技術(shù)和方法必須通過實踐才能真正理解和把握。但是，目前的軟件工程課程教學(xué)存在著“重理論、輕實踐”的現(xiàn)象，且傳統(tǒng)的授課模式也不利于開展實踐教學(xué)。下面將對目前高校軟件工程課程實踐教學(xué)中存在的困難和問題進(jìn)行分析。

1.1 傳統(tǒng)的課程結(jié)構(gòu)設(shè)置，不利于開展實踐教學(xué)

目前，高校的軟件工程課程結(jié)構(gòu)基本上是采用理論課+上機(jī)課的形式，總學(xué)時為48學(xué)時，其中，理論課36學(xué)時，上機(jī)課12學(xué)時。這樣的課程結(jié)構(gòu)設(shè)置凸顯了以教師講授為主、實踐教學(xué)為輔的特點，學(xué)生的實踐訓(xùn)練基本以課下為主。

1.2 教學(xué)案例過于“文檔化”，學(xué)生無法了解過程細(xì)節(jié)

在軟件工程課程的教學(xué)中，教師一般都會從教材或其他資料上引入一些軟件開發(fā)的案例，但是，這些案例一般都是直接給出了結(jié)果，卻沒有對過程進(jìn)行詳細(xì)的描述。例如，在講授需求分析時，可能案例中直接給出的是需求分析的結(jié)果——《需求規(guī)格說明書》，其中描述了功能需求、性能需求、接口需求、安全性需求等，并構(gòu)建了相應(yīng)的分析模型，但是卻沒有給出需求分析的過程描述，即這些功能、性能等的需求是如何分析出來的，模型是如何一步一步建立起來的等。再如，在講授系統(tǒng)設(shè)計時，案例中可能直接給出了數(shù)據(jù)庫設(shè)計的結(jié)果，其中包括數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)、視圖等，但是卻沒有詳細(xì)的描述數(shù)據(jù)庫設(shè)計的過程，即如何建立數(shù)據(jù)庫設(shè)計模型，如何設(shè)計相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫表，數(shù)據(jù)庫表中的字段以及字段的類型、約束等是如何得到的等。這些案例只有結(jié)果描述，類似于企業(yè)里開發(fā)所用的文檔，學(xué)生僅僅通過這些“文檔化”的案例，是無法真正掌握軟件開發(fā)的細(xì)節(jié)的，而導(dǎo)致的結(jié)果是——學(xué)生看看都會，聽聽都明白，動起手來卻是滿腦子空白。

1.3 缺乏有效的實踐教學(xué)環(huán)境。無法做到“學(xué)”“練”和“指導(dǎo)”的全過程互動

目前的軟件工程課程實踐教學(xué)主要采用學(xué)生課下完成實踐作業(yè)的形式，學(xué)生在學(xué)習(xí)“紙質(zhì)的”和“靜態(tài)的”理論知識和案例的基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)實踐，這樣的實踐教學(xué)過于簡單，缺乏環(huán)境的支持，無法做到“學(xué)”“練”和“指導(dǎo)”的全過程互動，不利于真正提高學(xué)生的實踐能力。

（1）學(xué)生只能被動地學(xué)習(xí)和接受案例，但是卻不能提出自己的見解，更不能將其與其他學(xué)生來分享。

（2）學(xué)生無法對案例細(xì)節(jié)和過程進(jìn)行“拆解”，并對某部分過程和細(xì)節(jié)進(jìn)行模擬訓(xùn)練，更無法對模擬的結(jié)果進(jìn)行動態(tài)的對照，發(fā)現(xiàn)自身理解的偏差和問題，從而加深對案例的理解和掌握，不至于讓案例學(xué)習(xí)“流于表面”。

（3）學(xué)生無法通過實踐環(huán)境，動態(tài)創(chuàng)建軟件開發(fā)項目，并將項目開發(fā)的過程細(xì)節(jié)和結(jié)果與其他學(xué)生進(jìn)行分享，甚至讓其他的學(xué)生動態(tài)參與其中，也無法讓教師對實踐項目進(jìn)行全程指導(dǎo)。

（4）學(xué)生沒有自己的學(xué)習(xí)空間，無法將課程學(xué)習(xí)和實踐中的心得、體會等進(jìn)行記錄，也無法將一些好的技術(shù)、方法等資料與其他學(xué)生進(jìn)行分享。

（5）案例的更新缺乏一種動態(tài)的機(jī)制，只能依賴教師去收集，無論是數(shù)量，還是真實性、貼切度，都無法滿足實踐教學(xué)的要求。

2、具體改革實施方案

經(jīng)過上文的分析，我們發(fā)現(xiàn)目前的軟件工程課程實踐教學(xué)存在課程設(shè)置不合理、缺乏能夠被學(xué)生深入學(xué)習(xí)和理解的實際案例、缺乏能夠支持“學(xué)”“練”和“指導(dǎo)”全過程互動的實踐教學(xué)環(huán)境等問題。為此，我們提出了基于實踐教學(xué)平臺的軟件工程課程實踐教學(xué)改革方案，主要從課程結(jié)構(gòu)設(shè)置和實踐教學(xué)平臺的使用兩個方面人手，加強(qiáng)學(xué)生的實踐訓(xùn)練，并以實踐教學(xué)平臺為支撐，讓學(xué)生切實提高實踐能力。下面將對具體的改革方案進(jìn)行論述。

2.1 以課程實訓(xùn)代替上機(jī)課，加強(qiáng)實踐教學(xué)

我們以課程實訓(xùn)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的上機(jī)課，將總學(xué)時數(shù)由48學(xué)時調(diào)整為64學(xué)時，其中，理論課設(shè)置為32學(xué)時，實訓(xùn)課設(shè)置為32學(xué)時。課程實訓(xùn)是在教師的指導(dǎo)下，由學(xué)生自己完成一個完整的軟件開發(fā)實踐課題，具體的課程內(nèi)容如下。

（1）課題確定：由學(xué)生自己根據(jù)日常生活和學(xué)習(xí)中所接觸或熟悉的軟件來命題，如學(xué)生管理系統(tǒng)、圖書館管理系統(tǒng)、選課系統(tǒng)、宿舍管理系統(tǒng)等，也可以由教師結(jié)合教學(xué)、科研的實際情況設(shè)置多個課題供學(xué)生選擇，要求課題的規(guī)模大小適中，有一定難度，但經(jīng)過努力可以較好地完成。

（2）組織形式：課題以小組的形式來進(jìn)行組織，包括一位組長和3～4位組員，對于系統(tǒng)中的部分開發(fā)工作也可以采用“外包”的形式，即由組外的其他學(xué)生來幫助完成。

（3）教學(xué)安排：實訓(xùn)課每周安排2學(xué)時，每一位組長在課上介紹本組項目的進(jìn)展情況和碰到的問題等，其他項目組的學(xué)生可以就項目的某些部分提出疑問，教師可以對項目的實施進(jìn)行指導(dǎo)，也可以引導(dǎo)學(xué)生就某一細(xì)節(jié)問題展開討論。

（4）成績評定：課程實訓(xùn)結(jié)束時，每組需提交所完成的軟件系統(tǒng)和相關(guān)的文檔、實踐報告等，而成績的評定采用驗收答辯的形式，即每個小組演示開發(fā)完成的軟件系統(tǒng)，并總結(jié)項目實踐經(jīng)驗和提出改進(jìn)意見，由教師主持實踐項目驗收答辯，由其他組的代表（或組長）充當(dāng)評委，共同對實踐項目的成果進(jìn)行評審并打分，最后由教師進(jìn)行綜合評定，給出每組的課程實訓(xùn)的最終成績。

2.2 建立完整的課程實踐平臺，注重過程學(xué)習(xí)和模擬實踐訓(xùn)練

我們建立一套完整的課程實踐平臺，學(xué)生可以利用平臺來進(jìn)行案例學(xué)習(xí)和模擬訓(xùn)練，也可以通過共享資料來形成知識庫，供每個人參考。此課程實踐平臺主要包括4個部分。

1）案例學(xué)習(xí)機(jī)。

案例學(xué)習(xí)機(jī)主要為學(xué)生提供完整的案例，以供學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)。案例學(xué)習(xí)機(jī)包含由多個案例構(gòu)成的案例庫，案例的選擇基本上以學(xué)生所熟悉和易于接受的軟件開發(fā)項目為主，每個案例都詳細(xì)記錄了一個完整的軟件開發(fā)項目實踐，包括項目管理的內(nèi)容，具體內(nèi)容包括以下幾個方面。

（1）案例分解，細(xì)節(jié)分析：每一個案例都是完整的整體，同時又可以按照軟件開發(fā)的流程（瀑布模型）進(jìn)行分解（如圖1所示），學(xué)生既可以看到軟件開發(fā)過程中每一步的結(jié)果，也可以看到每一步的過程細(xì)節(jié)，包括開發(fā)中所碰到的問題，解決的辦法，甚至開發(fā)中所走的彎路等，都可以在案例中進(jìn)行瀏覽和學(xué)習(xí)。

（2）個性思考：學(xué)生在學(xué)習(xí)案例的過程中，可以針對某一個細(xì)節(jié)進(jìn)行思考，并發(fā)表自己的評論（如圖2所示），也可以瀏覽其他學(xué)生針對此所發(fā)表的評論，所有的評論構(gòu)成了一個個性思考評論空間，可以給后續(xù)的更多的學(xué)生提供借鑒。

2）項目模擬訓(xùn)練器。

項目模擬訓(xùn)練器為學(xué)生提供了一個案例模擬和項目開發(fā)實踐的平臺，為學(xué)生進(jìn)行課程實訓(xùn)提供了實踐環(huán)境，學(xué)生可以將案例作為框架，進(jìn)行模擬訓(xùn)練，也可以進(jìn)行全新的項目開發(fā)實踐訓(xùn)練，具體內(nèi)容包括以下幾個方面。

（1）案例模擬環(huán)境：學(xué)生可以直接引入一個案例作為模擬項目，可以參照案例的執(zhí)行步驟自行進(jìn)行每一步的執(zhí)行操作，并將自己的操作結(jié)果與案例進(jìn)行對照（如圖3所示），找出自己模擬訓(xùn)練中存在的問題。

（2）項目實踐環(huán)境：學(xué)生可以自行創(chuàng)建一個新的項目，實踐環(huán)境將給出項目管理和開發(fā)實踐的基本流程及任務(wù)框架（如圖4所示），學(xué)生可以進(jìn)行項目組建、編寫項目計劃、記錄項目執(zhí)行過程，可以按照軟件開發(fā)流程進(jìn)行需求分析、系統(tǒng)設(shè)計、編碼及測試等活動。

這樣的項目實踐環(huán)境是全方位的，即學(xué)生可以訓(xùn)練項目管理方面的技能，也可以訓(xùn)練軟件開發(fā)環(huán)節(jié)的技能，如學(xué)生可以創(chuàng)建一個項目，并擔(dān)任項目經(jīng)理，同時可以將項目在系統(tǒng)中發(fā)布，并“招聘”分析人員、設(shè)計人員、編碼人員、測試人員等，其他學(xué)生可以在系統(tǒng)中看到發(fā)布的“招聘”信息，如果愿意的話，可以在此項目中擔(dān)任相關(guān)的角色，這樣可以實現(xiàn)一種“角色扮演”，即某個學(xué)生既可以是A項目的項目經(jīng)理，以此訓(xùn)練項目管理方面的技能，也可以是B項目的系統(tǒng)分析師，以此訓(xùn)練系統(tǒng)分析的技能，還可以是C項目的開發(fā)工程師，以此訓(xùn)練編碼實現(xiàn)的技能等。

（3）網(wǎng)上評審：學(xué)生在項目實踐環(huán)境中創(chuàng)建了自己的項目后，安排相應(yīng)的開發(fā)工作，在每一個開發(fā)階段結(jié)束時，都可以發(fā)布“網(wǎng)上評審”邀請，其他學(xué)生可以對該項目本階段的工作進(jìn)行評審和打分，這樣，最終會匯總出每個項目的總分，也可以根據(jù)每個學(xué)生在各個項目中參與的工作評分匯總出其項目實踐的總分，教師也可以很容易統(tǒng)計出每個學(xué)生的實踐課程成績。

（4）師生交流平臺：教師和學(xué)生可以在模擬訓(xùn)練器中針對某個具體的任務(wù)或?qū)嵺`活動進(jìn)行交流，教師可以提出相應(yīng)的指導(dǎo)意見，也可以創(chuàng)建一個論壇，以方便學(xué)生之間、學(xué)生和教師之間的交流。

（5）案例申請：學(xué)生可以將自己的實踐項目申請成為案例，教師對實踐項目的過程細(xì)節(jié)和結(jié)果進(jìn)行評估，若通過，則可以提交到案例學(xué)習(xí)機(jī)的案例庫中，這樣可以形成一個良性循環(huán)，不斷地補(bǔ)充由學(xué)生自己開發(fā)的真實案例，以供更多的學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)。

3）學(xué)習(xí)空間。

學(xué)習(xí)空間是為每個學(xué)生的課程學(xué)習(xí)和實踐所建立的一個私有空間，學(xué)生可以將課程學(xué)習(xí)的計劃、日程安排、學(xué)習(xí)心得等置入學(xué)習(xí)空間中，形成一個完整的學(xué)習(xí)平臺。學(xué)生可以在個人的學(xué)習(xí)空間的桌面上放置便簽、今日安排、實踐項目列表、消息提醒、常用聯(lián)系人等快捷圖標(biāo)（如圖5所示），并通過點擊進(jìn)人相關(guān)部分進(jìn)行操作。

4）知識庫。

知識庫是所有資料的共享空間，學(xué)生和教師均可以將與軟件開發(fā)項目相關(guān)的資料上傳到知識庫中，并依照技術(shù)、管理等進(jìn)行分類，以供所有學(xué)生進(jìn)行查閱（如圖6所示），還可以建立一個FAO庫，把所有的問題和問題的解答（可以是教師解答的，也可以是其他學(xué)生解答的）進(jìn)行記錄并存儲到FAQ庫中，以供學(xué)生在實踐過程中碰到問題時進(jìn)行查閱參考。

建立了課程實踐平臺后，軟件工程的課程實訓(xùn)就可以依賴此平臺進(jìn)行開展，學(xué)生可以在“案例學(xué)習(xí)機(jī)”中進(jìn)行學(xué)習(xí)，在“案例模擬環(huán)境”中自己動手參照案例進(jìn)行模擬訓(xùn)練，在“項目實踐環(huán)境”中創(chuàng)建和組織新的項目，也可以參與到其他組的項目工作中，在“學(xué)習(xí)空間”中構(gòu)造自己的私有學(xué)習(xí)環(huán)境，記錄學(xué)習(xí)心得等，還可以將心得或資料上傳到“知識庫”中，與其他學(xué)生進(jìn)行分享，從而使“學(xué)”與“練”動態(tài)結(jié)合，真正達(dá)到課程實訓(xùn)的目標(biāo)。

3、結(jié)語

隨著國內(nèi)軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，軟件企業(yè)對軟件人才的需求無論從數(shù)量上還是從質(zhì)量上都在不斷的提升，這也使得高校不斷地嘗試和探索進(jìn)行各種課程教學(xué)模式的改革，從而真正培養(yǎng)出具有實踐開發(fā)能力的軟件人才。筆者正是基于這一背景而提出的軟件工程課程實踐教學(xué)改革方案，是基于一套完整的實踐教學(xué)平臺環(huán)境，以課程實訓(xùn)的方式來切實提高學(xué)生的軟件工程實踐能力。該方案從2010年提出并開始實施，目前已基本完成實踐教學(xué)平臺環(huán)境的開發(fā)并對2009級和2010級軟件工程專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行了實踐教學(xué)改革的嘗試，取得了良好的教學(xué)效果。下一步，我們將繼續(xù)完善實踐教學(xué)平臺環(huán)境，并在進(jìn)一步完善改革方案的基礎(chǔ)上，將其推廣到計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)及其他計算機(jī)軟件相關(guān)專業(yè)，以滿足企業(yè)對軟件人才的需要。