軟件工程專業(yè)案例啟發(fā)式教學(xué)實(shí)踐框架研究

文章編號：1672-5913（2015）07-0022-03

中圖分類號：G642

摘要：總結(jié)軟件工程專業(yè)課程特點(diǎn)，分析傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的不足，提出基于案例的啟發(fā)式教學(xué)實(shí)踐框架，從案例出發(fā)，通過問、引、學(xué)、講、練等環(huán)節(jié)把知識點(diǎn)與應(yīng)用結(jié)合起來，回歸項(xiàng)目實(shí)踐，不僅有利于提高教學(xué)效果，也能充分鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)與創(chuàng)新應(yīng)用能力。

關(guān)鍵詞：軟件工程；啟發(fā)式教學(xué)；軟件開發(fā)

0 引 言

為了滿足現(xiàn)代化建設(shè)和信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要，軟件工程專業(yè)主要培養(yǎng)從事計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)、系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)、軟件項(xiàng)目管理、新技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用的復(fù)合型、實(shí)用型高級人才。專業(yè)學(xué)生主要學(xué)習(xí)軟件工程的理論和方法，能夠熟練靈活地運(yùn)用工程化方法、技術(shù)和工具從事軟件分析、設(shè)計(jì)、開發(fā)、測試、維護(hù)等工作，提高項(xiàng)目組織與管理能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、技術(shù)創(chuàng)新能力和市場開拓能力。如何培養(yǎng)滿足企業(yè)需求的高素質(zhì)計(jì)算機(jī)軟件人才，如何改進(jìn)和拓展教學(xué)思路和教學(xué)方法，是從教者需要深入思考和探究實(shí)踐的問題。

1 軟件工程專業(yè)課程的特點(diǎn)

軟件工程專業(yè)課程體系中與系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)相關(guān)的專業(yè)課比較多，主要包括高級語言程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與設(shè)計(jì)、基于UML的面向?qū)ο蠓治雠c設(shè)計(jì)、Web應(yīng)用開發(fā)、Android應(yīng)用開發(fā)、Web服務(wù)應(yīng)用開發(fā)、嵌入式系統(tǒng)與開發(fā)、軟件測試、軟件項(xiàng)目管理、軟件體系結(jié)構(gòu)、信息安全技術(shù)等，這類課程具有以下特點(diǎn)。

（1）知識點(diǎn)細(xì)小、量大、繁雜，抽象、不易理解，需靈活、綜合運(yùn)用知識點(diǎn)才能解決實(shí)際問題。

（2）側(cè)重實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，輔助說明知識點(diǎn)、方法和技術(shù)的運(yùn)用。

（3）課外學(xué)時比重較高，需要學(xué)生課后自覺加強(qiáng)系統(tǒng)開發(fā)技能的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練。

（4）對學(xué)生綜合素質(zhì)要求較高，特別是動手實(shí)踐能力。

從易于學(xué)生理解、掌握的角度出發(fā)，為了培養(yǎng)和提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和應(yīng)用創(chuàng)新能力，筆者在分析軟件工程專業(yè)課程的特點(diǎn)和傳統(tǒng)教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，探討并提出基于案例的啟發(fā)式教學(xué)實(shí)踐框架。

2 傳統(tǒng)教學(xué)模式分析

軟件工程專業(yè)課程傳統(tǒng)教學(xué)模式主要包含兩部分：課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)。課堂教學(xué)“老師講、學(xué)生聽”，實(shí)驗(yàn)教學(xué)“學(xué)生練、老師指導(dǎo)”，學(xué)時分配以課堂教學(xué)為主，實(shí)驗(yàn)教學(xué)為輔，通過實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)加深和鞏固課堂講授的知識點(diǎn)。

在近幾年的教學(xué)過程中，筆者發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)教學(xué)模式存在以下問題。

（1）課程知識點(diǎn)內(nèi)容相對枯燥，課堂教學(xué)講授過程不易集中注意力，學(xué)生經(jīng)常處于人在心不在的狀態(tài)，不能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和熱情。

（2）課堂教學(xué)以知識點(diǎn)為中心，先逐一講授各章節(jié)知識點(diǎn)，然后通過簡單的案例進(jìn)行應(yīng)用示范說明。這種正向教學(xué)模式雖然具有一定的知識連貫性，但從企業(yè)對軟件人才的需求角度來看，學(xué)生解決綜合問題的能力不易得到鍛煉，因此大部分學(xué)生期末考試基礎(chǔ)題容易得分，但分析、設(shè)計(jì)、綜合題等卻不一定能抓住問題關(guān)鍵。

（3）實(shí)驗(yàn)過程中，一位指導(dǎo)老師通常要應(yīng)對一個班或者幾個班學(xué)生的提問，這種一對多、串行處理的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)模式導(dǎo)致部分學(xué)生等待答疑的時間偏長，實(shí)驗(yàn)課時利用率不高，教學(xué)效果大打折扣。

（4）實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)雖然可以幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識點(diǎn)，提高解決問題的能力，但學(xué)時較短，不會超過總學(xué)時的25%，因此實(shí)驗(yàn)課題的難度一般中等偏下，選題比較陳舊，以引導(dǎo)啟發(fā)為主，與軟件企業(yè)實(shí)際項(xiàng)目課題的規(guī)模相距甚遠(yuǎn)。此外，學(xué)生動手實(shí)踐能力參差不齊，實(shí)驗(yàn)過程中敢于問問題的基本都是積極、主動、對課程感興趣的學(xué)生，而很多同學(xué)遇到問題幾乎不咨詢指導(dǎo)老師，甚至出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)報告抄襲的情況。

（5）課程綜合考評以期末考試成績?yōu)橹?，附加?shí)驗(yàn)成績和平時表現(xiàn)成績，這種考核方式不利于體現(xiàn)學(xué)生開發(fā)能力的水平以及解決問題的綜合能力，學(xué)生必然在學(xué)習(xí)過程中忽視軟件開發(fā)能力的鍛煉和主動思維習(xí)慣的培養(yǎng)。

針對以上問題，為了提高教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)與創(chuàng)新的能力，幫助學(xué)生解決實(shí)際問題，需要我們轉(zhuǎn)變教學(xué)思路和教學(xué)模式，在積累的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上探討并提出基于案例的啟發(fā)式教學(xué)實(shí)踐框架。

3 基于案例的啟發(fā)式教學(xué)實(shí)踐框架

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方式是將知識點(diǎn)與應(yīng)用實(shí)例分開講授，零散地講解知識點(diǎn)，然后通過實(shí)例說明如何應(yīng)用。這樣可能會導(dǎo)致以下問題：講授新知識點(diǎn)的時候?qū)W生不知道有何用處，理解不透徹，似懂非懂；實(shí)例講解的時候忘了已學(xué)習(xí)的新知識點(diǎn)，總在給出答案時才恍然大悟。

基于案例的啟發(fā)式教學(xué)實(shí)踐框架借鑒并融合了NIIT教學(xué)體系中基于榜樣的學(xué)習(xí)方法MCLA（model centered learning architecture）、信息搜索和分析技能ISAS（information search andanalysis skills）、PROJECT項(xiàng)目開發(fā)的教學(xué)思路。MCLA是印度NIIT教學(xué)模式的基礎(chǔ)和核心，以應(yīng)用為導(dǎo)向，任務(wù)驅(qū)動教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生基本技能和動手能力。該模式由多個教學(xué)循環(huán)組成，從業(yè)界的實(shí)際問題人手，采用規(guī)范的分析、計(jì)劃、實(shí)施和驗(yàn)證步驟來解決這個問題，學(xué)生參照此方法和步驟來解決另一個新的實(shí)際問題，培養(yǎng)獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力。ISAS課程核心是提高信息檢索與分析能力、文檔處理能力、演講能力等，以小組的形式共同完成一項(xiàng)課題，組織、分工、信息檢索、材料整理、文檔撰寫、成果展示等全過程都由學(xué)生自己完成，鍛煉學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作能力、網(wǎng)絡(luò)信息檢索和分析能力、文檔和演示技能、交流和演講能力等。PROJECT強(qiáng)調(diào)實(shí)踐能力和編程能力，模擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，通過項(xiàng)目開發(fā)來提高知識理解與應(yīng)用的能力，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力。

圖1是基于案例的啟發(fā)式教學(xué)實(shí)踐框架示意圖，框架主要包括5個環(huán)節(jié)：問、引、學(xué)、講、練。下面以筆者承擔(dān)的軟件工程專業(yè)“關(guān)系型數(shù)據(jù)庫編程”為例闡述該框架的主要思路。

該課程授課對象是大一下學(xué)期學(xué)生，對數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的使用并不陌生，比如網(wǎng)上選課會使用學(xué)校的教務(wù)管理系統(tǒng)，圖書續(xù)借需要使用圖書館管理系統(tǒng)等，但學(xué)生對后臺的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)如何設(shè)計(jì)與編程開發(fā)卻比較陌生。因此，從學(xué)生易于理解的角度考慮，教師選擇學(xué)生親身體驗(yàn)過的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)為授課案例來展開課程教學(xué)內(nèi)容。

傳統(tǒng)的教學(xué)過程會按部就班地介紹數(shù)據(jù)庫定義、分類、關(guān)系類型數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)操作、數(shù)據(jù)管理等概念，內(nèi)容枯燥，不易理解，也無法激發(fā)學(xué)生的興趣，而該教學(xué)框架首先以問的形式吸引學(xué)生的注意力，啟發(fā)學(xué)生思考，讓學(xué)生從“被動聽”的狀態(tài)轉(zhuǎn)為“主動思考”的狀態(tài)。教師應(yīng)從圖書館管理系統(tǒng)應(yīng)用案例出發(fā)，站在學(xué)生的角度提出問題，或者讓學(xué)生主動提出疑問，如需要管理哪些數(shù)據(jù)？數(shù)據(jù)在軟件系統(tǒng)中如何組織？以什么結(jié)構(gòu)存儲數(shù)據(jù)？如何插入刪除數(shù)據(jù)？如何查詢數(shù)據(jù)？面對龐大數(shù)據(jù)量如何提高查詢數(shù)據(jù)的效率？

問題的設(shè)定需要精心準(zhǔn)備，不僅要有針對性，并且能與各章節(jié)重要知識點(diǎn)相關(guān)聯(lián)，這樣才能在問題的解答過程中引入知識點(diǎn)的介紹。針對上述“面對龐大數(shù)據(jù)量如何提高查詢數(shù)據(jù)的效率”這個問題，教師借鑒新華字典查找漢字的過程，引入“索引”這個概念，什么是索引，索引有哪些分類，如何創(chuàng)建索引，利用索引查詢數(shù)據(jù)的過程等相關(guān)知識點(diǎn)也就順其自然地引出來了。

傳統(tǒng)教學(xué)方式中，授課教師會將這些相關(guān)知識點(diǎn)逐一講解，學(xué)生被動接受，但實(shí)踐證明這個過程并非雙贏，一方面學(xué)生的學(xué)習(xí)能力得不到鍛煉，另一方面授課教師也不能全面掌握學(xué)生的聽課效果。因此，在該框架中借鑒ISAS課程思路，將相關(guān)知識點(diǎn)以任務(wù)的形式布置給學(xué)生自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)，學(xué)生可以收集教材、參考書、網(wǎng)絡(luò)等各類學(xué)習(xí)資源，獨(dú)立完成任務(wù)學(xué)習(xí)報告，并將主要內(nèi)容以PPT形式在講臺上進(jìn)行闡述，與老師同學(xué)分享學(xué)習(xí)的成果和收獲，從被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，帶著問題和任務(wù)尋找答案，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

在充分了解學(xué)生相關(guān)知識點(diǎn)的掌握情況后，結(jié)合課程內(nèi)容或者擴(kuò)展知識的需要，授課教師可以有針對性和選擇性地補(bǔ)充講解、知識點(diǎn)總結(jié)、代碼解釋、實(shí)例演示等。例如，針對“面對龐大數(shù)據(jù)量如何提高查詢數(shù)據(jù)的效率”這個問題，使用SQL Server軟件，對比索引建立前和建立后兩種情況數(shù)據(jù)查詢所耗時間的變化。通過實(shí)例演示給學(xué)生留下感官體驗(yàn)的深刻印象，同時也加深學(xué)生對知識的理解。

階段學(xué)習(xí)和講解結(jié)束后，學(xué)生分組進(jìn)行項(xiàng)目演練，學(xué)生之間分工合作，互幫互助，針對項(xiàng)目需求共同完成軟件作品，如構(gòu)建倉儲管理系統(tǒng)、客戶信息管理系統(tǒng)等。教師可以以多樣化的形式展現(xiàn)各小組開發(fā)成果，如課堂現(xiàn)場展示、手機(jī)或網(wǎng)絡(luò)平臺展示等，讓老師和同學(xué)都參與評價，獲得較全面的用戶意見；通過實(shí)踐開發(fā)環(huán)節(jié)，加深對知識點(diǎn)的理解與應(yīng)用，鍛煉學(xué)生解決實(shí)際問題的能力和交流演講能力，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神。

綜合上述5個環(huán)節(jié)，教師改變傳統(tǒng)期末考試的片面評價方式，采用多形式、多角度的復(fù)合評價模式綜合評定學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，包括學(xué)生自我評價、教師評價、學(xué)生互評等，通過任務(wù)學(xué)習(xí)報告、軟件開發(fā)作品、期末考試成績等多種方式從多個角度評價學(xué)生的綜合能力，包括自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐應(yīng)用能力、知識掌握水平等。采用人性化的復(fù)合評價方法的目的是為了鍛煉學(xué)生的綜合素質(zhì)，同時也能反映教學(xué)效果，使授課教師能進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)模式。

4 結(jié)語

軟件工程專業(yè)大部分課程具有工程化的特點(diǎn)，基于案例的啟發(fā)式教學(xué)實(shí)踐框架無論在教學(xué)還是考核過程中應(yīng)盡量采用以人為本、學(xué)以致用的思路。計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展日新月異，學(xué)生學(xué)習(xí)過程中所收獲的編程經(jīng)驗(yàn)和應(yīng)用創(chuàng)新能力遠(yuǎn)比課程知識本身更重要，而授課教師在教學(xué)過程中不斷豐富案例，深入淺出地講授知識，不斷改進(jìn)完善教學(xué)方法，也必將從中受益匪淺。