以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的《軟件工程》課程實(shí)踐教學(xué)研究

郭詠梅+張劍妹+韓冰

摘要：針對(duì)學(xué)生在軟件開發(fā)過程中操作不規(guī)范、實(shí)踐動(dòng)手能力弱的問題，對(duì)《軟件工程》課程的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容、方法、實(shí)施過程和考核方法進(jìn)行改革。闡述了分層遞進(jìn)的實(shí)踐教學(xué)過程、案例驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法和重視實(shí)踐能力的考核方法，使學(xué)生在實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)過程中不斷提高基本工程能力和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：軟件工程；創(chuàng)新能力；實(shí)踐教學(xué)

DOIDOI：10.11907/rjdk.171690

中圖分類號(hào)：G434

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-7800（2017）006-0212-02

0 引言

《軟件工程》課程是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)核心課程，重點(diǎn)講授軟件工程的基本概念、原理和方法，使學(xué)生不僅認(rèn)識(shí)和理解開發(fā)大型軟件的基本方法和過程，而且學(xué)以致用，將理論知識(shí)運(yùn)用到軟件開發(fā)的分析、設(shè)計(jì)、編碼和測(cè)試等活動(dòng)中，基本具備解決實(shí)際問題的軟件工程能力[1]。但在實(shí)際教學(xué)過程中，普遍存在著一些問題：教學(xué)活動(dòng)重理論輕實(shí)踐，重知識(shí)傳授輕實(shí)踐能力培養(yǎng)；實(shí)踐教學(xué)缺少對(duì)學(xué)生工程能力和工程素養(yǎng)的訓(xùn)練，學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力不足；學(xué)生分析建模、設(shè)計(jì)算法和編碼測(cè)試不規(guī)范，其專業(yè)能力與軟件產(chǎn)業(yè)界的需求往往存在較大的脫節(jié)，難以滿足社會(huì)和企業(yè)用人需求。為此，應(yīng)用型高?！盾浖こ獭氛n程教學(xué)必須區(qū)別于科學(xué)型和工程型學(xué)校，要以培養(yǎng)軟件應(yīng)用型人才為目標(biāo)，以培養(yǎng)學(xué)生工程基本能力為導(dǎo)向，針對(duì)教學(xué)中存在的問題，對(duì)《軟件工程》課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行改革，探索行之有效的教學(xué)方法和教學(xué)手段，改革實(shí)踐教學(xué)的實(shí)施過程，提高學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決真實(shí)問題的工程能力和職業(yè)素養(yǎng)，適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)應(yīng)用型人才的需求。

1 軟件工程基本能力分析

對(duì)于應(yīng)用型軟件人才，其主要任務(wù)是將成熟的技術(shù)和理論應(yīng)用到實(shí)際的生產(chǎn)和生活中，其培養(yǎng)的關(guān)鍵是強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生工程能力的培養(yǎng)[2]。在學(xué)生掌握《軟件工程》課程基礎(chǔ)理論知識(shí)的同時(shí)，重點(diǎn)培養(yǎng)以下基本能力：

（1）需求分析與系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。掌握軟件工程結(jié)構(gòu)化和面向?qū)ο蠓治?、設(shè)計(jì)方法，能夠用規(guī)范的方法獲取用戶需求，并進(jìn)行需求分析、概要設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)；熟悉常用的軟件分析與設(shè)計(jì)工具，能夠描述系統(tǒng)的功能模型、數(shù)據(jù)模型和動(dòng)態(tài)模型，設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、模塊實(shí)現(xiàn)算法和用戶界面等；能夠閱讀理解和撰寫系統(tǒng)需求規(guī)格說明書、概要設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)說明書等軟件開發(fā)文檔。

（2）編程能力和測(cè)試程序能力。根據(jù)設(shè)計(jì)階段的設(shè)計(jì)方案，在某一特定的開發(fā)平臺(tái)上，應(yīng)用軟件工程的技術(shù)和工具，編寫程序?qū)崿F(xiàn)軟件系統(tǒng)的功能并進(jìn)行測(cè)試。要求學(xué)生熟悉一門高級(jí)語言編程語言，如Java、C++等，掌握軟件的編輯、編譯、運(yùn)行和調(diào)試技術(shù)；遵循軟件工程要求的編程規(guī)范，養(yǎng)成良好的編程風(fēng)格；掌握基本的軟件測(cè)試步驟、測(cè)試方法和常用的測(cè)試工具，能應(yīng)用白盒測(cè)試和黑盒測(cè)試技術(shù)設(shè)計(jì)簡單的測(cè)試用例；能夠閱讀理解和撰寫軟件測(cè)試計(jì)劃、軟件測(cè)試報(bào)告等測(cè)試文檔。

（3）團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和溝通能力。每個(gè)成員都要充分理解團(tuán)隊(duì)合作的重要性，在具備個(gè)人工作能力和表達(dá)溝通能力的基礎(chǔ)上，能夠與小組成員分工合作，遇到問題能夠與成員討論協(xié)商，共同完成軟件項(xiàng)目開發(fā)。

2 軟件工程基本能力培養(yǎng)途徑

基本能力的培養(yǎng)要以課程知識(shí)為載體，通過一系列的教學(xué)活動(dòng)來完成[3]。在教學(xué)過程中，以案例教學(xué)取代傳統(tǒng)的理論教學(xué)，強(qiáng)化實(shí)踐為主取代講授為主，精選實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)方法和考核方法，多方面密切配合，有效培養(yǎng)學(xué)生的軟件工程基本能力。

2.1 構(gòu)建分層遞進(jìn)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

《軟件工程》課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)分為3個(gè)層次：案例解剖、課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)。在整個(gè)教學(xué)過程中，由教師引導(dǎo)，從案例解剖入手，到分模塊的課程實(shí)驗(yàn)，再到整體的課程設(shè)計(jì)，遵循學(xué)生的認(rèn)知過程，讓學(xué)生由簡單到復(fù)雜，由模仿設(shè)計(jì)到創(chuàng)新設(shè)計(jì)，不斷提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力。

（1）案例解剖。在課堂教學(xué)過程中，教師緊緊圍繞一個(gè)典型的案例開展教學(xué)，將課程知識(shí)點(diǎn)與案例緊密結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生按照軟件開發(fā)的基本過程解剖案例，讓學(xué)生動(dòng)手體驗(yàn)案例開發(fā)各階段的主要活動(dòng)。首先讓學(xué)生以用戶的身份實(shí)際操作應(yīng)用案例，明確案例系統(tǒng)能夠完成的功能和具備的性能，然后教師引導(dǎo)學(xué)生以開發(fā)者的身份將系統(tǒng)的開發(fā)分為分析、設(shè)計(jì)、編碼測(cè)試3個(gè)主要階段，教師緊緊圍繞案例講解用戶需求獲取方法、需求建模方法和工具、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法、編碼規(guī)范、測(cè)試方法以及常用工具的使用，并讓學(xué)生動(dòng)手模仿和驗(yàn)證各階段的實(shí)際操作，讓學(xué)生真正看到一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)是如何開發(fā)的，初步認(rèn)識(shí)一個(gè)軟件項(xiàng)目的開發(fā)方法和過程，了解軟件項(xiàng)目開發(fā)流程和規(guī)范，養(yǎng)成良好的軟件開發(fā)習(xí)慣，加深理解軟件工程的基本概念、原理和方法在實(shí)際項(xiàng)目中的應(yīng)用，建立初步的工程意識(shí)。

（2）課程實(shí)驗(yàn)。根據(jù)課程的知識(shí)單元設(shè)計(jì)分模塊的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，主要類型包括設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生模仿案例的開發(fā)過程，舉一反三，以小組形式完成分模塊的課程實(shí)驗(yàn)。例如面向?qū)ο箝_發(fā)方法實(shí)驗(yàn)分為需求分析、設(shè)計(jì)和編碼測(cè)試3個(gè)主要模塊，學(xué)生以小組形式完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，小組成員分工合作，用面向?qū)ο蟮姆治龇椒ê筒襟E需求分析，建立系統(tǒng)的對(duì)象模型、功能模型和動(dòng)態(tài)模型；然后通過迭代完成面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)，最后編碼實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的主要功能，設(shè)計(jì)簡單測(cè)試用例進(jìn)行類測(cè)試和系統(tǒng)測(cè)試，撰寫需求規(guī)格說明書、系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明書和系統(tǒng)測(cè)試報(bào)告。在實(shí)驗(yàn)過程中，一方面綜合應(yīng)用Java語言程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫原理等前修課程的知識(shí)，將理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思維能力和應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力；另一方面使用分析、設(shè)計(jì)和測(cè)試的常用方法和工具，進(jìn)一步訓(xùn)練學(xué)生分析設(shè)計(jì)能力、編碼測(cè)試能力和分工合作能力，培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)，促進(jìn)工程能力的提升。

（3）課程設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)是在整個(gè)課程結(jié)束后開設(shè)的綜合性實(shí)踐項(xiàng)目，時(shí)間1周，采用分組形式，每組3～4人，完成一個(gè)比較完整的軟件項(xiàng)目開發(fā)。該階段聘請(qǐng)企業(yè)有開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的教師一起設(shè)計(jì)課程題目和內(nèi)容，講解企業(yè)開發(fā)環(huán)境、基本開發(fā)過程和管理活動(dòng)，使學(xué)生在模擬的企業(yè)環(huán)境中，進(jìn)行角色體驗(yàn)，在企業(yè)教師和學(xué)校教師的共同指導(dǎo)下完成軟件項(xiàng)目開發(fā)。課程設(shè)計(jì)過程可進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生開發(fā)項(xiàng)目的規(guī)范性，提高其軟件工程應(yīng)用能力、軟件項(xiàng)目開發(fā)與測(cè)試能力，訓(xùn)練學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作精神，提高其工程職業(yè)素質(zhì)，為將來進(jìn)入企業(yè)實(shí)訓(xùn)打下良好基礎(chǔ)。

2.2 精選實(shí)踐內(nèi)容、強(qiáng)化實(shí)施過程

（1）實(shí)踐內(nèi)容選擇。案例、實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)內(nèi)容要精心設(shè)計(jì)和準(zhǔn)備，主要考慮3個(gè)方面： 一是實(shí)踐內(nèi)容要具有實(shí)際意義，與日常生活的應(yīng)用緊密聯(lián)系，這樣能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，讓學(xué)生在完成實(shí)踐的過程中體會(huì)到軟件工程知識(shí)在真實(shí)環(huán)境下的應(yīng)用；二是要能夠綜合應(yīng)用前修課程的知識(shí)，領(lǐng)會(huì)C語言程序設(shè)計(jì)、Java程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫原理、算法分析與設(shè)計(jì)等在軟件開發(fā)過程中的應(yīng)用；三是要考慮學(xué)生的接受能力，設(shè)計(jì)從簡單到復(fù)雜、從單項(xiàng)到綜合的實(shí)踐模塊，讓不同層次的學(xué)生都能完成一定的實(shí)踐內(nèi)容，讓基礎(chǔ)比較差的學(xué)生能夠完成簡單的實(shí)踐內(nèi)容，獲得成就感，讓學(xué)有余力的學(xué)生能發(fā)揮潛能，完成較為復(fù)雜的實(shí)踐內(nèi)容。

（2）實(shí)踐過程實(shí)施。案例的講解過程主要是在教師的引導(dǎo)下，對(duì)案例分解、講解，讓學(xué)生動(dòng)手驗(yàn)證需求建模、設(shè)計(jì)算法、編碼測(cè)試的過程，體驗(yàn)軟件的開發(fā)方法和步驟。課程實(shí)驗(yàn)以學(xué)生為主、教師為輔，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，要求學(xué)生模仿案例，通過小組討論，設(shè)計(jì)完成實(shí)驗(yàn)的各個(gè)模塊。課程設(shè)計(jì)在企業(yè)教師和學(xué)校教師共同指導(dǎo)下，模擬企業(yè)環(huán)境進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)活動(dòng)，以開發(fā)團(tuán)隊(duì)的形式開發(fā)一個(gè)具有一定規(guī)模的實(shí)際項(xiàng)目，重點(diǎn)訓(xùn)練學(xué)生獨(dú)立思維能力，提高學(xué)生的基本工程能力和工程素養(yǎng)。

2.3 注重規(guī)范訓(xùn)練和工具使用

在軟件開發(fā)過程中，注重軟件工程標(biāo)準(zhǔn)與軟件工程工具的使用，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)和規(guī)范行為。以基于UML的面向?qū)ο鬄橹?，?xùn)練學(xué)生學(xué)會(huì)使用Visio 2010或者starUML等工具建立需求模型，畫出用例圖、類圖、時(shí)序圖等，熟悉常用的軟件體系結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)原則，用流程圖描述功能模塊的算法。在程序代碼編寫過程中，統(tǒng)一標(biāo)識(shí)符的命名規(guī)則，避免隨意命名的不良習(xí)慣，注重培養(yǎng)學(xué)生良好的編程規(guī)范。掌握基本的測(cè)試方法和測(cè)試步驟，學(xué)會(huì)運(yùn)用常用測(cè)試工具完成簡單的測(cè)試要求，保證學(xué)生用規(guī)范方法和工具完成實(shí)踐的各個(gè)環(huán)節(jié)。

2.4 改進(jìn)實(shí)踐環(huán)節(jié)考核方法

課程實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)的過程都要注重小組成員的分工和小組協(xié)作，既要考核小組整個(gè)成果，也要考核小組成員的個(gè)人貢獻(xiàn)。課程實(shí)驗(yàn)按教學(xué)內(nèi)容分為結(jié)構(gòu)化和面向?qū)ο髢蓚€(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，每個(gè)實(shí)驗(yàn)分為需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編碼測(cè)試3個(gè)主要模塊，每個(gè)實(shí)驗(yàn)具體評(píng)價(jià)內(nèi)容與比例為：軟件需求規(guī)格說明 30%，軟件設(shè)計(jì)文檔30%，模塊代碼和軟件測(cè)試40%。

課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的考核與《軟件工程》課程考核分開進(jìn)行，有獨(dú)立的學(xué)分和成績，需求分析占20%，系統(tǒng)設(shè)計(jì)占20%，模塊編碼和測(cè)試方法占40%，課程設(shè)計(jì)報(bào)告格式和圖表規(guī)范占20%。

注重實(shí)踐環(huán)節(jié)的考核和管理，分階段進(jìn)行評(píng)審，督促學(xué)生嚴(yán)格遵守開發(fā)計(jì)劃、需求規(guī)格要求和操作規(guī)范，是保證軟件高質(zhì)量的重要措施。

3 結(jié)語

作為計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，《軟件工程》課程實(shí)踐環(huán)節(jié)對(duì)軟件應(yīng)用型人才的基本工程能力培養(yǎng)起著重要作用。通過分層遞進(jìn)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生在學(xué)中做、做中學(xué)，理論和實(shí)踐緊密結(jié)合，真正領(lǐng)悟軟件工程抽象的理論方法在現(xiàn)實(shí)生活中的具體應(yīng)用，從案例體驗(yàn)到模仿設(shè)計(jì)，再到獨(dú)立設(shè)計(jì)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)，從分模塊的實(shí)驗(yàn)到簡單項(xiàng)目的完整開發(fā)，循序漸進(jìn)地提高了學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力，以及工程能力、團(tuán)隊(duì)合作能力，使學(xué)生建立了規(guī)范開發(fā)軟件的工程意識(shí)。

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（責(zé)任編輯：孫 娟）