軟件工程綜合實(shí)訓(xùn)課程融合初探

鄭大鵬+王琳+路良剛

摘 要：基于建構(gòu)主義認(rèn)知學(xué)說，分析課程融合問題及其研究方法，提出課程融合的綜合方案，具體闡述在軟件工程綜合實(shí)訓(xùn)中穿插軟件開發(fā)過程、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)與管理、軟件測試實(shí)踐、系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)、Web軟件實(shí)現(xiàn)技術(shù)等理論課程的實(shí)施過程，并說明教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：建構(gòu)主義；軟件工程；綜合實(shí)訓(xùn)；課程融合

文章編號：1672-5913（2017）07-0135-05

中圖分類號：G642

0 引 言

為了改善應(yīng)用型軟件工程人才培養(yǎng)現(xiàn)狀，文獻(xiàn)[1]提出一種創(chuàng)新的人才培養(yǎng)模式，這種模式主張?jiān)诮虒W(xué)計(jì)劃中引入長周期的軟件工程綜合實(shí)訓(xùn)。在實(shí)訓(xùn)中，學(xué)生以小組為單位完成一個(gè)較具規(guī)模的項(xiàng)目，并同步學(xué)習(xí)多門軟件工程課程。文獻(xiàn)[2]對這種綜合實(shí)訓(xùn)的過程和內(nèi)容進(jìn)行探討，指出這種綜合性實(shí)訓(xùn)應(yīng)采用迭代的軟件開發(fā)過程并將20周的實(shí)踐分為6次迭代，整個(gè)過程中學(xué)生開展10個(gè)領(lǐng)域共30項(xiàng)活動，教師講授軟件開發(fā)過程、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)與管理、軟件測試實(shí)踐、系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)、Web軟件實(shí)現(xiàn)（編程）技術(shù)等課程的內(nèi)容。將如此多的課程組合在一起進(jìn)行教學(xué)，究竟教學(xué)效果如何，教師又該如何選取各門課程的教學(xué)內(nèi)容并將其合理組織到實(shí)訓(xùn)過程中，這些是我們要探討的問題。

1 課程融合問題及研究方法

按照傳統(tǒng)的課程建設(shè)和教學(xué)方法，軟件工程的專業(yè)知識被組織在多門課程中。各門課程獨(dú)立施教，教學(xué)內(nèi)容由課程負(fù)責(zé)人根據(jù)課程目標(biāo)確定，且各門課程所采用的教學(xué)案例也相互獨(dú)立，因此學(xué)生學(xué)習(xí)一門課程時(shí)，難以與其他課程的內(nèi)容對照和結(jié)合。從建構(gòu)主義認(rèn)知理論和實(shí)際教學(xué)的效果看，采用這種方式進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生學(xué)習(xí)起來有困難，學(xué)習(xí)興趣降低，教學(xué)效果不理想。將軟件工程主要學(xué)習(xí)內(nèi)容融合在一個(gè)大型綜合性實(shí)訓(xùn)中，可以克服上述弊端。學(xué)生在綜合實(shí)訓(xùn)中可以邊做項(xiàng)目邊學(xué)習(xí)，所學(xué)知識可以馬上應(yīng)用于項(xiàng)目中，有利于學(xué)生將所學(xué)各類知識重新構(gòu)建，形成自己對軟件工程的認(rèn)知。在文獻(xiàn)[1—2]所建議的綜合性實(shí)訓(xùn)中，需要融合的內(nèi)容按照其內(nèi)聚性可組織為軟件開發(fā)過程、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)與管理、軟件測試實(shí)踐、系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)、Web軟件實(shí)現(xiàn)（編程）技術(shù)5個(gè)模塊。這些模塊所要培養(yǎng)的學(xué)生能力見表1。

上述模塊內(nèi)容與綜合實(shí)訓(xùn)之間的關(guān)聯(lián)和在時(shí)間順序上的穿插，即本文所指的課程融合問題。模塊內(nèi)容如何選取和安排是該大型綜合性實(shí)訓(xùn)能否成功的關(guān)鍵，我們也將重點(diǎn)探討上述課程融合的方案及其合理性和有效性。

我們采用的研究方法是首先根據(jù)理論給出融合的原則和具體方案，然后按照方案實(shí)際執(zhí)行，最后通過對比未執(zhí)行課程融合的綜合實(shí)訓(xùn)調(diào)查結(jié)果與執(zhí)行了課程融合的綜合實(shí)訓(xùn)調(diào)查結(jié)果，分析方案的實(shí)際應(yīng)用效果及合理性。

2 課程融合原則

根據(jù)對建構(gòu)主義認(rèn)知學(xué)說的理解，基于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在考慮軟件工程綜合實(shí)訓(xùn)中的課程融合時(shí)，我們主要遵循以下幾項(xiàng)原則。

（1）為了提高學(xué)習(xí)效率，達(dá)到最好的學(xué)習(xí)效果，知識的學(xué)習(xí)與應(yīng)用應(yīng)該同步，即所學(xué)知識應(yīng)盡可能立即應(yīng)用到項(xiàng)目開發(fā)過程中。這樣做不僅有利于學(xué)生準(zhǔn)確理解知識，還可以讓他們在實(shí)踐中加深對知識的認(rèn)識，從而做到牢固掌握。因此，軟件工程有關(guān)的知識內(nèi)容應(yīng)該按照項(xiàng)目開發(fā)過程來組織，做到所學(xué)即所用，急用先學(xué)，學(xué)完即用。

（2）教學(xué)內(nèi)容的選取應(yīng)以項(xiàng)目開發(fā)需要為依據(jù)，即項(xiàng)目中需要用到哪些知識和技能，就在課程中加入相應(yīng)的內(nèi)容；項(xiàng)目開發(fā)中不會用到的知識和技能，就排除在課程內(nèi)容之外。綜合實(shí)訓(xùn)中學(xué)習(xí)的內(nèi)容一般不屬于基礎(chǔ)知識，不存在既定的知識體系或完備性要求。如果脫離項(xiàng)目實(shí)際需要，而按照選擇的教材照本宣科，效果往往不好。

（3）項(xiàng)目開發(fā)案例選取以承載必要的教學(xué)內(nèi)容為宗旨。為了增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)和實(shí)踐的效果，課程內(nèi)容以項(xiàng)目需求為剪裁原則。為了滿足國家軟件工程專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會對本專業(yè)的要求，參考國際有關(guān)工程專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，軟件工程綜合實(shí)訓(xùn)的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該具有一定的目標(biāo)或最低要求，并且這些目標(biāo)和要求只能通過選取合適的教學(xué)案例和項(xiàng)目開發(fā)任務(wù)予以實(shí)現(xiàn)；如果隨意選擇案例或開發(fā)項(xiàng)目，有可能造成實(shí)踐內(nèi)容或理論內(nèi)容的重要缺失，導(dǎo)致最終不能符合相關(guān)組織對軟件工程專業(yè)的定義及要求。

（4）區(qū)分適合用理論課傳授的顯性知識和只能在工作中感悟和學(xué)習(xí)的隱性知識。顯性知識作為理論課教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行安排；隱性知識則通過項(xiàng)目開發(fā)中的要求、紀(jì)律或者指南來體現(xiàn)。例如，如何獲取和識別系統(tǒng)需求、如何文檔化需求等，可以作為系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)課的內(nèi)容；如何領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)項(xiàng)目小組、如何在項(xiàng)目小組中協(xié)作等，則比較適合作為項(xiàng)目開發(fā)中的要求和指南提出，讓學(xué)生自己在實(shí)踐中摸索和體會。

（5）對于比較復(fù)雜深奧的學(xué)習(xí)內(nèi)容，不應(yīng)采用一次性灌輸?shù)姆绞?，即一開始就將全部內(nèi)容和要求傾注給學(xué)生；相反，可以通過多次迭代，逐步向?qū)W生解說有關(guān)知識和奧秘，在重復(fù)中加強(qiáng)學(xué)生對相關(guān)內(nèi)容的理解，便于他們充分理解和牢固掌握。

3 課程融合方案

為了達(dá)到實(shí)訓(xùn)目標(biāo)，我們在綜合實(shí)訓(xùn)中選用的教學(xué)案例是一個(gè)網(wǎng)上送花電子商務(wù)系統(tǒng)，包含了電子商務(wù)網(wǎng)站的基本功能，如商品選購、購物車維護(hù)、訂單確認(rèn)、網(wǎng)上支付、訂單查詢、個(gè)人信息修改維護(hù)等。為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上支付功能，教師預(yù)先實(shí)現(xiàn)了一個(gè)模擬支付網(wǎng)站。支付功能的實(shí)現(xiàn)，在數(shù)據(jù)庫技術(shù)方面，需要用到事務(wù)處理；在Web編程方面，為了實(shí)現(xiàn)電商網(wǎng)站與支付網(wǎng)站的對賬，需要使用Web Services、Windows Services等技術(shù)；在分析設(shè)計(jì)方面，為了適應(yīng)不同的支付方式，需要考慮使用設(shè)計(jì)模式。這個(gè)案例可以使各門課程的內(nèi)容達(dá)到期望的深度和廣度。本實(shí)訓(xùn)中需要融合各門課程的具體內(nèi)容如下。

（1）軟件開發(fā)過程：小組軟件開發(fā)活動，包括每日晨會、周例會和項(xiàng)目專題會；開發(fā)團(tuán)隊(duì)建設(shè)，包括小組角色分工和角色轉(zhuǎn)換；每日集成、配置管理、迭代計(jì)劃等。

（2）系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)：業(yè)務(wù)建模、需求、領(lǐng)域建模、軟件邏輯架構(gòu)、用例實(shí)現(xiàn)（軟件設(shè)計(jì)）、設(shè)計(jì)模式、架構(gòu)文檔等。

（3）數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)與管理：數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建、管理、安全控制、編程等。

（4）軟件測試實(shí)踐：測試環(huán)境搭建、測試計(jì)劃、測試用例編寫、自動化測試、性能測試等。

（5）Web軟件實(shí)現(xiàn)（編程）技術(shù)：客戶端編程技術(shù)，如HTML、CSS、JavaScript、JQuery、Ajax等；ASP.NET、Web服務(wù)、Windows服務(wù)、.NET框架編程，如加密/解密、反射、屬性等。

為了讓學(xué)生實(shí)踐迭代開發(fā)，我們根據(jù)學(xué)期實(shí)際歷時(shí)共19周的現(xiàn)狀，將實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目劃分成幾次迭代過程，見表2。

對應(yīng)以上迭代，按照各次迭代目標(biāo)和各理論課知識點(diǎn)的內(nèi)在邏輯，將各門課程的知識點(diǎn)交叉編排，見表3。此課程融合方案具有以下特點(diǎn)。

（1）軟件開發(fā)過程課程貫穿始終，但開始以介紹軟件過程為主。課堂上主要學(xué)習(xí)顯性過程管理知識，如配置管理、計(jì)劃、溝通等；而有關(guān)團(tuán)隊(duì)協(xié)作、角色劃分和角色職責(zé)方面的問題，讓學(xué)生參考有關(guān)資料主要是《小組軟件過程》來體會和學(xué)習(xí)。

（2）系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)課是實(shí)訓(xùn)課的主軸，從項(xiàng)目開始到結(jié)束，在需要的時(shí)候適時(shí)講授相關(guān)知識。有些知識需要分步多次介紹，逐步深入，如關(guān)于軟件架構(gòu)的內(nèi)容。

（3）數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)與管理及軟件測試實(shí)踐課出現(xiàn)在特定的時(shí)間段。前者偏向項(xiàng)目前期，當(dāng)需要建立數(shù)據(jù)庫和進(jìn)行數(shù)據(jù)庫編程時(shí)介紹有關(guān)內(nèi)容；后者偏向項(xiàng)目后期，當(dāng)程序設(shè)計(jì)有一定成果時(shí)，適時(shí)開始測試工作。

（4）有關(guān)程序設(shè)計(jì)的內(nèi)容按照開發(fā)順序和由淺入深的認(rèn)知順序推進(jìn)，通過代碼重構(gòu)，逐步、反復(fù)提升各專題編程知識。

4 實(shí)施效果

如文獻(xiàn)[3]所述，2014年春季學(xué)期，我們針對2011級軟件工程專業(yè).NET技術(shù)方向的59名學(xué)生實(shí)施了基于上述課程融合方案的綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)，課后，采用與2013年針對未采用課程融合方案的軟件工程綜合實(shí)訓(xùn)相同的調(diào)查問卷對學(xué)生進(jìn)行了調(diào)查。在課程結(jié)束時(shí)，基于學(xué)生自愿和匿名原則，由已完成課程答辯的學(xué)生填寫調(diào)查問卷。問卷由15道學(xué)生對課程教學(xué)效果的主觀評價(jià)問題組成，每道問題的答案有從強(qiáng)烈贊同到強(qiáng)烈反對的5個(gè)選項(xiàng)，其中關(guān)于融合課程的學(xué)習(xí)效果主要有以下問題（其他編號的問題與本文討論的課程融合沒有關(guān)系，故沒有選?。?/p>

2.本課程提高了我的文檔寫作能力；

3.本課程提高了我的編程能力；

4.本課程提高了我的分析設(shè)計(jì)能力；

5.本課程提高了我的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用能力；

6.本課程提高了我的軟件開發(fā)管理能力；

7.本課程提高了我的軟件測試技能；

8.本課程提高了我的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力；

9.本課程讓我理解了團(tuán)隊(duì)中的不同角色。

以上8道問題的調(diào)查結(jié)果如圖1—圖8所示。2013年的課程未采用課程融合方式，其數(shù)據(jù)僅作為對照。

從以上結(jié)果看出，課程融合后的綜合實(shí)訓(xùn)對學(xué)生的編程能力、軟件開發(fā)管理能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力及學(xué)生對團(tuán)隊(duì)中角色的認(rèn)識有顯著提高；對學(xué)生的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用及測試方面能力只是略有提高；對學(xué)生的文檔寫作能力亦略有提高，但是在系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)能力提升上，表示贊同和強(qiáng)烈贊同的學(xué)生百分比之和與未進(jìn)行融合的綜合實(shí)訓(xùn)相比略有降低，究其原因主要是大多數(shù)學(xué)生將主要精力集中在編程實(shí)現(xiàn)方面，而分析設(shè)計(jì)參考教師提供的案例，基本上不需要花太多精力即可完成。這說明如果綜合實(shí)訓(xùn)中融合的課程太多，由于學(xué)生精力有限，即使有的課程十分重要，那么也極有可能被忽略；將系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)這門重要的專業(yè)必修課融合在該實(shí)訓(xùn)中就有此弊端，因此開展后續(xù)實(shí)踐時(shí)應(yīng)加以調(diào)整。

5 結(jié) 語

根據(jù)課程實(shí)際執(zhí)行效果和課后對參與課程學(xué)生的調(diào)查，我們認(rèn)為采用課程融合方法，在進(jìn)行軟件工程綜合實(shí)訓(xùn)的過程中同步穿插理論課教學(xué)，可以獲得較好的教學(xué)效果，如軟件開發(fā)過程、Web軟件實(shí)現(xiàn)技術(shù)等課程教學(xué)效果較明顯，但是穿插的理論課如果太多，由于學(xué)生的學(xué)習(xí)精力有限，個(gè)別重要課程反倒可能被淡化或忽略，因此穿插的課程數(shù)量要適度。對于系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)這樣的核心專業(yè)課而言，還是在綜合實(shí)訓(xùn)課開展之前單獨(dú)授課較好。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鄭大鵬， 林國璋， 張克軍. 一種創(chuàng)新的獨(dú)立學(xué)院軟件專業(yè)人才培養(yǎng)模式[J]. 計(jì)算機(jī)教育， 2010（8）： 1-3.

[2] 鄭大鵬， 肖友清， 張曉燕， 等. 軟件工程綜合實(shí)訓(xùn)軟件過程初探[J]. 計(jì)算機(jī)教育， 2011（8）： 107-110.

[3] 鄭大鵬， 張曉燕， 張申勇. 基于課程融合和企業(yè)環(huán)境模擬的軟件工程綜合實(shí)訓(xùn)[J]. 計(jì)算機(jī)教育， 2015（10）： 74-77.

（編輯：宋文婷）