項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)下的軟件工程教學(xué)方法探討

盧照++王琦++李?yuàn)^華

摘 要：軟件工程課程是大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門必修課程，針對(duì)目前在教學(xué)過程存在的一些問題，文章從課程本身的性質(zhì)出發(fā)，結(jié)合教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)，給出了一種項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)下的案例教學(xué)模式，對(duì)軟件工程教學(xué)提供了一種新的思路和方法。文中介紹了教學(xué)項(xiàng)目選擇的一些標(biāo)準(zhǔn)，項(xiàng)目的綜合性和難易度要適中，確保項(xiàng)目能夠覆蓋教學(xué)的各環(huán)節(jié)。同時(shí)，給出了項(xiàng)目教學(xué)的具體實(shí)施方法和考核方法。經(jīng)過近幾年教學(xué)的不斷總結(jié)和完善，項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法有效提高了學(xué)生的實(shí)際分析問題能力和動(dòng)手能力，起到了很好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：軟件工程；項(xiàng)目分析法；案例教學(xué)；案例庫

中圖分類號(hào)：TP311.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 引言（Introduction）

軟件工程是大學(xué)本科計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門重要的必修課程，是應(yīng)用計(jì)算機(jī)科學(xué)理論和工程管理的方法，按照進(jìn)度和預(yù)算，實(shí)現(xiàn)軟件產(chǎn)品的定義、開發(fā)、測(cè)試和維護(hù)的工程。軟件工程課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程[1]。軟件工程作為用來指導(dǎo)計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)與維護(hù)的一門綜合課程，已經(jīng)由最初的一門學(xué)科方向發(fā)展成為以計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)的多學(xué)科交叉課程。通過軟件工程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠了解和掌握軟件工程開發(fā)過程中的一些基本思路和方法，同時(shí)具備作為軟件工程師所需的專業(yè)能力，為今后從事計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)和維護(hù)提供有力的指導(dǎo)作用。

2 軟件工程教學(xué)中存在的問題（Problems in software

engineering teaching）

由于軟件自身的一些特點(diǎn)，造成軟件開發(fā)和維護(hù)都不能很好地得到安排和實(shí)施。在傳統(tǒng)的軟件工程教學(xué)中存在以下問題。（1）教學(xué)內(nèi)容重視理論，教學(xué)實(shí)踐不夠，培養(yǎng)出來的學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力較差。（2）教學(xué)方式以教師課堂授課為主，學(xué)生大多是被動(dòng)的聽課，未能積極地進(jìn)行思考和深入學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)的積極性不夠。（3）在校學(xué)生基本沒有參加過實(shí)際項(xiàng)目，沒有開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)軟件工程的內(nèi)容感覺很抽象，不能很好地理解知識(shí)，覺得軟件工程沒有實(shí)用價(jià)值。（4）教材中的案例缺乏完整性、系統(tǒng)性和實(shí)用性，大多是一些過時(shí)的示例，不能很好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣。（5）教學(xué)過程中，由于學(xué)生的基礎(chǔ)水平存在差異，教師未能很好地因人施教，基礎(chǔ)較差的學(xué)生不能很好地理解知識(shí)?，F(xiàn)有的教學(xué)方式很難滿足學(xué)生的實(shí)際教學(xué)需求。

3 教學(xué)內(nèi)容分析（Analysis of teaching content）

軟件工程課程是一套較完整的教學(xué)體系，以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力為最終目標(biāo)，在教學(xué)內(nèi)容安排上主要分為基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)、技術(shù)應(yīng)用教學(xué)和技術(shù)實(shí)踐教學(xué)三方面進(jìn)行[2]。以張海潘老師的《軟件工程》教材、鄭人杰老師的《軟件工程導(dǎo)論》教材為例，主要分為四大部分內(nèi)容，分別是軟件工程概述、傳統(tǒng)的軟件開發(fā)方法、面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)方法、軟件維護(hù)和軟件管理。在傳統(tǒng)軟件開發(fā)方法和面向?qū)ο筌浖拈_發(fā)方法中，都是圍繞三個(gè)方面進(jìn)行教學(xué)。

3.1 軟件基礎(chǔ)知識(shí)

在基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)中，給學(xué)生講解軟件工程發(fā)展概述、軟件工程的基本思路和開發(fā)思想、軟件工程的一些開發(fā)技術(shù)和方法原理知識(shí)、軟件工程管理的基本理論知識(shí)等內(nèi)容。在這一階段的學(xué)習(xí)中，主要以知識(shí)教授為主，教師起主導(dǎo)作用，要能夠很系統(tǒng)地、完整地講解軟件工程的知識(shí)體系。軟件基礎(chǔ)知識(shí)部分是軟件工程課程的基礎(chǔ)。在該部分講解中，可以采用一些舉例教學(xué)方法，牢牢抓住學(xué)生的注意力，讓學(xué)生對(duì)軟件開發(fā)產(chǎn)生興趣，才能很好地去學(xué)習(xí)下一階段的內(nèi)容[3，4]。

3.2 軟件技術(shù)應(yīng)用

該部分主要給學(xué)生講解軟件開發(fā)過程采用的基本思想，同時(shí)在教學(xué)過程中一定要明確軟件工程技術(shù)的應(yīng)用方法和思路。該部分是很關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，主要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析實(shí)際問題的基本技術(shù)方法。在教學(xué)過程中，要以當(dāng)前流行的統(tǒng)一開發(fā)過程、面向?qū)ο蠹夹g(shù)和統(tǒng)一建模語言（UML）為基礎(chǔ)內(nèi)容，特別是采用UML的分析方法基本思路為重點(diǎn)進(jìn)行講解，同時(shí)結(jié)合基本的案例進(jìn)行完整的教學(xué)和展示。包括一些常用的軟件工具的使用與結(jié)合，例如Power Designer、Rational Rose、Star UML、Junit等工具和環(huán)境，使學(xué)生能夠更好地掌握軟件工程的方法與技術(shù)[5]。在教學(xué)過程中，重點(diǎn)在于講解分析軟件開發(fā)的基本方法和思路。軟件工具只是幫助實(shí)現(xiàn)開發(fā)人員的思路，因此不需要進(jìn)行過多的講解[6]。

3.3 軟件技術(shù)實(shí)踐

軟件技術(shù)實(shí)踐是軟件工程教學(xué)中必不可少的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)教學(xué)中往往對(duì)這部分內(nèi)容不夠重視，造成學(xué)生的學(xué)習(xí)和實(shí)際脫節(jié)，對(duì)軟件工程學(xué)習(xí)失去興趣和信心.因此，在教學(xué)安排上，要注重技術(shù)實(shí)踐環(huán)節(jié)。在軟件工程教學(xué)中，實(shí)踐教學(xué)起著理論到實(shí)際的橋梁作用，可以通過項(xiàng)目選題、學(xué)生組隊(duì)的方式，采用答辯討論相結(jié)合的教學(xué)方式進(jìn)行講解，只有這樣才能培養(yǎng)出具有實(shí)踐能力的應(yīng)用型人才。

4 項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)下的實(shí)踐教學(xué)（Project-Driven practical

teaching）

軟件工程是一門實(shí)踐很強(qiáng)的課程，在給學(xué)生講解過程中，必須要從實(shí)際案例出發(fā)，結(jié)合實(shí)際開發(fā)展開講解。在案例為主的教學(xué)過程中，必須以學(xué)生為主體，在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下完成。在教學(xué)過程中，始終圍繞教學(xué)任務(wù)和大綱為核心，不僅要注重實(shí)踐結(jié)果，更要注重學(xué)生在實(shí)際動(dòng)手過程中的具體問題解決和方法的培養(yǎng)。

4.1 教學(xué)設(shè)計(jì)基本思路

根據(jù)教學(xué)大綱和教學(xué)要求，展開項(xiàng)目化實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)。

（1）在學(xué)時(shí)分配上，實(shí)踐教學(xué)與理論教授達(dá)到對(duì)半分，必須讓學(xué)生從理論課堂解放出來，多在實(shí)驗(yàn)室完成必要的實(shí)踐課程學(xué)習(xí)。

（2）學(xué)生的組織上，要求學(xué)生按照?qǐng)F(tuán)隊(duì)組隊(duì)進(jìn)行實(shí)踐，一般為3—5人一組，每個(gè)組的組長(zhǎng)必須經(jīng)過嚴(yán)格篩選，具有很好的協(xié)調(diào)組織能力。組員要具有嚴(yán)格的分工，每個(gè)組員都要參與系統(tǒng)的需求分析、設(shè)計(jì)、編碼、測(cè)試等，但要由一個(gè)組員重點(diǎn)負(fù)責(zé)，只有這樣才能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，避免了只有組長(zhǎng)完成其他組員不管不問的現(xiàn)象。endprint

（3）項(xiàng)目題目的選擇上，首先要考慮題目的難易程度要適中，不僅在課上可以進(jìn)行訓(xùn)練，在課后還需要進(jìn)行綜合的小組討論分析完成；其次，在題目選擇中，要能夠很有針對(duì)性的訓(xùn)練，前后的依賴和關(guān)聯(lián)盡量少，可操作性強(qiáng)。

4.2 實(shí)踐教學(xué)的管理和考核辦法

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的實(shí)踐教學(xué)中，著重要培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，讓學(xué)生能夠積極地融入項(xiàng)目開發(fā)過程中，積極主動(dòng)地去學(xué)習(xí)。在教學(xué)管理中，模擬公司的項(xiàng)目經(jīng)理負(fù)責(zé)制度模式，要求各個(gè)組組長(zhǎng)進(jìn)行完全負(fù)責(zé)制，組內(nèi)各個(gè)組員根據(jù)之前確定的各自擔(dān)當(dāng)相應(yīng)的項(xiàng)目角色，完成各自的任務(wù)。

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)的考核中，可以采取多種樣式結(jié)合的方法完成，例如階段性項(xiàng)目進(jìn)度演示、各個(gè)階段文檔提交、項(xiàng)目階段性答辯、項(xiàng)目驗(yàn)收和結(jié)題答辯提問等形式進(jìn)行評(píng)審考核。

4.3 項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)對(duì)學(xué)生能力培養(yǎng)的目標(biāo)

軟件工程學(xué)習(xí)中，培養(yǎng)學(xué)生的軟件技術(shù)能力是關(guān)鍵，要圍繞這個(gè)核心目標(biāo)進(jìn)行教學(xué)。在實(shí)踐教學(xué)中，完全按照項(xiàng)目開發(fā)的基本思路進(jìn)行分析教學(xué)，從而能夠很好地培養(yǎng)學(xué)生以下幾方面的能力。

（1）培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力。在項(xiàng)目實(shí)際開發(fā)過程中，學(xué)生是主體。在開發(fā)過程中，學(xué)生會(huì)查閱很多相關(guān)的資料文檔，搜集很多相關(guān)方面的知識(shí)，從而大大提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。

（2）培訓(xùn)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。在教學(xué)實(shí)踐過程中。學(xué)生是按照分組進(jìn)行的，小組成員在開發(fā)過程中要進(jìn)行相關(guān)的討論和分析，每個(gè)階段達(dá)成共識(shí)后方可進(jìn)行開發(fā)，整個(gè)項(xiàng)目的完成都存在組員之間的相互協(xié)調(diào)，很好地鍛煉了學(xué)生的合作能力。

（3）培養(yǎng)學(xué)生興趣愛好和創(chuàng)新能力。在實(shí)際開發(fā)過程中，學(xué)生接觸各個(gè)類型的知識(shí)，從中可以發(fā)現(xiàn)自己的興趣點(diǎn)，很好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同樣，針對(duì)相同的問題，不同的開發(fā)小組會(huì)有不同的開發(fā)思路，同學(xué)們可以大膽地分析和設(shè)計(jì)，從而很好地培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。

5 項(xiàng)目教學(xué)的實(shí)施過程（The implementation process

of project teaching）

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)中，要根據(jù)軟件工程要求，一般將項(xiàng)目管理過程分為可行性分析、需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編碼、測(cè)試、驗(yàn)收和維護(hù)等階段[7]。在每個(gè)階段需要完成的內(nèi)容都是各不相同的，因此在選擇開發(fā)案例上要有很清晰的思路，幫助學(xué)生進(jìn)行理解和思考。為了能夠很好地體現(xiàn)各個(gè)階段的重點(diǎn)，一般采用的教學(xué)模式主要由以下幾個(gè)階段組成，分別為：項(xiàng)目選擇—任務(wù)分析—基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)—實(shí)踐完成任務(wù)—結(jié)果考核—評(píng)價(jià)總結(jié)六個(gè)階段進(jìn)行。從這六個(gè)階段出發(fā)，可以覆蓋軟件開發(fā)的整個(gè)過程，能夠全面地提高學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力和問題的分析能力。在教學(xué)過程中，要根據(jù)實(shí)際情況隨時(shí)靈活地進(jìn)行調(diào)整，這樣就可以靈活地調(diào)整教材的章節(jié)順序，打破常規(guī)的講解順序，讓學(xué)生能夠更加深入地感受到軟件分析設(shè)計(jì)的整體過程。

在項(xiàng)目實(shí)際實(shí)踐開發(fā)過程中，將班級(jí)按照3—5人進(jìn)行分組，每個(gè)組為一個(gè)開發(fā)團(tuán)隊(duì)，分析實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的需求說明，然后按照要求完成軟件的需求規(guī)格說明書。根據(jù)軟件需求規(guī)格說明的要求，分析設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)的總體框架和功能結(jié)構(gòu)，再將設(shè)計(jì)好的各個(gè)模塊分配給每個(gè)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行開發(fā)。在分配模塊時(shí)，可以將同一個(gè)模塊分配給不同的幾個(gè)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行開發(fā)。在開發(fā)過程中，團(tuán)隊(duì)之間可以相互競(jìng)爭(zhēng)、相互學(xué)習(xí)。團(tuán)隊(duì)內(nèi)部成員之間一定要進(jìn)行明確的分工，包括模塊業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)、模塊程序流程設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫分析設(shè)計(jì)、模塊接口設(shè)計(jì)、模塊代碼的編寫、模塊測(cè)試、文檔的書寫等，要求組員之間分工完成。當(dāng)各個(gè)團(tuán)隊(duì)的模塊開發(fā)完成之后，要求所有的小組進(jìn)行一次對(duì)接，此時(shí)需要老師從宏觀上對(duì)項(xiàng)目需求進(jìn)行一定的梳理，再次明確項(xiàng)目的任務(wù)需求，重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)習(xí)如何對(duì)不同小組的模塊進(jìn)行集成。然后開發(fā)不同模塊的小組進(jìn)行自愿的結(jié)合，將各個(gè)小組完成的不同模塊進(jìn)行有效的對(duì)接和集成。在這個(gè)過程中，一定要注重鍛煉同學(xué)們之間的溝通能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，進(jìn)行測(cè)試的同學(xué)要完成集成測(cè)試的工作。此階段完成之后，一個(gè)比較完整的系統(tǒng)就搭建起來了。在實(shí)際應(yīng)用中，一個(gè)軟件項(xiàng)目隨著用戶的使用，會(huì)出現(xiàn)一些問題需要修改，或者后期由于業(yè)務(wù)的不斷拓展，軟件不能滿足需求，要進(jìn)行必要的完善。這一系列的變化，都要能夠進(jìn)行必要的維護(hù)工作。為了能夠盡可能地從實(shí)際出發(fā)，在系統(tǒng)開發(fā)完成之后，要求在需求變動(dòng)的情況下，再次要求學(xué)生進(jìn)行開發(fā)工作。同樣，可以按照模塊進(jìn)行修改維護(hù)。此時(shí)，要求小組做好必要的維護(hù)修改文檔記錄。

在項(xiàng)目開發(fā)管理過程中，實(shí)行每周固定時(shí)間到實(shí)驗(yàn)室開例會(huì)，要求每個(gè)組長(zhǎng)必須參加，組員在時(shí)間允許情況下也要參加。在例會(huì)上，首先匯報(bào)各個(gè)團(tuán)隊(duì)小組的進(jìn)度情況、遇到的問題、計(jì)劃如何解決、下一步的安排等，從而保證了每個(gè)小組的項(xiàng)目進(jìn)度把控。其次，小組之間進(jìn)行必要的探討，特別是在集成開發(fā)過程中，各個(gè)小組確保能夠及時(shí)交流溝通，進(jìn)一步提升和鍛煉學(xué)生之間的協(xié)作溝通能力。

軟件項(xiàng)目開發(fā)是一個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜過程，要提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，必須要嚴(yán)格要求，不能有一點(diǎn)疏忽。在教學(xué)過程中，一定要以學(xué)生為中心，時(shí)刻把控學(xué)生的狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。如果發(fā)現(xiàn)學(xué)生有共性的問題存在時(shí)，可以對(duì)理論知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行完善和深入的講解，只有通過反復(fù)對(duì)軟件工程知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)和技術(shù)方法的練習(xí)，才能提高學(xué)生完成任務(wù)的能力。這里需要強(qiáng)調(diào)的是在每個(gè)階段完成項(xiàng)目任務(wù)后，一定要求學(xué)生對(duì)每個(gè)階段的完成情況進(jìn)行總結(jié)，書寫總結(jié)報(bào)告。報(bào)告中要說明項(xiàng)目存在和發(fā)現(xiàn)的問題，以及如何解決這些問題，整個(gè)過程中學(xué)到了什么等等。只有不斷地總結(jié)，才能更好地提高自身的能力。

6 教學(xué)項(xiàng)目案例資源的整合（Integration of teaching

project case resources）

近幾年來，軟件工程教學(xué)團(tuán)隊(duì)對(duì)各環(huán)節(jié)都進(jìn)行了必要的記錄和整理，形成了較為完整的教學(xué)資源，為教學(xué)提供了很好的教學(xué)素材和保障。其中，在項(xiàng)目教學(xué)庫中，結(jié)合實(shí)際的工程項(xiàng)目，添加了很多實(shí)際應(yīng)用型的項(xiàng)目，真正讓學(xué)生參與到實(shí)際的項(xiàng)目開發(fā)中[8，9]。endprint

（1）建立典型的教學(xué)案例資源庫。在教學(xué)案例資源庫中，將教學(xué)的典型案例按照章節(jié)進(jìn)行分類，可以很好地組織和安排教學(xué)，同時(shí)也為教師提供了很好的教學(xué)素材。教學(xué)案例資源的整理是不斷完善和更新的過程，需要任課教師不斷地挖掘和整理，保證案例庫都是近期具有實(shí)際意義的項(xiàng)目，確保學(xué)生能夠有興趣地投入到開發(fā)分析當(dāng)中。

（2）建立合理完整的實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目庫。在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，結(jié)合近年來具體的教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)參考了一些程序設(shè)計(jì)大賽的要求，從各個(gè)具體要解決的問題出發(fā)，進(jìn)行完整的分析和設(shè)計(jì)，形成了較為完整合理的項(xiàng)目庫，提供給學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐能力提高的重要資源。在項(xiàng)目庫中，大多數(shù)項(xiàng)目都是從實(shí)際中提煉而來，完全不同于課內(nèi)的實(shí)驗(yàn)。項(xiàng)目庫中的具體項(xiàng)目可以進(jìn)行必要的拆分，具有一定的獨(dú)立性，可以將其中一部分提取出來進(jìn)行講解，著重體現(xiàn)基本分析思路，同時(shí)要注重學(xué)生綜合能力和實(shí)際解決問題能力的培養(yǎng)。

7 結(jié)論（Conclusion）

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法已在我系計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的班級(jí)里進(jìn)行了多次，取得很明顯的效果，同時(shí)也得到同學(xué)們的一致好評(píng)。學(xué)生的軟件開發(fā)綜合素質(zhì)得到了明顯提高。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的案例實(shí)踐教學(xué)法，能夠更好地幫助學(xué)生理解和掌握軟件工程的原理方法和技術(shù)，能夠進(jìn)一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。在項(xiàng)目案例開發(fā)過程中，每一個(gè)環(huán)節(jié)都要求學(xué)生盡可能地接近實(shí)際開發(fā)，極大地提高了學(xué)生的動(dòng)手能力、分析解決問題的能力，進(jìn)一步培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神，并學(xué)會(huì)了團(tuán)隊(duì)成員之間的協(xié)同工作。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)方法的補(bǔ)充，在教學(xué)過程中一定要重視課堂理論的教學(xué)過程，同時(shí)對(duì)各個(gè)章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行認(rèn)真分析并編寫教案，尋找合適的教學(xué)案例，不斷對(duì)案例進(jìn)行修改和補(bǔ)充，只有這樣才能更好地完成教學(xué)任務(wù)，培育出應(yīng)用型的專業(yè)人才。

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作者簡(jiǎn)介：

盧 照（1983-），男，碩士，講師.研究領(lǐng)域：并行計(jì)算，智能信息處理.

王 琦（1978-），男，碩士，副教授.研究領(lǐng)域：軟件工程設(shè)計(jì).

李?yuàn)^華（1977-），男，博士，講師.研究領(lǐng)域：社交網(wǎng)絡(luò).endprint