基于案例的《軟件工程》課程教學(xué)改革

吳艷

（浙江工業(yè)大學(xué)之江學(xué)院，紹興312030）

0 引言

《軟件工程》是本學(xué)院計算機和軟件工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)課，開設(shè)時間是在大三的上學(xué)期，也是一門承上啟下的核心課程。《軟件工程》既能鞏固和拓展已學(xué)的《面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計》、《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》、《數(shù)據(jù)庫》等專業(yè)核心基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容，又能為后繼的專業(yè)實踐課程，如《Web 系統(tǒng)分析與設(shè)計》、《移動應(yīng)用與開發(fā)》、《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與開發(fā)》等，提供開發(fā)方法和思路。此外，《軟件工程》課程也是考研和軟考的主要專業(yè)課。因此，《軟件工程》課程教學(xué)質(zhì)量直接影響到后繼課程教學(xué)、專業(yè)拓展以及學(xué)生就業(yè)。

1 《軟件工程》課堂教學(xué)中存在的問題

作為《軟件工程》課程的主講教師，雖然在每輪的課程教學(xué)中都會根據(jù)學(xué)生的實際情況進(jìn)行調(diào)整；但是，隨著課程的重要程度逐步提升，傳統(tǒng)的《軟件工程》教學(xué)方法已經(jīng)滿足不了課程發(fā)展的需求，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）課程大綱滿足不了課程發(fā)展的需要

課程原教學(xué)大綱主要介紹傳統(tǒng)的軟件工程方法學(xué)和面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)。受課程課時的限制，兩種方法的講解只能“重理論，輕實踐”。此外，大部分學(xué)生不能理解開發(fā)過程之間的銜接，因而不能保證開發(fā)的持續(xù)性和一致性。

（2）教材中實例缺乏系統(tǒng)性和完整性

①缺乏完整的案例貫穿課程教學(xué)，因而不能系統(tǒng)、連貫地引導(dǎo)學(xué)生展開探索性學(xué)習(xí)。

②許多教材后的習(xí)題類型單一，不能較好體現(xiàn)知識的循序漸進(jìn)的演進(jìn)過程。

③實例間沒有關(guān)聯(lián)或少關(guān)聯(lián)，缺乏完整性和持續(xù)漸進(jìn)，不能完整地體現(xiàn)軟件開發(fā)過程。

（3）實踐重模仿、輕創(chuàng)新

在課程的實踐環(huán)節(jié)，無論是實驗課還是課程設(shè)計，主要的教學(xué)方法是“老師做，學(xué)生模仿”。雖然，學(xué)生在模仿過程中能切身體會軟件開發(fā)過程；但是，總體來說，還是擺脫不了被動的學(xué)習(xí)，從而一定程度上抑制了學(xué)生創(chuàng)新思維能力。

（4）實踐環(huán)節(jié)缺乏過程監(jiān)督和階段性文檔總結(jié)

由于課時限制，教師在課堂上只能對學(xué)生跟進(jìn)的操作進(jìn)行點評和提示，無法掌控項目開發(fā)進(jìn)度和質(zhì)量，更不用說及時給出實踐指導(dǎo)。此外，學(xué)生在開發(fā)過程中不重視文檔編制，缺乏或不重視階段性文檔總結(jié)。更糟糕的是，會影響師生之間的溝通。

（5）實踐重實現(xiàn)，輕設(shè)計和規(guī)范

大部分學(xué)生認(rèn)為計算機軟件專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)就是要學(xué)會編程，只要程序運行結(jié)果正確，根本不考慮程序是否易理解、易修改、易維護(hù)和易擴展。因此，會忽視在分析和設(shè)計階段建立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬆Ｐ停Y(jié)果最終實現(xiàn)的編碼不能滿足項目需求的要求。

（6）課程考核重理論，輕實踐

課程大綱中確定的考核包括三部分：期末考試成績占總成績的70%、平時成績（可以是作業(yè)、實驗，也可是項目）占20%、考勤得分占10%。從考核比例可以看出，這種考核方式不能如實反映學(xué)生實際綜合分析能力和實踐能力。

2 課程教改

2.1 課程教改目標(biāo)

課程教改以案例實施為背景，以案例開發(fā)過程（分析、設(shè)計、實現(xiàn)和運行）為載體，培養(yǎng)和提升學(xué)生開發(fā)軟件項目的綜合專業(yè)知識、文檔編制技能以及團(tuán)隊協(xié)作意識。課程改革目標(biāo)主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）通過案例驅(qū)動課堂教學(xué)，促使學(xué)生利用面向?qū)ο蠓椒ㄑ驖u進(jìn)開發(fā)軟件項目；

（2）培養(yǎng)學(xué)生工程素質(zhì)和職業(yè)素養(yǎng)；

（3）通過課程教學(xué)的重構(gòu)，引導(dǎo)學(xué)生自主、可持續(xù)性學(xué)習(xí)；同時，也提高教師組織、引導(dǎo)和應(yīng)變能力。

2.2 課程教改方案設(shè)計

課程教改需要從專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、應(yīng)用型大學(xué)性質(zhì)以及就業(yè)需求出發(fā)，調(diào)整原有的培養(yǎng)計劃進(jìn)行調(diào)整、修改課程大綱、設(shè)計案例、重置教學(xué)和實驗內(nèi)容、選取合適的教學(xué)方法和手段、完善課程考核制度等。具體教改方案的設(shè)計主要體現(xiàn)在如下幾個方面：

（1）修改課程大綱，精煉教學(xué)內(nèi)容

為了解決原大綱中課時短缺問題，之前的課程教學(xué)也在不斷調(diào)整，如在課程教學(xué)中講解傳統(tǒng)工程方法時，主要敘述如何在軟件生命周期的各個階段建立項目邏輯模型，學(xué)生則在課余建立相應(yīng)階段的邏輯模型，在期末完成項目的編碼；在課程大型實驗時，學(xué)生利用面向?qū)ο蠓椒ㄟM(jìn)行同一項目的軟件開發(fā)。對于一些能力強的學(xué)生，學(xué)生能跟上教學(xué)節(jié)奏，但是這種教學(xué)方法對學(xué)生自身素質(zhì)的要求比較高，從而整體教學(xué)效果并不理想。

再者，學(xué)生已修的《程序設(shè)計語言》和《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程都采用的是目前主流的面向?qū)ο蠹夹g(shù)，傳統(tǒng)的軟件工程方法中的許多原理、原則和啟發(fā)性規(guī)則在面向?qū)ο筌浖こ讨腥匀贿m合。因此，修改后的課程大綱是介紹面向?qū)ο筌浖こ痰姆椒▽W(xué)、原理、啟發(fā)性規(guī)則，以及面向?qū)ο箝_發(fā)過程等主要課程內(nèi)容。

（2）設(shè)計案例，搭建教學(xué)框架

根據(jù)新大綱的要求，就需要設(shè)計貫穿整個教學(xué)內(nèi)容的實際案例，換一句話，就是使用案例驅(qū)動理論教學(xué)，案例需求在經(jīng)過面向?qū)ο蠓治?、面向?qū)ο笤O(shè)計以及面向?qū)ο缶幊讨螅罱K生成實現(xiàn)代碼。案例作為一個軟件項目，既能作為教學(xué)內(nèi)容；又能作為課程考核內(nèi)容，直觀體現(xiàn)課程教學(xué)成果和效果。

因此，案例的設(shè)計直接影響課程教學(xué)過程和結(jié)果，設(shè)計案例的過程如下所示：

①選取合適的課程教學(xué)案例。具體的要求是案例規(guī)模不要太大；已有類似應(yīng)用，可以作為開發(fā)的原型模型；采用主流的開發(fā)方法和技術(shù)實現(xiàn)案例項目。

②案例的實踐與課程理論教學(xué)的銜接。首先做階段性銜接（各個開發(fā)階段完成相應(yīng)的邏輯模型）；然后，再根據(jù)具體的教學(xué)進(jìn)展做細(xì)節(jié)調(diào)整，例如在每個階段結(jié)束時安排階段性總結(jié)，團(tuán)隊成員可以介紹案例進(jìn)展情況，教師也可以適時進(jìn)行指導(dǎo)。

③形成團(tuán)隊實施案例。原則上是自由組隊，5 人一組，由一人（案例項目負(fù)責(zé)人）進(jìn)行分工：3 人進(jìn)行軟件開發(fā)，1 人負(fù)責(zé)文檔編制，1 人負(fù)責(zé)案例分析PPT 講解。考慮到案例實施的有效性和完整性，團(tuán)隊成員會做調(diào)整（主要開發(fā)成員不得超過2 人），各團(tuán)隊綜合能力基本均衡。

④案例實施成果將納入到課程考核中。項目團(tuán)隊成員之間分工要明確，考核成績也要有所區(qū)別。重置課程考核的比例，其中，期末考試成績占50%、案例項目實施成績占40%，課堂考勤得分占10%。

（3）編制教材，支撐案例開發(fā)

案例驅(qū)動教學(xué)中教材的組織順序就是軟件項目實施過程。在案例實施中，對于重復(fù)的操作避免教材內(nèi)容的重復(fù)，但所授知識是“必需、夠用、重點強調(diào)，且能溫故知新的”。

圖1 魚骨圖描述的教材結(jié)構(gòu)

圖1 中魚骨圖的右端魚尾表示學(xué)習(xí)《軟件工程》課程必須具備的專業(yè)知識；左端魚頭代表最終課程教材；魚骨圖的上方是教材結(jié)構(gòu)圖，教材由4 篇內(nèi)容組成，用大骨表示，小骨則表示每篇中的章節(jié)；魚骨圖的下方表示教材進(jìn)展過程中課堂教學(xué)需要達(dá)到的階段性教學(xué)目標(biāo)，也是案例項目開發(fā)進(jìn)程的體現(xiàn)；貫穿整個教材的魚脊梁就是案例，教材中的案例是《機票預(yù)訂系統(tǒng)》項目。

（4）以學(xué)生為中心，組織課堂教學(xué)

課堂教學(xué)主要以學(xué)生為主，教師穿插講解面向?qū)ο筌浖こ谭椒?、原理及工具。例如，教師講解了面向?qū)ο箝_發(fā)中涉及到三個模型：對象模型、功能模型和動態(tài)模型以及建模過程，學(xué)生則完成建模過程，在這期間，需要團(tuán)隊成員之間的溝通以及教師和團(tuán)隊的溝通。階段性任務(wù)完成后，學(xué)生需要組織討論（完成階段性總結(jié)PPT）、評價階段成果（階段文檔），在教師和團(tuán)隊達(dá)成共識后，進(jìn)入下一個階段的學(xué)習(xí)或開發(fā)。

（5）監(jiān)督教學(xué)進(jìn)度，建立課堂評價機制

案例實施監(jiān)督要貫穿課程教學(xué)始終。為了保證案例實施按照之前設(shè)計的預(yù)期效果進(jìn)行，教師要會預(yù)判教學(xué)中可能出現(xiàn)的問題，并給出問題的解決方案。如果遇到不能立刻解決的棘手問題，可以課后解決以確保課堂教學(xué)持續(xù)性，課程內(nèi)容按授課計劃進(jìn)度進(jìn)行。

課堂評價機制是案例教學(xué)質(zhì)量把關(guān)的最后一個環(huán)節(jié)，是課程教學(xué)一個重要組成部分。課堂評價既能肯定團(tuán)隊階段性成果，又能記錄課堂案例沒能解決的問題；此外，能反饋課堂教學(xué)中存在的不足。有導(dǎo)向的課堂評價能促進(jìn)教學(xué)改革，增進(jìn)師生以及教師之間的交流，對課程教學(xué)有決策和鑒定功能。

3 結(jié)語

由學(xué)院軟件工程16 實驗班承擔(dān)《軟件工程》教改的試運行任務(wù)。全班36 人，課程考核成績分布如圖2所示，其中，案例實施成績分布如圖3 所示。

圖2 《軟件工程》課程成績分布餅圖

圖3 課程案例實施成績分布餅圖

從分布圖中可以看出：學(xué)生參加項目實施的積極性比較高，分析和設(shè)計能力有明顯提高；學(xué)生重實踐，輕理論教學(xué)。《軟件工程》的三要素是方法、工具和過程，而方法是完成軟件開發(fā)的各項任務(wù)的技術(shù)方法，為軟件開發(fā)提供“如何做”的技術(shù)。再者，理論對實踐具有指導(dǎo)作用。因此，課程教學(xué)中不能忽視理論教學(xué)，使之融于實踐教學(xué)之中。