基于反饋的軟件工程專業(yè)創(chuàng)新實踐教學(xué)探討

張慧敏 　謝武 孫晉永 徐智

摘 要 為了提高軟件工程專業(yè)創(chuàng)新實踐教學(xué)質(zhì)量，改善實踐教學(xué)的綜合評價的結(jié)果，本文提出一種基于反饋控制的軟件工程專業(yè)創(chuàng)新實踐教學(xué)方法。從軟件工程專業(yè)實驗課、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等實踐教學(xué)結(jié)果來看，利用該方法取得了較好的教學(xué)效果，教學(xué)質(zhì)量得到了提高。

關(guān)鍵詞 創(chuàng)新實踐教學(xué) 軟件工程 反饋 教學(xué)質(zhì)量

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2019.06.059

Discussion on Innovative Practice Teaching of

Software Engineering Major Based on Feedback

ZHANG Huimin[1][2]， XIE Wu[2]， SUN Jinyong[2]， XU Zhi[2]

（[1] Guangxi Normal University， Guilin， Guangxi 541004；

[2] Guilin University of Electronic Technology， Guilin， Guangxi 541004）

Abstract In order to improve the quality of innovative practice teaching of software engineering major and the results of comprehensive evaluation of practice teaching， an innovative practice teaching method is put forward for software engineering major using feedback control in this paper. From the practical teaching results of experimental course， course design and graduation design for software engineering major， it can be seen that we have achieved good teaching effects to improve the teaching quality via this method.

Keywords innovative practice teaching； software engineering； feedback； teaching quality

1 軟件工程專業(yè)實踐教學(xué)面臨的問題

由于軟件工程專業(yè)本身的特點，實踐教學(xué)環(huán)節(jié)在本科人才培養(yǎng)體系中占據(jù)十分重要的地位。對于地方高校軟件工程專業(yè)，除了開設(shè)理論課的課內(nèi)實驗、獨立設(shè)課實驗等實踐教學(xué)外，數(shù)據(jù)庫、Java、J2ee、UML等技術(shù)的課程設(shè)計相繼在本科教學(xué)中得到了重視，學(xué)生的實踐能力得到了提高，也促進(jìn)了學(xué)生的就業(yè)。然而，在實踐教學(xué)過程中，就創(chuàng)新實踐方面而言仍存在一些問題。

一是學(xué)生雖具備一定的初級編程能力，但綜合開發(fā)的能力訓(xùn)練不夠。學(xué)生對C語言、Java語言、統(tǒng)一建模語言等課程的基礎(chǔ)掌握較好，能夠通過編程解決相對簡單的工程問題。但是對于給定特定項目背景的軟件系統(tǒng)，學(xué)生圍繞軟件開發(fā)創(chuàng)新實踐的系統(tǒng)化思維訓(xùn)練則存在較大不足。在編程基本功訓(xùn)練過程中，教材或課堂等處的例子相對比較簡單，問題的求解過程不太復(fù)雜，編程的代碼量不多，大多數(shù)學(xué)生都能通過相對簡單的編程解決給定的軟件類問題。隨著軟件項目規(guī)模的增加，比如由簡單的實例逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)庫系統(tǒng)、游戲類軟件或應(yīng)用類軟件等，軟件系統(tǒng)中的對象及其關(guān)系變得相對更加復(fù)雜，而學(xué)生在軟件項目綜合開發(fā)時往往比較困難。軟件開發(fā)創(chuàng)新實踐能力的訓(xùn)練尤為重要而凸顯不足，學(xué)生通常在這方面有所欠缺。

二是學(xué)生的軟件項目分析和設(shè)計能力還有較大的提升空間。軟件類的學(xué)生編程能力相對較強，在面向軟件項目時，動手編程的傾向和次數(shù)較多，但缺乏相對完整的軟件項目需求分析、總體設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計等環(huán)節(jié)的有效方案，這與軟件工程專業(yè)創(chuàng)新實踐教學(xué)體系及工程認(rèn)證要求是不相符的。學(xué)生重編程、輕理論、少方案的現(xiàn)象比較突出。以軟件工程專業(yè)的綜合性設(shè)計性實驗、課程設(shè)計為例，學(xué)生往往能編寫出相對完整的源代碼，但缺乏具有可操作性的實驗方案或課程設(shè)計報告，文檔的撰寫疲于應(yīng)付。但從軟件工程創(chuàng)新實踐體系來看，在軟件項目開發(fā)過程中，通常要求學(xué)生先進(jìn)行軟件的分析和設(shè)計，然后根據(jù)軟件分析設(shè)計報告進(jìn)行系統(tǒng)代碼編寫。這表明學(xué)生在軟件分析設(shè)計方面還有較大提升空間。

三是軟件項目自主開發(fā)的創(chuàng)新實踐能力有待于提高。從軟件工程專業(yè)的綜合性設(shè)計性實驗、課設(shè)設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等環(huán)節(jié)來看，學(xué)生對簡單的軟件或系統(tǒng)有一定的項目開發(fā)能力，如開發(fā)小型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、APP等。但是對于來源于自擬課題、橫向或縱向項目的軟件開發(fā)任務(wù)、算法編程方案等，學(xué)生在綜合運用軟件工程知識方面難以進(jìn)行創(chuàng)新實踐。學(xué)生具備一定的模仿能力，但缺乏自主軟件項目開發(fā)創(chuàng)新能力。在軟件類創(chuàng)新實踐方面，許多學(xué)生需要在老師的協(xié)助下完成代碼框架搭建或構(gòu)建文檔目錄，停留在模仿驗證階段的時間偏長，難以順利過渡到綜合運用軟件工程知識進(jìn)行自主軟件開發(fā)，創(chuàng)新實踐動手能力難以取得較大進(jìn)步。

從這三個方面可以看出，為了提高實踐教學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)生的就業(yè)競爭力，軟件工程專業(yè)的創(chuàng)新實踐教學(xué)體系中尚存在急需解決的綜合開發(fā)、軟件分析設(shè)計、自主創(chuàng)新實踐等方面能力不足等問題。

2 利用反饋的軟件工程專業(yè)創(chuàng)新實踐教學(xué)研究

創(chuàng)新實踐[1-4]是在傳統(tǒng)思維的基礎(chǔ)上綜合運用各種方法或技能進(jìn)行創(chuàng)新，并將創(chuàng)新的方法在教育、教學(xué)等活動中進(jìn)行實踐。創(chuàng)新實踐教學(xué)是在現(xiàn)有實踐教學(xué)的基礎(chǔ)上增加創(chuàng)新思想的教學(xué)活動。創(chuàng)新實踐的過程中需要主觀能動性，需要有別于常規(guī)思路或常人見解的創(chuàng)新思維。以軟件工程專業(yè)的創(chuàng)新實踐教學(xué)為例，它不僅強調(diào)軟件項目能力的培養(yǎng)，而且增強了自主分析、設(shè)計、開發(fā)軟件的創(chuàng)新實踐能力的訓(xùn)練。與傳統(tǒng)實踐教學(xué)不同，創(chuàng)新實踐教學(xué)強調(diào)綜合運用改進(jìn)或創(chuàng)造教與學(xué)的方式或方法，側(cè)重學(xué)生的自主創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，將創(chuàng)新思維付諸于實踐，而不是模仿式、驗證式的簡單而機械地實踐教學(xué)活動。

在軟件工程領(lǐng)域，創(chuàng)新實踐教學(xué)主要分為兩個方面。一是基于客觀現(xiàn)實的軟件問題的解決方案調(diào)整進(jìn)行軟件開發(fā)過程的創(chuàng)新，創(chuàng)新有一定的難度，需要綜合軟件項目相關(guān)的信息，整合過程相對較為復(fù)雜；二是基于軟件開發(fā)中的問題解決方案，綜合運用軟件工程及計算機相關(guān)知識進(jìn)行開創(chuàng)性創(chuàng)新，創(chuàng)新的難度更大，需要較強的信息處理能力和創(chuàng)造能力。以軟件類實驗教學(xué)為例，它更加強調(diào)綜合性、設(shè)計性實驗的創(chuàng)新能力的鍛煉，如通過軟件分析、設(shè)計等過程，完成一個小型軟件的開發(fā)，并形成相關(guān)的文檔，實現(xiàn)創(chuàng)新性實踐教學(xué)目標(biāo)，以提高軟件工程專業(yè)創(chuàng)新實踐教學(xué)的教學(xué)質(zhì)量。

軟件工程專業(yè)創(chuàng)新實踐教學(xué)，不僅需要教學(xué)理念的更新，在軟件工程的理論課程也需要充分地體現(xiàn)，融合創(chuàng)新實踐的新思想，而且在軟件工程實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，應(yīng)更加側(cè)重軟件項目的自主開發(fā)過程，如圍繞一個給定創(chuàng)新性軟件開發(fā)項目，需要從軟件項目的可行性分析、需求分析、總體設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、系統(tǒng)實現(xiàn)等各個環(huán)節(jié)進(jìn)行創(chuàng)新，而不是簡單地套模板或模仿，需利用創(chuàng)新實踐的結(jié)果，反饋到軟件開發(fā)的各個環(huán)節(jié)之中。通過將創(chuàng)新性軟件項目的各個開發(fā)環(huán)節(jié)中遇到的問題，反饋到系統(tǒng)的開發(fā)過程，以提高軟件開發(fā)的質(zhì)量，從而使得軟件工程專業(yè)創(chuàng)新實踐教學(xué)質(zhì)量切實地得到提高。

基于反饋的軟件工程創(chuàng)新實踐教學(xué)閉環(huán)系統(tǒng)。比如，對于軟件工程的實驗教學(xué)，從演示性實驗、驗證性實驗到綜合性設(shè)計性實驗構(gòu)成局部的閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。通過循序漸進(jìn)地依次增加創(chuàng)新實踐教學(xué)活動，使得學(xué)生能夠?qū)崿F(xiàn)從模仿完成實驗到自主設(shè)計完成實驗的轉(zhuǎn)變。對于軟件類的課程設(shè)計也是類似的。圍繞軟件工程項目，從課程設(shè)計選題（問題定義）、分析、設(shè)計到系統(tǒng)實現(xiàn)等也構(gòu)成創(chuàng)新實踐教學(xué)的閉環(huán)系統(tǒng)。學(xué)生在課程設(shè)計的過程中，綜合運用基于反饋的創(chuàng)新實踐教學(xué)方法，使得學(xué)生從下載論文和源代碼等課程設(shè)計材料，通過分析、整理、模仿過渡到開展自我創(chuàng)新訓(xùn)練，實現(xiàn)自主開發(fā)軟件作品并撰寫課程設(shè)計報告，構(gòu)成反饋閉環(huán)系統(tǒng)。在軟件工程專業(yè)的實驗、課程設(shè)計的每個局部的反饋控制體系中，各個局部環(huán)節(jié)不可避免地出現(xiàn)問題，而將這些問題的改進(jìn)收益反饋到實踐教學(xué)體系中，整體教學(xué)的收益將得到提高。從軟件工程專業(yè)的實驗課、單門理論課的課程設(shè)計、綜合性課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等環(huán)節(jié)也形成反饋教學(xué)管理的體系。從創(chuàng)新實踐角度看，這些閉環(huán)體系是相對較為完整的。

基于反饋的軟件開發(fā)實踐教學(xué)閉環(huán)系統(tǒng)。在軟件開發(fā)的實踐教學(xué)體系中，結(jié)合反饋思想，從問題定義、可行性分析、需求分析、總體設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計到系統(tǒng)實現(xiàn)和測試等可以構(gòu)成軟件開發(fā)實踐教學(xué)閉環(huán)系統(tǒng)，且每個部分都是必不可少的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，這在軟件類的課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計等實踐教學(xué)中體現(xiàn)尤為突出。為了提高軟件項目的收益輸出，需要將軟件開發(fā)的各個環(huán)節(jié)中的問題及其解決方案或改進(jìn)結(jié)果反饋到其前面的環(huán)節(jié)，形成閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。比如，以系統(tǒng)實現(xiàn)和測試為例，在這兩個環(huán)節(jié)的創(chuàng)新實踐教學(xué)過程中，由于學(xué)生客觀上缺乏軟件項目經(jīng)驗，軟件編碼和測試等過程中往往涌現(xiàn)出許多問題。而這些問題又與需求分析和軟件設(shè)計存在較大的關(guān)聯(lián)關(guān)系。因此，教師在指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新實踐訓(xùn)練時，需要將后續(xù)環(huán)節(jié)中的問題及解決方案與前饋環(huán)節(jié)相結(jié)合，通過提高閉環(huán)系統(tǒng)的增益改進(jìn)軟件開發(fā)過程，達(dá)到改進(jìn)軟件類創(chuàng)新實踐教學(xué)質(zhì)量的目的。

以上這兩個閉環(huán)系統(tǒng)雖然維度和角度各不相同，但它們縱橫交錯，緊密相連，相輔相成，是相互促進(jìn)的反饋控制體系，這在面向?qū)嵺`教學(xué)改革的問卷調(diào)查信息系統(tǒng)中也得到了體現(xiàn)。軟件項目開發(fā)中分析、設(shè)計、系統(tǒng)實現(xiàn)、測試等環(huán)節(jié)也貫穿在綜合性設(shè)計性實驗、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計的創(chuàng)新實踐教學(xué)體系之中。通過反饋思想，可以不斷提升軟件工程專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力，使得軟件類創(chuàng)新實教學(xué)踐體系與軟件項目開發(fā)的生命周期中的各個環(huán)節(jié)形成相互促進(jìn)的良性關(guān)系。圍繞軟件開發(fā)創(chuàng)新實踐能力，培養(yǎng)學(xué)生主動參與、自主學(xué)習(xí)、自主開發(fā)的思維和習(xí)慣，單項技能與綜合能力并重，不斷提升軟件工程創(chuàng)新與實踐操作的能力，從而有效地提高軟件工程專業(yè)創(chuàng)新實踐教學(xué)質(zhì)量。

3 結(jié)束語

本文運用控制論中的反饋思想，提出了一種適合軟件工程專業(yè)的創(chuàng)新實踐教學(xué)方法。實踐教學(xué)結(jié)果表明，面向軟件工程專業(yè)學(xué)生的實踐教學(xué)過程中取得了較好的效果。通過對各個實踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行不斷總結(jié)，并將存在的問題反饋到新實踐教學(xué)任務(wù)之中，從學(xué)生對實踐教學(xué)的評價結(jié)果可以看出，運用反饋的創(chuàng)新實踐教學(xué)思想，學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力得到了明顯提高，實踐教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)水平得到較大改進(jìn)，對創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目訓(xùn)練、就業(yè)、工程認(rèn)證等也起到了重要作用。

*通訊作者：謝武

本文項目信息：廣西高等教育本科教學(xué)改革工程項目（2016JGB226、2018JGB186）、桂林電子科技大學(xué)校級教育教學(xué)改革項目（JGZ201716、JGZ201720、JGB2014058）、桂林電子科技大學(xué)2016年校級教育教學(xué)改革示范中心專項項目（面向?qū)嵺`教學(xué)改革的問卷調(diào)查信息系統(tǒng)研究與設(shè)計）、高等學(xué)校本科計算機類專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)研究項目 （YYX2015SE00，YYX2015SE01）

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