信息技術背景下軟件工程課程教學模式的研究與實踐

葛文庚　孫利　田麗芳

摘要：隨著社會信息化的提高，軟件行業(yè)在信息技術中所占的比重遠遠高于其他行業(yè)，軟件相關專業(yè)已經(jīng)成為新技術、新經(jīng)濟、新產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基石。軟件工程課程被譽為軟件開發(fā)的兵法，在軟件類專業(yè)中具有舉足輕重的地位。我們針對軟件工程教學中存在的問題，提出“四維一體”的教學方法，將課程資源云平臺、智慧教室、電子教室、Github群體資源統(tǒng)籌應用于軟件工程課程教學中，改變了傳統(tǒng)的教學方法和教學模式，克服了教學中時間、空間的局限性，提高了學生學習的積極性和主動性，取得了較好的教學效果。

關鍵詞：課程資源云平臺;智慧教室;電子教室;Github群體資源

中圖分類號：TP3 ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）15-0160-02

互聯(lián)網(wǎng)及“互聯(lián)網(wǎng)+”正在深刻改變著各行各業(yè)，大眾創(chuàng)新、萬眾創(chuàng)業(yè)正在快速推進，智能裝備、機器人等智能制造方興未艾，這些新技術、新產(chǎn)業(yè)、新經(jīng)濟的發(fā)展，歸根結底都離不開軟件。梅宏院士在中國計算機大會上指出軟件定義一切[1]，軟件行業(yè)在信息技術中的比重遠遠高于其他行業(yè)，軟件相關專業(yè)已經(jīng)成為社會發(fā)展的基石。

1 存在問題

軟件工程課程是研究軟件開發(fā)和維護的課程，是軟件相關專業(yè)的核心課程，課程內(nèi)容涉及軟件開發(fā)的方法、工具、過程、管理等多個方面，在課程體系中具有承上啟下的重要地位，是軟件開發(fā)的“兵法”。很多教師對軟件工程的傳統(tǒng)教學不滿意，將微課、MOOC、案例教學等教學模式應用到軟件工程教學中[2-4]，雖然取得一定效果，但是并不理想，主要原因如下：

（1）課程教學內(nèi)容龐大。軟件工程的研究范圍非常廣泛，包括軟件開發(fā)的技術、方法、工具和管理等許多方面，而且新技術、方法和工具不斷涌現(xiàn)，往往導致教學內(nèi)容多而不精，在授課時只能泛泛空談，無法展現(xiàn)一個軟件開發(fā)的“全貌”，甚至有些內(nèi)容是過時的、學生學不會的。

（2）學生不重視。軟件工程課程一般開設在大三，學生具備一定的編程基礎，認為軟件開發(fā)就是編寫代碼，只要會寫代碼就能開發(fā)軟件;甚至認為軟件工程的概念抽象、內(nèi)容枯燥，工程理念很難在課堂講授中獲取切身的體會和認識。

（3）教學改革不徹底。學生在教學過程中仍然處于被動接受狀態(tài)。以“教師教，學生聽”為主，學生僅僅是項目開發(fā)的“旁觀者”而不是“參與者”。因此，學生很難真正體會相關理論的重要性，更不用說轉化為自身的能力素質。

（4）教學模式不適應。以全球化、網(wǎng)絡化為代表的一系列顛覆性技術的發(fā)展使得教育、學習、信息共享的方式發(fā)生了變化，由此帶來了教學方法和模式、教學環(huán)境和條件、教師的需求和結構等的不適應。

為了解決以上問題，我們團隊嘗試將課程資源云平臺、智慧教室、電子教室、Github群體資源統(tǒng)籌應用于軟件工程課程教學中，研究出“四維一體”的教學模式，取得較好的教學效果。

2 四維一體

四維一體的教學模式以學生為主體，教師為主導。四維分別是：課程資源云平臺、智慧教室、電子教室、Github群體資源。通過教師的統(tǒng)籌安排，將四維融為一體，教學過程可以概括為四步：教學團隊指導學生通過軟件工程課程資源云平臺學習基礎知識，在智慧教室重點講解學生不理解或者有疑問的知識，在電子教室應用所學知識開發(fā)軟件，將理論應用于實踐，課余時間可以通過Github網(wǎng)站進行學習提高，實施過程如圖1所示。

2.1 課程資源云平臺

軟件工程課程資源搭建在學校的課程資源云平臺上，主要資源包括課程資源、基礎資源和拓展資源三個部分。課程資源包括課程簡介、課程大綱、課程進度、教學團隊等;基礎資源包括模塊劃分、重難點、教學PPT、教學視頻、案例、作業(yè)、參考文獻等;拓展資源包括職業(yè)標準、講座、題庫、文檔、拓展案例、拓展文獻等。

教師為學生設置用戶名和密碼，學生登錄后可以訪問課程資源，教師指導學生通過學習課程PPT和視頻，獲得模塊的基礎知識，對有疑問或不懂的地方進行記錄或者提交到網(wǎng)站;通過閱讀參考文獻和案例了解相關知識，也可以通過作業(yè)進行自我檢測。盡量讓每個學生帶著問題進課堂。教師通過視頻觀看記錄、PPT播放記錄等了解每個學生的學習情況，通過學生提交的留言了解學生的問題，具體過程如圖2所示。

2.2 智慧教室

以學生為中心必須改變傳統(tǒng)課堂，吸引學生主動學習、探究、討論，信息化環(huán)境和信息技術手段必須提升，技術豐富的智慧教室一定程度上滿足了大學生對教學強交互的需求，有助于推動教學方式和教學模式的改革。我們建設的智慧教室是一種“能優(yōu)化教學內(nèi)容呈現(xiàn)、便于學習資源獲取、促進課堂交互開展、具有情境感知和環(huán)境管理功能的新型教室”，是一種典型的智慧學習環(huán)境的物化，是多媒體和計算機教室的高端形態(tài)。

智慧教室的主要功能是通過綜合管理平臺調(diào)度多屏，實現(xiàn)教室無死角，每個學生都可以與知識近距離接觸;通過小組端顯示系統(tǒng)，展示小組學習效果，提高學生的語言表達和團體協(xié)作;通過教學系統(tǒng)，教師進行授課，解決學生的疑難;通過錄播系統(tǒng)，記錄課堂實況，方便學生隨時回放;通過高級白板，為學生進行知識推演;活動桌椅，方便學生分組討論，充分調(diào)動學生學習積極性?？傊腔劢淌沂菫榻虒W活動提供智慧應用服務的教室空間及其軟硬件裝備的總和，具體如圖3所示。

2.3 電子教室

通過課程資源的自主學習和智慧教室的基礎學習，學生基本掌握了軟件工程的理論知識，必須通過實踐檢驗和升華理論。電子教室是一個非常好的方式，它將信息技術融入教與學的過程中，對于提高學生動手能力、發(fā)現(xiàn)與解決問題能力具有突出的效率，受到學生的普遍歡迎，同時提供了有效的信息交流方式以及良好的合作學習平臺，也受到教師的歡迎。

在軟件工程課程教學中，電子教室的主要教學過程如圖4所示。

屏幕廣播：教師通過屏幕廣播可以控制所有學生的電腦，并將教師機上的內(nèi)容顯示在學生的電腦屏幕上，配合教師講解，可以實現(xiàn)一對一的教學指導，達到邊學邊練的教學效果，提高學生的注意力和教學效果。

發(fā)布作業(yè)：教師可以通過發(fā)布作業(yè)，將實驗任務發(fā)送給每一個學生，保證每個學生都是學習的主體，提高學生學習的積極性。

遠程監(jiān)控：教師通過遠程監(jiān)控可以看到每一個學生的計算機屏幕，隨時掌握學生的學習動態(tài)，也可以單獨查看一個學生的學習狀態(tài)，幫助提高學生的學習主動性。

學生演示：可以通過學生演示，展示學生的實驗結果，教師、同學通過自己的計算機屏幕可以看到，實現(xiàn)面對面交流的效果。

交流：同學和老師也可以通過交流功能及時進行信息交流和反饋。

總結：教師對學生的展示情況進行分析、總結。

通過電子教室將教學內(nèi)容分解為多種“教”的模式，并利用信息化將網(wǎng)絡資源和智慧教室連接成一個有機整體，并將多元化信息來源耦合進教學過程之中，利用快速的反饋技術，實現(xiàn)教學活動手段多樣化，達到系統(tǒng)地優(yōu)化教學方法。

2.4 Github群體資源

GitHub是一個基于開源分布式版本控制系統(tǒng)Git的在線代碼托管服務，它部署在公共互聯(lián)網(wǎng)上，提供了一個可供開發(fā)人員、組織或企業(yè)免費使用的開放式開發(fā)環(huán)境[5]。通過注冊該網(wǎng)站的用戶，可以閱讀開源代碼、加入軟件項目開發(fā)、與互聯(lián)網(wǎng)上的高手進行交流，將教學由單一的教師轉向互聯(lián)網(wǎng)群體。

在軟件工程教學中，學生主要通過GitHub完成軟件項目的托管，也可以閱讀開源項目或加入開源項目。

托管團隊項目：學生團隊在項目創(chuàng)建之后，團隊成員可以登錄自己的賬號，獲取該項目的副本。每個成員可以隨意修改自己賬號下的項目代碼，然后將代碼提交（Commit）到自己賬號下的項目中。用戶通過向原始項目申請合并自己修改的代碼（Pull Request）。團隊負責人將檢查該請求中所包含的代碼文件修改（File Changes），也可以針對其中的問題與該用戶進行在線交流和點評（Comments），在確定沒有問題且符合要求的情況將用戶的修改合并（Merge）到原始項目中。這有助于促進開發(fā)團隊之間的協(xié)作、技術學習和知識管理。

學習開源項目：GitHub上有很多優(yōu)秀的開源項目，學生可以下載這些項目的源代碼，學習這些項目的技術、結構等，有利于擴展學生的視野。

加入開源項目：學生通過學習，掌握了軟件開發(fā)的基本技能后，可以申請加入一個開源項目，為項目出力，同時與其他互聯(lián)網(wǎng)高手進行合作交流，提高學生的學習興趣和培養(yǎng)團隊協(xié)作能力。

3 結束語

四維一體的教學方法已經(jīng)在2014級和2015級軟件工程專業(yè)的學生中使用，驗證了該方法可操作性強，適合實踐性和理論性都強的軟件工程課程，真正實現(xiàn)“以學生為中心”，更好地激發(fā)學生的學習興趣，將學習的角色從受眾變成主動者，讓學生從枯燥的理論學習環(huán)境中解脫出來，全面深入體驗軟件工程分析、設計、編碼、測試的開發(fā)過程，有助于提高學生的學習能力、分析問題能力、解決問題能力，提高學生的工程實踐能力，縮短學生與行業(yè)的差距。

參考文獻：

[1] 梅宏.軟件定義一切：挑戰(zhàn)和機遇，中國計算機大會，2017.

[2] 殷海明.葉利華“微課”在軟件工程課程教學中的應用[J].計算機教育，2014（6）：50-52.

[3] 李志博，于磊，杜祝平，侯雪梅.MOOC 與傳統(tǒng)教學的三段混合模式在軟件工程課程中的應用[J].大學教育，2016（7）：40-42.

[4] 王靜.以案例庫為導向的“現(xiàn)代軟件工程”教學模式探索[J].教育教學論壇，2018（16）：139-141.

[5] 曾少寧.基于GitHub平臺的協(xié)同式實驗教學方法[J]，計算機教育，2016（12）：144-148.

【通聯(lián)編輯：張薇】