基于能力培養(yǎng)的軟件工程實踐教學改革與實踐

彭輝 鐵菊紅 岳希 葉振 張帆

摘? ?要：針對軟件工程專業(yè)學生工程實踐能力弱的問題，文章提出了基于能力培養(yǎng)的軟件工程實踐教學的改革，詳細介紹了基于能力培養(yǎng)的“軟件工程”實踐課程教學大綱的制定，闡述了基于項目驅(qū)動的“工程實踐”課程教學內(nèi)容改革和過程化的考核方式。實踐證明這種改革方式可以提高學生的工程實踐能力。

關(guān)鍵詞：工程實踐;軟件工程;教學改革

目前，在招聘網(wǎng)站上可以看到大量的企業(yè)都在招聘軟件測試和軟件開發(fā)工程師，軟件測試和軟件開發(fā)工程師的崗位需求很多，具有很好的就業(yè)市場。然而，部分企業(yè)雇主反應(yīng)，許多普通本科院校軟件工程專業(yè)畢業(yè)生的工程實踐能力與企業(yè)的要求還有一定差距，企業(yè)雇主對軟件工程專業(yè)畢業(yè)生的工程實踐能力不滿意，主要表現(xiàn)在學生的編程和測試能力弱、團隊合作能力差等方面。造成這種現(xiàn)象的主要原因是：一些院校軟件工程專業(yè)的工程實踐教學仍然存在實踐教學大綱、內(nèi)容與行業(yè)、企業(yè)需求相脫節(jié)等諸多問題[1]，大部分畢業(yè)生的工程實踐能力離優(yōu)秀或卓越還有一定的差距，所以有必要對軟件工程實踐教學進行創(chuàng)新和改革，提高學生的軟件工程實踐能力。

1? ? 基于能力培養(yǎng)的教學大綱制定

為了培養(yǎng)學生的軟件工程實踐能力，軟件工程學院除了設(shè)置傳統(tǒng)的軟件工程理論課程之外，還專門設(shè)置兩門軟件工程實踐類課程，一門是“工程實踐”（軟件測試）課程，另一門是“工程實踐”（綜合訓練）課程?！肮こ虒嵺`”（軟件測試）課程主要使學生在一個完整的工程項目測試中經(jīng)歷測試計劃的制定、測試方案的選擇、測試用例的設(shè)計、測試的實施、測試的總結(jié)等全過程，培養(yǎng)和訓練學生的軟件測試能力，為學生進入企業(yè)從事軟件測試工作奠定堅實的實踐基礎(chǔ)。“工程實踐”（綜合訓練）課程主要使學生在一個軟件工程項目的完整開發(fā)中經(jīng)歷需求分析、概要設(shè)計、詳細設(shè)計、程序編碼、程序測試及集成運行全過程[2]?！肮こ虒嵺`”（綜合訓練）課程包括對軟件工程專業(yè)主要核心知識與技術(shù)的應(yīng)用，使學生熟悉軟件工程開發(fā)流程，能運用所學知識對實際應(yīng)用進行分析設(shè)計，采用目前流行的框架開發(fā)項目，規(guī)范文檔編寫和代碼編寫。這兩門工程實踐課程的教學大綱制定參考了CDIO工程教育模式標準[3]和成果導向教育模式標準[4]。對于軟件工程專業(yè)來說，學生最重要的學習成果之一就是軟件工程實踐能力。這兩門課程主要培養(yǎng)學生的軟件測試能力、軟件開發(fā)能力、軟件工程問題分析能力、團隊合作能力、人際交流和溝通能力等，教學大綱主要圍繞培養(yǎng)以上幾個能力對教學內(nèi)容、學時和考核方式等進行設(shè)計和制定。

2? ? 基于項目驅(qū)動的教學內(nèi)容改革

“工程實踐”（軟件測試）和“工程實踐”（綜合訓練）兩門課程都采用項目驅(qū)動式的教學方式。為了鍛煉學生的團隊協(xié)作能力和人際交流能力，兩門課程以小組團隊方式完成項目測試和開發(fā)任務(wù)。學生每3～6人分成一組，根據(jù)自己的意向和教師的安排設(shè)置組長和組員崗位，教師擔任項目經(jīng)理和評審員角色，并盡可能讓學生獨立解決項目在測試和開發(fā)中遇到的問題，教師只是起到一個顧問和指導的作用，以學生為中心完成教學任務(wù)，培養(yǎng)和鍛煉學生獨立解決問題的工程實踐能力?！肮こ虒嵺`”（軟件測試）課程教學內(nèi)容主要模擬軟件公司實際的軟件項目測試流程，使學生經(jīng)歷測試計劃的制定、測試方案的選擇、測試用例的設(shè)計、測試的實施、測試總結(jié)等全過程，培養(yǎng)和訓練學生的軟件測試工程實踐能力?！肮こ虒嵺`”（綜合訓練）課程主要模擬軟件公司實際的軟件項目開發(fā)流程，讓學生經(jīng)歷需求分析、概要設(shè)計、詳細設(shè)計、編碼實現(xiàn)、程序測試及集成運行全過程，培養(yǎng)和訓練學生的軟件開發(fā)工程實踐能力。

很多學生都沒有獨自完整開發(fā)和測試一個軟件項目系統(tǒng)的經(jīng)歷，沒有軟件項目系統(tǒng)開發(fā)和測試經(jīng)驗，所以需要老師在上課之前，以一個實際軟件項目系統(tǒng)為案例，準備一套完整軟件項目開發(fā)和測試全套資料，包括需求規(guī)格說明書、概要設(shè)計書、數(shù)據(jù)庫設(shè)計說明書、詳細設(shè)計書、代碼、編碼規(guī)范、測試計劃書、測試用例書、測試缺陷報告、測試總結(jié)報告等，供學生在項目開發(fā)和測試過程中參考使用，可以使學生快速上手，更容易理解軟件開發(fā)和測試流程以及快速學會各種文檔的編寫，順利完成整個軟件系統(tǒng)的開發(fā)和測試工作。把一個完整的軟件項目系統(tǒng)開發(fā)和測試過程作為案例，可以使這兩門工程實踐課程的主要教學內(nèi)容貫穿起來，使得實踐的內(nèi)容成為一個有機的整體，從而提高學生的動手能力，改善實驗效果。

“工程實踐”（軟件測試）課程主要教學內(nèi)容包括：（1）學生選題。教師準備幾個待測試的軟件項目系統(tǒng)資料，學生小組討論選定一個軟件項目系統(tǒng)。（2）軟件測試計劃說明書的撰寫。學生以小組團隊為單位，閱讀和理解項目系統(tǒng)的需求規(guī)格說明書、概要設(shè)計書和數(shù)據(jù)庫設(shè)計說明書，明確項目測試內(nèi)容，小組組長負責各組員測試任務(wù)分工，小組通過討論和資料查詢，按規(guī)范格式編寫軟件測試計劃書。（3）軟件測試用例設(shè)計說明書的撰寫。每個學生按照模板和規(guī)范格式編寫自己模塊的測試用例設(shè)計說明書，測試用例類型包括功能測試、邊界值測試、界面校驗測試、業(yè)務(wù)流程測試、安全測試、易用性測試、白盒測試等。（4）測試實施和測試缺陷報告的撰寫。每個學生按照測試用例設(shè)計說明書，執(zhí)行測試用例，記錄測試結(jié)果，如果發(fā)現(xiàn)程序有錯誤或缺陷，需填寫缺陷報告書。（5）測試總結(jié)報告的撰寫。每個小組對整體系統(tǒng)測試情況進行總結(jié)，對系統(tǒng)的缺陷、功能、穩(wěn)定性、可靠性和性能進行分析，撰寫測試總結(jié)報告。（6）學生答辯。每個學生對整個測試過程和工作進行總結(jié)答辯，每個學生答辯時間大約為10 min，學生講5 min，老師提問和學生回答問題5 min。

“工程實踐”（綜合訓練）課程主要教學內(nèi)容包括：（1）學生選題和撰寫開題報告。每個小組通過資料查詢、討論等方式自由選定一個軟件項目系統(tǒng)，然后撰寫開題報告，開題報告包括項目背景、技術(shù)路線、進度安排和任務(wù)分工等，每個學生至少負責系統(tǒng)的一個功能模塊。老師審核開題報告，審核通過之后，學生開始做自己選定的項目系統(tǒng)。（2）需求規(guī)格說明書的撰寫。每個小組進行文獻資料查詢，按照老師給的模板撰寫需求規(guī)格說明書，需求規(guī)格說明書包括功能需求和非功能需求。（3）概要設(shè)計說明書和數(shù)據(jù)庫設(shè)計書的撰寫。每個小組根據(jù)需求規(guī)格說明書，按照模板撰寫概要設(shè)計說明書和數(shù)據(jù)庫設(shè)計書。概要設(shè)計說明書主要對項目系統(tǒng)進行功能模塊劃分，確定每個模塊的功能和接口。數(shù)據(jù)庫設(shè)計書主要包括數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構(gòu)設(shè)計和數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計。（4）詳細設(shè)計書的撰寫。每個學生對自己負責的模塊進行詳細設(shè)計，設(shè)計模塊的程序邏輯實現(xiàn)算法和流程，并撰寫詳細設(shè)計書。（5）編碼實現(xiàn)。每個學生根據(jù)詳細設(shè)計和編碼規(guī)范編寫自己模塊的代碼。（6）單元測試的實施。每個學生對自己的模塊進行單元測試。（7）系統(tǒng)集成和系統(tǒng)測試。小組組長負責把所有組員的模塊集成起來，然后進行系統(tǒng)測試。（8）學生答辯。每個學生總結(jié)已完成的工作，并進行答辯。

3? ? 考核方式改革

兩門工程實踐課程都采用過程化考核，每個階段都讓學生提交作業(yè)文檔或代碼，每個作業(yè)有一定的分值，并占一定的比例，總分為100分。作業(yè)的考核分為團隊考核和個人考核兩種，如果作業(yè)是小組團隊完成，就按團隊考核，每個組員的分數(shù)一樣;如果作業(yè)是個人完成，就按個人考核。每個作業(yè)考核和一兩個能力指標點相關(guān)，每個能力指標點在作業(yè)中占一定的比重，最后通過加權(quán)方式計算出來每個能力指標點的達成度情況。通過能力指標點的達成度情況，可以評估每個學生的工程實踐能力。

4? ? 結(jié)語

本文主要闡述了基于能力培養(yǎng)的軟件工程實踐教學的改革與實踐做法，實踐表明通過這種培養(yǎng)方式可以提高軟件工程專業(yè)學生的工程實踐能力。

[參考文獻]

[1]張平.基于CDIO模式的軟件工程專業(yè)實踐教學改革研究[J].無線互聯(lián)科技，2012（11）：209-211.

[2]彭輝，鐵菊紅，文立玉，等.基于CDIO的軟件工程專業(yè)工程實踐類課程的改革與實施[J].計算機教育，2017（5）：30-33.

[3]王中華，汪文彬.基于CDIO模式的軟件工程實踐教學改革研究[J].福建電腦，2013（12）：40-45.

[4]羅銘，黃海鳳，胡暢霞.基于OBE理念的翻轉(zhuǎn)課堂教學模式在軟件類研究生課程教學中的應(yīng)用[J].計算機教育，2019（7）：138-144.