系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)課程的雙向驅(qū)動(dòng)案例教學(xué)法

朱磊　徐傳運(yùn)　張楊

摘要：針對(duì)系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)課程的特點(diǎn)和當(dāng)前存在的主要問(wèn)題，根據(jù)長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐基礎(chǔ)，提出案例引導(dǎo)教學(xué)法和五步實(shí)踐教學(xué)法，以案例作為課程的核心，采用“把理論融入案例、從案例中抽取理論”的雙向思維方式，通過(guò)“從實(shí)踐中來(lái)、到實(shí)踐去”的雙向過(guò)程，解決系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)課程在教學(xué)過(guò)程中面臨的難題。

關(guān)鍵詞：系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)；雙向驅(qū)動(dòng)；案例教學(xué)法；實(shí)踐能力

0.引言

系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)課程是軟件工程的專(zhuān)業(yè)骨干課程，該課程面向已掌握計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、軟件開(kāi)發(fā)基本技術(shù)的高年級(jí)學(xué)生，因此該課程通常開(kāi)設(shè)在大三下學(xué)期或大四上學(xué)期。該課程是在學(xué)生已經(jīng)具備一定程序設(shè)計(jì)能力的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生的軟件系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)能力，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的軟件開(kāi)發(fā)綜合能力，同時(shí)培養(yǎng)比代碼編寫(xiě)人員更高層次的系統(tǒng)分析與系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員的專(zhuān)業(yè)核心課程。該課程在培養(yǎng)學(xué)生軟件工程應(yīng)用能力方面有著不可取代的地位。

系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)是一門(mén)承上啟下的課程，在程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)類(lèi)課程、計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)類(lèi)課程、程序設(shè)計(jì)技術(shù)類(lèi)課程的基礎(chǔ)上，講授軟件系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論、方法、技術(shù)、工具，為軟件工程開(kāi)發(fā)高級(jí)類(lèi)課程奠定基礎(chǔ)。該課程的主要先修專(zhuān)業(yè)課程有程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)（Java）、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)原理及應(yīng)用、程序設(shè)計(jì)方法學(xué)、數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用、Web程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、Windows程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、Java EE架構(gòu)與程序設(shè)計(jì)/.Net架構(gòu)與程序設(shè)計(jì)、高級(jí)C#開(kāi)發(fā)技術(shù)/移動(dòng)開(kāi)發(fā)技術(shù)等。后續(xù)或同步開(kāi)設(shè)的課程有軟件質(zhì)量保證與測(cè)試、設(shè)計(jì)模式、軟件體系結(jié)構(gòu)、軟件項(xiàng)目管理與團(tuán)隊(duì)協(xié)作、Web軟件應(yīng)用案例分析等。

1.課程特點(diǎn)與問(wèn)題

系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)是一門(mén)理論性與實(shí)踐性都比較強(qiáng)的課程，同時(shí)又是一門(mén)抽象性較高的課程，學(xué)生在理解理論、將理論運(yùn)用到實(shí)踐、解決具體問(wèn)題方面感到困難。課程的主要特點(diǎn)有以下幾個(gè)方面。

（1）實(shí)踐性較強(qiáng)。該課程主要培養(yǎng)軟件工程專(zhuān)業(yè)（或相關(guān)專(zhuān)業(yè)）學(xué)生的系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)能力，要求學(xué)生在學(xué)習(xí)完該課程后，具備對(duì)中小型系統(tǒng)進(jìn)行需求收集、分析、規(guī)約、建模、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)的能力。

（2）理論性較高。雖然系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)課程實(shí)踐性較強(qiáng)，但是實(shí)踐必須在理論的指導(dǎo)下進(jìn)行，要求學(xué)生系統(tǒng)掌握軟件系統(tǒng)需求、設(shè)計(jì)的相關(guān)概念以及規(guī)律、原則、模式等知識(shí)。

（3）理論不成熟。軟件工程經(jīng)過(guò)十多年的高速發(fā)展，雖然在理論知識(shí)方面有一定的積累，但總體來(lái)說(shuō)，軟件工程的理論知識(shí)仍然不系統(tǒng)、不完備，其正確性、有效性仍然需要在實(shí)踐中驗(yàn)證。在理論不成熟的領(lǐng)域，經(jīng)驗(yàn)積累就顯得尤其重要，經(jīng)驗(yàn)知識(shí)傳授的最佳方式應(yīng)該是“師帶徒”，但當(dāng)前大學(xué)教育主要采用課堂授課方式，這是培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)能力面臨的難題。

（4）抽象性較強(qiáng)。系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)完全是基于概念基礎(chǔ)上的邏輯模型的建立與優(yōu)化，這些邏輯模型的建立過(guò)程是從無(wú)到有的抽象創(chuàng)造過(guò)程，是完全在邏輯空間中的演化。軟件系統(tǒng)邏輯模型的復(fù)雜度往往較高，這要求學(xué)生必須具有較強(qiáng)的抽象思維能力，而抽象思維能力培養(yǎng)又是一個(gè)長(zhǎng)期且具有一定難度的過(guò)程。

（5）綜合能力培養(yǎng)。系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)要求學(xué)生具備較高的綜合能力，既包括理論知識(shí)、方法、技術(shù)、工具等工科方面的知識(shí)和技能，又包括交流、溝通、演講、辯論、寫(xiě)作、創(chuàng)新等文科方面的能力。軟件工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生主要以理科生為主，文科方面的能力相對(duì)較差，而這些能力對(duì)需求的收集、確認(rèn)、規(guī)約以及設(shè)計(jì)方案的講解、交流、說(shuō)服顯得特別重要。這一特點(diǎn)常常被忽略，一些教師經(jīng)常誤認(rèn)為學(xué)生學(xué)會(huì)面向?qū)ο蟆⒚嫦蜻^(guò)程的方法以及UML、數(shù)據(jù)流圖、ER圖，就學(xué)會(huì)了系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)。

在系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)課程的教學(xué)過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)以下問(wèn)題：理論與實(shí)踐脫節(jié)，理論不能指導(dǎo)實(shí)踐，實(shí)踐不能驗(yàn)證和提升理論；學(xué)生不能真正理解抽象的理論；學(xué)生不知道如何運(yùn)用理論以及在何種場(chǎng)景中運(yùn)用理論；學(xué)生掌握了工具的使用，但不知道怎么用工具解決系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)問(wèn)題；學(xué)生學(xué)完課程后，仍然不能獨(dú)立地完成一個(gè)軟件系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)。

2.案例引導(dǎo)教學(xué)法

系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)是一門(mén)理論性和實(shí)踐性都較強(qiáng)的課程，以致理論知識(shí)的理解與實(shí)際應(yīng)用之間存在鴻溝，經(jīng)常出現(xiàn)學(xué)生已經(jīng)掌握理論原理，但不能在合適的場(chǎng)景中靈活運(yùn)用相關(guān)知識(shí)解決分析與設(shè)計(jì)問(wèn)題的狀況。為了解決這個(gè)問(wèn)題，該課程采用案例引導(dǎo)教學(xué)法，即在理論教學(xué)過(guò)程中不是直接講授理論知識(shí)，而是先給出實(shí)際的系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)案例，在案例中植入理論知識(shí)能夠解決的問(wèn)題，在講解案例時(shí)提出問(wèn)題，針對(duì)問(wèn)題引出相關(guān)知識(shí)，然后再對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行講解。案例引導(dǎo)教學(xué)法能夠讓學(xué)生一開(kāi)始就知道理論知識(shí)適用于何種場(chǎng)景以及解決何種問(wèn)題，從而提高理論知識(shí)的運(yùn)用能力。

案例引導(dǎo)教學(xué)法由“案例引導(dǎo)-理論講解-案例剖析-項(xiàng)目實(shí)踐-項(xiàng)目評(píng)講”五步構(gòu)成。案例引導(dǎo)教學(xué)法的第一步即在進(jìn)行理論講解之前先講解案例，在案例中植入理論知識(shí)能夠解決的問(wèn)題，講解案例時(shí)明確提出這些問(wèn)題，然后針對(duì)這些問(wèn)題引出相關(guān)的理論知識(shí)；第二步就是正式講解理論，系統(tǒng)講解理論中的概念、方法、原理、規(guī)則、約束，讓學(xué)生在理解理論知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行第三步——案例剖析；案例剖析需要學(xué)生結(jié)合理論深入地剖析案例，講解如何利用理論知識(shí)解決案例中的問(wèn)題，并且把理論知識(shí)能解決的問(wèn)題進(jìn)行泛化，即講解理論知識(shí)能夠解決哪些問(wèn)題、如何解決這些問(wèn)題以及解決方法的優(yōu)缺點(diǎn)等。在第三步的基礎(chǔ)上，學(xué)生需要參與項(xiàng)目實(shí)踐，真正運(yùn)用理論知識(shí)解決系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)方面的實(shí)際問(wèn)題，最后由教師對(duì)學(xué)生的實(shí)踐過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)（關(guān)于實(shí)踐教學(xué)的方法參考下一節(jié)的“五步實(shí)踐教學(xué)法”）。

案例引導(dǎo)教學(xué)法實(shí)際上堅(jiān)持的是“理論指導(dǎo)實(shí)踐、實(shí)踐驗(yàn)證理論”的教學(xué)原則以及“思維培養(yǎng)、知識(shí)傳授、技術(shù)訓(xùn)練、工具指導(dǎo)、能力提升”相結(jié)合的教學(xué)理念。采用案例引導(dǎo)教學(xué)法給學(xué)生授課的教師必須是雙師型教師，有軟件項(xiàng)目開(kāi)發(fā)背景，親自參與過(guò)軟件項(xiàng)目開(kāi)發(fā)（該課程要求主講教師至少全程主持或參與過(guò)3個(gè)以上的軟件開(kāi)發(fā)項(xiàng)目）。在教學(xué)過(guò)程中，要求教師在講授時(shí)將理論知識(shí)融入真實(shí)的案例，避免空洞的理論知識(shí)講解，不僅要講透理論知識(shí)的原理，還要講解理論知識(shí)的使用場(chǎng)景、使用方法以及實(shí)踐中可能存在的問(wèn)題和解決思路。

3.五步實(shí)踐教學(xué)法

系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)的特點(diǎn)是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)較少，主要是分析性、設(shè)計(jì)性、綜合性的實(shí)驗(yàn)；目標(biāo)是訓(xùn)練學(xué)生使用軟件工程理論、方法、技術(shù)、工具，分析和解決軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題的能力，因此實(shí)驗(yàn)過(guò)程相比實(shí)驗(yàn)結(jié)果更重要。該課程的實(shí)踐教學(xué)分為兩部分：與課程同步的分階段項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)和獨(dú)立的課程設(shè)計(jì)。與課程同步的分階段項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)主要分為4類(lèi)實(shí)驗(yàn)：軟件系統(tǒng)業(yè)務(wù)背景與需求理解、系統(tǒng)業(yè)務(wù)建模、系統(tǒng)需求分析與需求表示、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)規(guī)約。這4類(lèi)實(shí)驗(yàn)基于同一個(gè)領(lǐng)域背景，針對(duì)開(kāi)發(fā)同一個(gè)軟件系統(tǒng)過(guò)程中的各個(gè)子問(wèn)題進(jìn)行能力訓(xùn)練。該課程設(shè)計(jì)的目的是系統(tǒng)地訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用課程各個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行軟件系統(tǒng)需求分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力。

學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題是無(wú)從下手，不知道系統(tǒng)分析應(yīng)該從何開(kāi)始，過(guò)程如何展開(kāi)，結(jié)果如何表示，設(shè)計(jì)方案如何形成、選擇和評(píng)價(jià)。我們針對(duì)此問(wèn)題提出五步實(shí)踐教學(xué)法。在五步實(shí)踐教學(xué)法中，每一類(lèi)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過(guò)程包括教師講解實(shí)驗(yàn)要求、教師示范、學(xué)生實(shí)驗(yàn)、教師考核和評(píng)講。系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)課程特別強(qiáng)調(diào)教師在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的示范和指導(dǎo)作用：在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始之前，教師先以實(shí)驗(yàn)的部分內(nèi)容作為示例，向?qū)W生示范實(shí)驗(yàn)的具體過(guò)程和主要方法；在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師對(duì)有問(wèn)題的學(xué)生進(jìn)行單獨(dú)指導(dǎo)，如果存在共性問(wèn)題，就進(jìn)行集中講解。

實(shí)踐教學(xué)按照項(xiàng)目組的方式進(jìn)行管理，將4～6名學(xué)生分為一組并設(shè)立小組長(zhǎng)，學(xué)生以某種實(shí)際角色參與到項(xiàng)目中，小組長(zhǎng)（作為項(xiàng)目經(jīng)理）直接向教師匯報(bào)項(xiàng)目進(jìn)展（包括組員的完成情況），教師通過(guò)隨機(jī)抽取組員詢問(wèn)的方式，考查小組長(zhǎng)匯報(bào)情況的真實(shí)性。教師在項(xiàng)目進(jìn)行過(guò)程中，根據(jù)學(xué)生的完成情況，對(duì)一些共性問(wèn)題進(jìn)行講解。實(shí)踐成果的考核主要分為3個(gè)部分：文檔質(zhì)量、答辯情況、過(guò)程參與積極性（成績(jī)主要由小組長(zhǎng)分級(jí)評(píng)價(jià)給出）。

4.結(jié)語(yǔ)

采用案例引導(dǎo)教學(xué)法和五步實(shí)踐教學(xué)法后，教學(xué)質(zhì)量明顯提高，課堂教學(xué)氣氛更加活躍，學(xué)生能非常積極地參與到案例分析過(guò)程中，完成作業(yè)的積極性以及作業(yè)質(zhì)量有所提高。由于有了教師的具體指導(dǎo)和參考案例，學(xué)生更愿意完成并知道如何完成系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)作業(yè)，該專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文質(zhì)量的總體提高可以反映出學(xué)生的系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)能力明顯提高。endprint