面向工程教育認(rèn)證的軟件系統(tǒng)分析與設(shè)計課程的建設(shè)

牛玉軍 周東生 趙宏偉

摘要：以校企合作為基石，以項目驅(qū)動為載體，以工程教育認(rèn)證理念為指導(dǎo)，對本校軟件工程專業(yè)軟件系統(tǒng)分析與設(shè)計課程進(jìn)行了改革與實踐，包括師資的培訓(xùn)與教學(xué)案例的收集、教學(xué)的組織與實施、教學(xué)評價和教學(xué)案例庫的完善。實際應(yīng)用后，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、實踐和創(chuàng)新能力都得到了提高，培養(yǎng)的學(xué)生更加符合企業(yè)的用人需求。

關(guān)鍵詞：工程教育認(rèn)證;教學(xué)改革;軟件系統(tǒng)分析與設(shè)計

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）16-0114-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

1 引言

工程教育認(rèn)證是一項國際認(rèn)可的工程教育質(zhì)量保障制度， 它的核心理念是以學(xué)生為中心、以產(chǎn)出為導(dǎo)向和持續(xù)改進(jìn)[1-3]。工程教育認(rèn)證是對工程教育本科專業(yè)認(rèn)證的，通過工程教育認(rèn)證來促進(jìn)高校的相關(guān)專業(yè)制定符合自身定位和社會需求的培養(yǎng)目標(biāo)。本校作為地方性高校，為了更好地服務(wù)于地方經(jīng)濟(jì)，正在向研究應(yīng)用型大學(xué)發(fā)展。以工程教育認(rèn)證為指引，我們對本科生培養(yǎng)方案進(jìn)行了全面的修訂。

《軟件系統(tǒng)分析與設(shè)計》是軟件工程專業(yè)的專業(yè)主干課程。此課程的前驅(qū)課程是軟件工程課程，是對軟件工程過程的分析和設(shè)計兩個步驟進(jìn)行展開詳盡的講解，為后繼的軟件編程實現(xiàn)和軟件測試課程打下堅實的基礎(chǔ)。此課程是一門交叉學(xué)科，課程內(nèi)容不僅包括計算機(jī)科學(xué)，而且還包括系統(tǒng)工程學(xué)、管理學(xué)等學(xué)科，課程內(nèi)容多，難度大，實踐性強(qiáng)[4-7]。所以以往的教學(xué)過程中存在以下問題：①教材中的案例過于簡單，只為了理解說明理論問題，與企業(yè)實際的開發(fā)項目相差太遠(yuǎn)。而且案例不連貫，例如系統(tǒng)分析階段的案例是圖書管理系統(tǒng)的，到了系統(tǒng)設(shè)計階段的案例就變成了訂餐系統(tǒng)的。②學(xué)生對軟件系統(tǒng)的分析與設(shè)計的重要性認(rèn)識不夠，更喜歡軟件編程實現(xiàn)，沒有真正理解分析與設(shè)計是做好編程實現(xiàn)的前提。③學(xué)生認(rèn)為軟件系統(tǒng)分析與設(shè)計就是寫文檔，而寫出的分析與設(shè)計文檔又不能進(jìn)行實際項目的開發(fā)，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高。

2課程的建設(shè)

軟件系統(tǒng)分析與設(shè)計是軟件工程專業(yè)的一門專業(yè)必修課，是一門理論與應(yīng)用相結(jié)合，實踐性很強(qiáng)的課程。授課對象需要較強(qiáng)的軟件工程專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)，是一門融合多門課程知識進(jìn)行軟件產(chǎn)品構(gòu)思、設(shè)計和構(gòu)建的綜合技術(shù)應(yīng)用類課程。本課程從面向結(jié)構(gòu)和面向?qū)ο髢蓚€主要的軟件開發(fā)角度組織內(nèi)容，旨在培養(yǎng)學(xué)生利用數(shù)據(jù)流圖和UML對軟件系統(tǒng)過程進(jìn)行分析、設(shè)計的能力，強(qiáng)調(diào)對軟件系統(tǒng)分析與設(shè)計技術(shù)的規(guī)范化、實用化、工具化與文檔化。通過本門課程的學(xué)習(xí)，將為以后其他軟件工程類課程的深入學(xué)習(xí)和工程應(yīng)用打下必要基礎(chǔ)。

根據(jù)工程教育認(rèn)證的要求，我們制定了軟件系統(tǒng)分析與設(shè)計課程的教學(xué)目標(biāo)：①知識目標(biāo)：能夠運(yùn)用軟件系統(tǒng)分析與設(shè)計的基礎(chǔ)知識，包括面向結(jié)構(gòu)和面向?qū)ο蟮姆治雠c設(shè)計方法等，判斷軟件產(chǎn)品的優(yōu)劣。②能力目標(biāo)：具備軟件系統(tǒng)的分析和設(shè)計能力，利用數(shù)據(jù)流圖和UML模型對軟件系統(tǒng)過程進(jìn)行分析、設(shè)計的能力。能夠正確的使用面向過程和面向?qū)ο蟮姆治雠c設(shè)計方法、工具進(jìn)行軟件工程的實施與管理過程。能夠?qū)?fù)雜的軟件系統(tǒng)進(jìn)行分析與設(shè)計的能力。③素質(zhì)目標(biāo)：基于軟件產(chǎn)品的分析與設(shè)計資料，判斷軟件產(chǎn)品可能對社會、健康、安全、法律以及文化的影響。

這門課程的教學(xué)目標(biāo)對以下軟件工程專業(yè)學(xué)生畢業(yè)要求形成了強(qiáng)支撐：①工程知識：掌握軟件工程在應(yīng)用領(lǐng)域的基本知識和實踐方法，了解計算機(jī)軟硬件原理、技術(shù)和方法在工程領(lǐng)域的應(yīng)用，了解項目管理的基本知識，認(rèn)識某個具體軟件工程的實施與管理過程。②問題分析能力：具有能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，識別、表達(dá)、并通過文獻(xiàn)研究分析復(fù)雜工程問題，以獲得有效結(jié)論的能力。③工程實踐與創(chuàng)新能力：具有能夠設(shè)計針對復(fù)雜工程問題的解決方案，設(shè)計滿足特定需求的系統(tǒng)、單元或工藝流程的能力。具有能夠在設(shè)計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，掌握基本創(chuàng)新方法，并得到實際運(yùn)用。④政治與道德素質(zhì)：具有能夠基于工程相關(guān)背景知識進(jìn)行合理分析，評價專業(yè)工程實踐和復(fù)雜工程問題解決方案對社會、健康、安全、法律以及文化的影響，并理解應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任的能力。

根據(jù)以上的教學(xué)目標(biāo)要求，以校企合作為基石，以企業(yè)實際的項目案例為載體，以工程教育認(rèn)證為指引，對軟件系統(tǒng)分析與設(shè)計課程教學(xué)的各個階段進(jìn)行了建設(shè)，并在實際的教學(xué)過程中進(jìn)行了持續(xù)改進(jìn)。

2.1師資的培訓(xùn)與教學(xué)案例的收集

校企合作是我們專業(yè)建設(shè)的基石。本校的軟件工程專業(yè)已經(jīng)和多家軟件公司建立了良好的合作關(guān)系。在這些公司建立了學(xué)生校外實踐基地和進(jìn)行師資培訓(xùn)，并簽署了正式合作協(xié)議。這樣我們的專業(yè)教師可以申請到企業(yè)進(jìn)行培訓(xùn)，參與企業(yè)的實際項目的開發(fā)，進(jìn)行學(xué)習(xí)和提高。企業(yè)的實際項目經(jīng)過企業(yè)審核后，可以讓老師收集整理，作為課程的案例。這樣學(xué)生能夠明確知道畢業(yè)后在企業(yè)需要開發(fā)什么樣的項目，掌握什么技術(shù)，到什么程度，學(xué)生就會自己努力達(dá)到這一目標(biāo)，從而保證了學(xué)校人才培養(yǎng)產(chǎn)出與用人需求的一致性，符合了工程教育認(rèn)證的要求。

教師在收集項目案例時，要嚴(yán)格遵照軟件系統(tǒng)分析與設(shè)計課程的大綱要求進(jìn)行，將項目的可行性研究、分析和設(shè)計文檔，項目的實現(xiàn)代碼等全部收集。收集的項目一部分用于課堂的案例，一部分用于學(xué)生的分析與設(shè)計的實踐內(nèi)容。收集的項目不能太大、太復(fù)雜，防止在規(guī)定的學(xué)時內(nèi)無法完成，也不能太小，不能激發(fā)學(xué)生的興趣。最后建立本課程的教學(xué)案例庫。

2.2教學(xué)的組織與實施

以企業(yè)實際的項目案例為載體，以學(xué)生為中心，進(jìn)行了教學(xué)的組織和實施。軟件系統(tǒng)分析與設(shè)計課程分為兩部分，一部分是理論講授，另一部分是課程實踐。

（1） 理論部分的講授

收集的項目案例一部分用于課程講授，將項目的分析與設(shè)計資料按照章節(jié)的知識點(diǎn)進(jìn)行分解，然后用于講授。在講授過程中，首先演示這個項目的代碼運(yùn)行，讓學(xué)生感受到這個項目完全開發(fā)出來的效果，雖然本門課程不進(jìn)行代碼開發(fā)，但這樣做會很大的鼓舞學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生會更加認(rèn)真地去學(xué)習(xí)這個項目系統(tǒng)的分析與設(shè)計。

在理論講授的過程中，我們充分的考慮了學(xué)生的參與，這符合工程教育認(rèn)證的以學(xué)生為中的理念。①激勵學(xué)生回答問題，教師在講授的過程中，多提出問題，鼓勵學(xué)生回答。學(xué)生無論回答對錯，都要給予分?jǐn)?shù)獎勵，并計入平時成績。②學(xué)生參與講解，有的簡單部分可以讓學(xué)生提前預(yù)習(xí)準(zhǔn)備，課堂上由學(xué)生講解。學(xué)生也可以毛遂自薦，自己指定某一部分進(jìn)行講解，學(xué)生講解后由老師進(jìn)行補(bǔ)充和總結(jié)。對于講解的學(xué)生要給予加分。

（2） 實踐部分的安排

課程實踐部分是由學(xué)生分析設(shè)計企業(yè)的實際的項目，最后學(xué)生設(shè)計的分析設(shè)計文檔結(jié)果要與企業(yè)項目的分析與設(shè)計文檔資料進(jìn)行對比。首先要把企業(yè)收集的項目的分析設(shè)計資料按照功能模塊進(jìn)行分解，一個模塊的分析與設(shè)計一般由1個學(xué)生來完成，較大的模塊由2個學(xué)生來完成。學(xué)生自愿組成一小組來完成一個項目的分析與設(shè)計，并選出一個組長。組長與老師一起定制分析與設(shè)計計劃，協(xié)調(diào)組員間的合作。每個組的分析與設(shè)計計劃基本上與理論課的相關(guān)知識點(diǎn)講解進(jìn)度同步。最后由老師和小組組長對每個組的項目分析與設(shè)計結(jié)果進(jìn)行考核，并對分析與設(shè)計過程中的經(jīng)驗和教訓(xùn)進(jìn)行總結(jié)。

（3） 線上和線下相結(jié)合的教學(xué)方式

理論部分的講授我們采用線上和線下相結(jié)合的教學(xué)方式。對理論課在教室里講授的過程進(jìn)行完整的錄制，然后放到學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺。學(xué)生對于學(xué)過的知識遺忘或自己項目分析與設(shè)計過程中遇見較難的知識點(diǎn)的時候，都可以在線進(jìn)行學(xué)習(xí)。理論部分講授的過程中，有實踐部分同步進(jìn)行，學(xué)生自己進(jìn)行實際項目的分析與設(shè)計，這樣我們做到了“學(xué)中做”。而學(xué)生在項目分析與設(shè)計開發(fā)的過程中，也可以在線學(xué)習(xí)，這樣我們做到了“做中學(xué)”。

（4） 多導(dǎo)師制度

這門課程的指導(dǎo)教師除了教授這門課程的教師，還有企業(yè)相關(guān)項目的開發(fā)工程師和一些已經(jīng)畢業(yè)在軟件企業(yè)工作的校友。我們建立了一個軟件系統(tǒng)分析與設(shè)計課程指導(dǎo)和交流的微信群。學(xué)生可以通過這個群請教和討論問題，指導(dǎo)老師可以在線回答，非常方便有效。

（5） 其他激勵措施

在多個方面我們盡最大努力給予學(xué)生支持和鼓勵：①對于利用課余時間進(jìn)行項目分析與設(shè)計的學(xué)生，提供教室等環(huán)境的支持。②對于本門課程取得優(yōu)異成績的同學(xué)，可以選擇去合作的企業(yè)實習(xí)。③對原來企業(yè)的項目分析與設(shè)計有改進(jìn)的，或提出新的思路和方法的同學(xué)，可以參加相關(guān)的大學(xué)生競賽。④組織學(xué)生到合作企業(yè)參觀學(xué)習(xí)大型軟件項目的設(shè)計與開發(fā)。

2.3教學(xué)評價

本門課程采用工程教育認(rèn)證提出的以成果為導(dǎo)向的績效評估，學(xué)生的最后成績分為兩個部分，一部分是課堂成績，主要是根據(jù)課堂學(xué)生的回答問題和講解問題的情況給分，這部分占總成績的30%。另外一個部分是項目的分析與設(shè)計成果，占總成績的70%。

項目的分析與設(shè)計成果由各個小組分別展示和講解，并上交所有文檔，其他小組的組長和指導(dǎo)老師給予打分。最后每個項目的分析和設(shè)計成果要與收集的該項目企業(yè)分析與設(shè)計進(jìn)行對比，各組要寫出對比總結(jié)報告，指出那些地方錯了、那些地方做得不夠完善、那些地方有改進(jìn)創(chuàng)新。指導(dǎo)教師要給對比總結(jié)報告打分。

2.4教學(xué)案例庫的完善

對本門課程的教學(xué)案例庫我們每年都要更新和完善，這符合工程教育認(rèn)證的持續(xù)改進(jìn)的理念。①對于過時的項目，也就是過時的分析與設(shè)計方法、技術(shù)的項目給予刪除。②在教學(xué)的過程中，有的項目分析與設(shè)計得到了改進(jìn)和完善，案例庫也要同步進(jìn)行。③及時收集新技術(shù)的軟件項目，增加到課程的案例庫。

3 結(jié)論

軟件系統(tǒng)分析與設(shè)計課程是一門融合多門學(xué)科、難度大、實踐性很強(qiáng)的課程，如何建設(shè)好這門課是一個值得研究的教育課題。我們以校企合作為基石、以企業(yè)實際的項目案例為載體，以工程教育認(rèn)證的理念為指導(dǎo)，對這門課程進(jìn)行了全面的建設(shè)和探索。實際教學(xué)應(yīng)用后，取得較好的教學(xué)效果，希望能夠為其他學(xué)校相關(guān)課程的建設(shè)起到借鑒的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 林健.工程教育認(rèn)證與工程教育改革和發(fā)展[J].高等工程教育研究，2015（2）：10-19.

[2] 王魯，朱紅梅.工程教育認(rèn)證背景下設(shè)計模式課程教學(xué)研究[J].福建電腦，2020，36（5）：35-37.

[3] 陳麗萍， 張勇， 江家寶， 李小榮. 地方應(yīng)用型高?！禪ML 面向?qū)ο蠓治雠c設(shè)計》課程案例教學(xué)法優(yōu)化研究與實踐[J]. 忻州師范學(xué)院學(xué)報， 2019， 35（5）：17-21.

[4] 張楊， 朱磊， 徐傳運(yùn). 系統(tǒng)分析與設(shè)計課程的雙向驅(qū)動案例教學(xué)法[J]. 計算機(jī)教育， 2014（5）： 84-86.

[5] 張楊， 朱磊， 徐傳運(yùn). 系統(tǒng)分析與設(shè)計課程的雙向驅(qū)動案例教學(xué)法[J]. 計算機(jī)教育， 2014（5）： 84-86.

[6] 李 磊， 張艷武.《信息系統(tǒng)分析與設(shè)計》課程改革與實踐[J]. 開封教育學(xué)院學(xué)報， 2019，39（9）：160-161.

[7] 譚火彬，張 莉，林廣艷. 系統(tǒng)分析與設(shè)計課程互動式案例教學(xué)改革與實踐[J]. 計算機(jī)教育， 2019（2）：5-10.

【通聯(lián)編輯：王力】