“案例貫穿”式模塊教學(xué)法在軟件工程專業(yè)中的應(yīng)用

劉麗 成麗君 王堃

本文針對軟件工程專業(yè)課程分散授課、知識不連貫的弊端，提出“案例貫穿”式模塊教學(xué)的方法。該方法將軟件工程部分課程分三個模塊集中在一個學(xué)期完成，并采用多種信息化手段將真實案例貫穿其中，既能提高學(xué)生整體工程意識，又能落實對理論知識的理解。實踐證明，該方法不僅獲得了好的教學(xué)效果，也提高了學(xué)生的綜合工程素養(yǎng)和工程實踐能力。

一、引言

日益增長的互聯(lián)網(wǎng)需求表明，軟件開發(fā)的技術(shù)性人才固然重要，但熟悉軟件開發(fā)流程和軟件項目管理的復(fù)合型人才也非常重要。重技術(shù)、輕工程的思想要有所轉(zhuǎn)變。這是對軟件工程專業(yè)的考驗，也是以往教學(xué)過程中所忽略的。

軟件工程專業(yè)培養(yǎng)具有高尚職業(yè)道德和社會責(zé)任、基礎(chǔ)扎實、理工農(nóng)結(jié)合、素質(zhì)全面、工程實踐能力的工程型和應(yīng)用型人才。在傳統(tǒng)教學(xué)過程中，教師只強調(diào)掌握各種軟件開發(fā)工具和語言，忽視培養(yǎng)項目管理、團(tuán)隊合作溝通、文檔編寫和軟件測試等工程方面的能力，同時將軟件工程系列核心課程分散在多個學(xué)期，造成學(xué)生知識脫節(jié)，不能很好掌握軟件開發(fā)的理論概念及流程。部分教師沒有軟件開發(fā)經(jīng)驗，教學(xué)過程中喜歡照搬課本，不會旁征博引，導(dǎo)致學(xué)生拘泥于課本，沒有完整成形的開發(fā)思路。

故軟件學(xué)院將軟件工程核心課程集中放在一個學(xué)期上完，一方面能確保課程的同步性，讓學(xué)生有一個連貫的知識脈絡(luò)；另一方面保證課程的時效性，學(xué)生短時間內(nèi)不會忘記前面的知識。除此之外，教師通過多種信息化手段將案例貫穿其中，將實踐與理論相結(jié)合，實現(xiàn)了多元化的教學(xué)方式。這一方面調(diào)動了學(xué)生的積極性，另一方面也讓學(xué)生能夠更好地消化知識。

二、“案例貫穿”式模塊教學(xué)法

（一）軟件工程核心課程介紹

軟件工程核心課程包括軟件需求分析、軟件項目管理、軟件體系結(jié)構(gòu)與設(shè)計、團(tuán)隊激勵與溝通、軟件質(zhì)量保證與測試、人機(jī)交互軟件工程方法等，這六門課程集中在一學(xué)期完成，讓學(xué)生更好地掌握軟件開發(fā)的流程，也更容易形成清晰的知識脈絡(luò)。

（二）案例的選取

好的案例是軟件工程核心課程實施的主線。案例太大太難，不便于學(xué)生理解；案例太簡單，又無法讓學(xué)生全面地掌握知識點。軟件工程教研室選取了學(xué)院某畢業(yè)生的畢業(yè)設(shè)計項目“寵物寄養(yǎng)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)”作為授課案例。該項目文檔詳細(xì)，有軟件可行性分析報告、軟件需求規(guī)格說明書、軟件概要和詳細(xì)設(shè)計、軟件測試過程、操作手冊等。該項目功能完善，有完整代碼可實際操作演練，趣味性和系統(tǒng)性強。通過該項目的具體實施，可幫助學(xué)生更好地熟悉軟件開發(fā)一整套流程，并對軟件開發(fā)有新的認(rèn)識。這也說明，各種開發(fā)技術(shù)與語言固然重要，但用戶的溝通能力、團(tuán)隊合作精神、文檔編寫的能力也很重要。

（三）模塊化集中教學(xué)

模塊化集中教學(xué)圍繞“一集中，二線路，三模塊”，并結(jié)合兩個信息化平臺開展，具體如圖1。

軟件學(xué)院軟件工程教研室將6門核心課程統(tǒng)一集中在大三下學(xué)期完成，且分成兩條路線。一條路線是從軟件開發(fā)的角度，按軟件開發(fā)的流程，學(xué)生依次學(xué)習(xí)軟件需求分析、軟件設(shè)計與體系結(jié)構(gòu)、軟件質(zhì)量保證與測試這三門課程，并且貫穿真實案例，確保學(xué)生學(xué)完對軟件開發(fā)的基本流程加深理解；另一條路線是從軟件管理的角度，學(xué)生依次學(xué)習(xí)軟件項目管理、團(tuán)隊激勵與溝通、人機(jī)交互軟件工程方法。從項目管理的角度，讓學(xué)生掌握如何管理項目遇到的問題，如何與整個團(tuán)隊合作溝通，最后如何確保開發(fā)一款交互性好的軟件。

這兩條路線的課程又分三個模塊完成，第一個模塊是在1～4周開設(shè)《軟件需求分析》《軟件項目管理》課程，第5周進(jìn)行相應(yīng)的實驗課；第二個模塊在第6～9周開設(shè)《軟件設(shè)計與體系結(jié)構(gòu)》《團(tuán)隊激勵與溝通》課程；第三個模塊在第11～14周開設(shè)《軟件質(zhì)量保證與測試》《人機(jī)交互軟件工程方法》等課程；在第15周進(jìn)行相應(yīng)的實驗課。完全實現(xiàn)了一月一結(jié)的效果，并將真實案例貫穿到軟件工程系列課程中，讓學(xué)生從頭到尾地體驗了一遍畢業(yè)設(shè)計文檔的編寫過程。信息化平臺“智慧教室和超星學(xué)習(xí)通”也滿足了線上和線下學(xué)生的需求，在幫助學(xué)生理解理論知識的同時，加深了學(xué)生對軟件開發(fā)流程的理解，為將來工作打下了堅實的基礎(chǔ)。不得不說“案例貫穿”式教學(xué)是軟件工程課程的一次突破，真正激勵了軟工教研室教師不斷創(chuàng)新。

三、教學(xué)實施

（一）第一模塊課程的實施

根據(jù)軟件開發(fā)的流程，第一步要進(jìn)行軟件需求分析，故第一模塊要開設(shè)《軟件需求分析》課程，項目一啟動，我們就要進(jìn)行項目的管理，所以《軟件項目管理》也開課。故第一模塊（1～4周）開設(shè)《軟件需求分析》《軟件項目管理》兩門課。

《軟件需求分析》《軟件項目管理》都是軟件工程課程中的基礎(chǔ)性課程，俗話說好的開始是成功的一半，學(xué)好這兩門課程，對后續(xù)課程的掌握很有幫助。

信息化技術(shù)的融合也促進(jìn)了課堂教學(xué)的順利實施，利用學(xué)校提供的智慧教室，將“寵物寄養(yǎng)”中需求的獲取，需求規(guī)格說明書的編寫和項目管理形象直觀地講解給線下學(xué)生；對于部分因疫情無法線下上課的學(xué)生，采用“超星學(xué)習(xí)通”平臺實時直播，讓學(xué)生熟練掌握編寫需求規(guī)格說明書的方法，自主選擇熟悉軟件，完成一份需求規(guī)格說明書的編寫，并深入理解一個項目的準(zhǔn)備和計劃過程，學(xué)會項目管理的方法。通過采用翻轉(zhuǎn)課堂的方式，線下學(xué)生利用智慧教室演示整個需求規(guī)格說明書的完成，線上學(xué)生通過直播介紹自己的思路，讓學(xué)生充分認(rèn)識到與用戶溝通，獲取用戶的需求非常重要，學(xué)會管理項目也非常重要。

在教會學(xué)生掌握理論知識的同時，我們也要在潛移默化中對學(xué)生實施思想政治教育，不斷提高學(xué)生思想覺悟和軟件素養(yǎng)，成為適應(yīng)社會需求變化的高素質(zhì)軟件工程技術(shù)、管理個服務(wù)人才。如通過第一模塊的課程就可以告訴學(xué)生軟件開發(fā)的第一個階段的重要性?！扒Ю镏校加谧阆隆?。只有打好基礎(chǔ)，才能為后續(xù)課程做鋪墊。

（二）第二模塊課程的實施

按照軟件開發(fā)流程確認(rèn)了需求之后，從第6周開始，學(xué)生開始上《軟件設(shè)計與體系結(jié)構(gòu)》課程，并且這時候團(tuán)隊合作越發(fā)緊密，實施過程中也需要給團(tuán)隊加油打氣，故《團(tuán)隊激勵和溝通》也同步上線。通過學(xué)習(xí)讓學(xué)生明白團(tuán)隊的作用。

“寵物寄養(yǎng)”項目可以讓學(xué)生深入理解一個項目的概要設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計具體如何開展。體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計，給了軟件實現(xiàn)的平臺，也展示了不同風(fēng)格結(jié)構(gòu)的不同特點，這是軟件開發(fā)早期決策的體現(xiàn)。學(xué)生可以應(yīng)用輔助工具完成系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計，并結(jié)合智慧教室演示與講解自己設(shè)計的架構(gòu)；教師也可以通過“超星學(xué)習(xí)通”上傳分享自己的架構(gòu)，學(xué)生們可以從中體會不同風(fēng)格的優(yōu)缺點，發(fā)表意見和建議。這種將想法通過信息化、數(shù)字化手段進(jìn)行共享的方式，讓更多學(xué)生有發(fā)言的機(jī)會和勇氣，也讓學(xué)生明白過程的重要性，只有經(jīng)歷了選擇和比較這個過程，才知道哪個更適合。正如：天空沒有翅膀的痕跡，而我已飛過。學(xué)生一定要熟悉體系結(jié)構(gòu)選擇這個過程，選擇的過程體現(xiàn)了早期決策以及對業(yè)務(wù)流程的熟悉度，也告訴我們軟件開發(fā)不是一時興起。“羅馬不是一天建成的”，一定要注重平時的積累。

“寵物寄養(yǎng)”項目也可以讓學(xué)生明白團(tuán)隊成員間如何鼓舞士氣。通過超星學(xué)習(xí)通上的“搖號選人”功能，選中學(xué)生進(jìn)行分享溝通的技巧，也可以選一組學(xué)生進(jìn)行情景體驗，演示團(tuán)隊激勵與溝通，優(yōu)秀的情景體驗可以上傳至學(xué)習(xí)通供學(xué)生學(xué)習(xí)討論。通過這種新穎的信息化技術(shù)，讓學(xué)生愉悅地學(xué)懂學(xué)會知識。自古以來，我們就知道團(tuán)結(jié)就是力量，合作才有成效，在團(tuán)隊工作中，需要互相溝通，互相激勵，才能有效完成任務(wù)。

所以，第二個模塊的課程起到承上啟下的作用，它既檢驗了早期的成果，也是對后期軟件實現(xiàn)的考驗，學(xué)生要知道它的重要性。

（三）第三模塊課程的實施

第三模塊從第10周開始，這周需要對前期工作進(jìn)行驗收，故學(xué)生開始學(xué)習(xí)《軟件質(zhì)量保證與測試》《人機(jī)交互軟件工程方法》兩門課程。前期體系結(jié)構(gòu)設(shè)計好，這周開始進(jìn)入測試階段，通過數(shù)字化多媒體技術(shù)，讓學(xué)生觀看各種高科技產(chǎn)品，如：北斗導(dǎo)航系統(tǒng)、天河—2超級計算機(jī)、中國高鐵、超級鋼技術(shù)等，是如何經(jīng)過嚴(yán)密和專業(yè)的測試才投入使用的，從而讓學(xué)生掌握測試的概念，方法和流程，并向?qū)W生傳達(dá)測試的重要性。這也堅定學(xué)生的自信，激發(fā)學(xué)生的愛國熱情，提高專業(yè)課學(xué)習(xí)的積極性。通過“寵物寄養(yǎng)”讓學(xué)生感受項目的單元測試、集成測試、系統(tǒng)測試及性能測試具體是如何執(zhí)行的，掌握軟件測試計劃書和報告的編寫方法，并自選題目，寫一款軟件的測試計劃書，通過線上線下結(jié)合進(jìn)行演示。

《人機(jī)交互軟件工程方法》從用戶和機(jī)器交流的角度測試軟件的可用性，注重用戶的體驗感，學(xué)生可親身體驗學(xué)院實驗室的一些智能機(jī)器，感受信息化時代。這與第一階段開設(shè)的軟件需求分析呼應(yīng)起來，既說明用戶的需求和體驗是非常重要的，也表明了開發(fā)軟件的嚴(yán)謹(jǐn)性。我們要從方方面面考慮到用戶的感受，在準(zhǔn)確實現(xiàn)各種功能需求的基礎(chǔ)上，努力讓用戶有好的體驗。通過“寵物寄養(yǎng)”案例，讓學(xué)生切實體會提高用戶體驗的各種方法。

最終，通過一個項目的貫穿，各課程不再相互獨立，而是無縫銜接，緊密聯(lián)系的，這對達(dá)成整個學(xué)科的目標(biāo)很有幫助。

四、教學(xué)效果評估

教學(xué)效果的評估是評判教學(xué)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，也是檢驗學(xué)生學(xué)習(xí)情況的重要標(biāo)準(zhǔn)，軟件學(xué)院采用過程化考核的方法進(jìn)行教學(xué)效果評估，即考核貫穿教學(xué)的全過程。

軟件工程的六門核心課程采用線上線下結(jié)合的過程化考核方式，考核過程由平時成績+作業(yè)成績+實驗成績（有實驗課的）+階段性測驗+期末考試等5部分組成。平時成績包括考勤和課堂互動，具體實施辦法由各任課教師決定，重點讓學(xué)生意識到出勤和互動的重要性，教師可利用 “超星學(xué)習(xí)通”，每節(jié)課輪流選人進(jìn)行互動，互動成績自動記錄在平臺上。學(xué)生可隨時查看自己的成績，也可課堂上隨機(jī)提問進(jìn)行互動，紙質(zhì)記錄成績。作業(yè)形式多樣化，可以是在超星學(xué)習(xí)通平臺上以練習(xí)題的方式讓學(xué)生線上答題，也可以是小組作業(yè)，作業(yè)頻率一般一章一次，讓學(xué)生及時鞏固上節(jié)所學(xué)內(nèi)容，小組作業(yè)也可以提高學(xué)生的團(tuán)隊合作意識，增強動手能力；在《軟件需求分析》，《軟件質(zhì)量保證與測試》，《人機(jī)交互軟件工程方法》等三門課程中安排實驗環(huán)節(jié)，這三門課程相對實踐性強一些，一定的實驗可以更好幫助你學(xué)生鞏固知識，實驗結(jié)果上傳至學(xué)習(xí)通平臺，教師進(jìn)行線上批閱和反饋。階段性測試是對學(xué)生短期學(xué)習(xí)效果的檢查，因這六門課程都是開卷課程，階段性測驗也是開放形式，如《軟件需求分析》的階段性測驗的題目是讓學(xué)生編寫軟件需求規(guī)格說明書，其他各課程也是以這種項目報告或多媒體技術(shù)匯報的方式考察學(xué)生，既給足學(xué)生空間，讓學(xué)生充分發(fā)揮自己的想象力和創(chuàng)造力，又鍛煉學(xué)生獨立思考及搜索資料的能力；期末考試也是開放性考試，由四種題型的題目組成，如選擇、判斷、簡答、資料分析等，根據(jù)實際情況來決定線上還是線下考試。期末測驗是從細(xì)節(jié)考察學(xué)生平時積累的情況，以多種形式考察學(xué)生掌握的能力。

經(jīng)過過程化考核檢測，“案例貫穿”結(jié)合多種信息化手段的教學(xué)方法，確實較以往效果要好很多。通過“案例貫穿”，學(xué)生理解得更透徹，作業(yè)正確率更高，較以往純理論授課的提問率也要高很多，實驗項目做起來也更加得心應(yīng)手；通過多種信息化手段，培養(yǎng)學(xué)生情景創(chuàng)設(shè)、獨立思考、資源共享、協(xié)作交互的能力；通過階段性測驗，學(xué)生的報告從文檔排版和內(nèi)容質(zhì)量方面都有所提高，期末各題型得分率也較高。部分學(xué)生在模塊學(xué)習(xí)時，已經(jīng)有了畢業(yè)設(shè)計的初稿，可見“案例貫穿”著實對學(xué)生的理解有幫助，課程模塊化對學(xué)生撰寫畢業(yè)設(shè)計文檔有很大幫助。

總而言之，軟件學(xué)院采用的“案例貫穿式”模塊教學(xué)法，在提高教學(xué)效果的同時，也激發(fā)和促進(jìn)全新的教學(xué)模式誕生，讓教師教得更靈活，學(xué)生學(xué)得更愉悅，更能適應(yīng)多變的教學(xué)環(huán)境。

作者單位：山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 軟件學(xué)院

基金項目：青年科技創(chuàng)新基金資助項目（2020QC25）；線上線下混合式數(shù)據(jù)挖掘課程教學(xué)改革（PY-202025）。