基于大數(shù)據(jù)視域下軟件工程專業(yè)教學(xué)改革的舉措探討

張 帥

廣州工商學(xué)院工學(xué)院，廣東 佛山 528138

軟件工程專業(yè)教學(xué)在大數(shù)據(jù)時(shí)代下面臨更多的新情況和新問題，要結(jié)合軟件工程專業(yè)學(xué)科的系統(tǒng)性、專業(yè)性和實(shí)踐性特點(diǎn)，分析大數(shù)據(jù)時(shí)代下軟件工程教學(xué)面臨的問題，認(rèn)真查找大數(shù)據(jù)背景下軟件工程專業(yè)教學(xué)需要進(jìn)行怎樣的改革和發(fā)展，才能應(yīng)對其專業(yè)人才培養(yǎng)的需求，提升學(xué)生創(chuàng)新使用大數(shù)據(jù)工具并解決問題的實(shí)踐能力。

一、軟件工程專業(yè)教學(xué)概述

軟件工程主要是軟件維護(hù)和開發(fā)過程中所涉及的普遍原理和應(yīng)用技術(shù)，涵蓋設(shè)計(jì)模式、系統(tǒng)平臺、數(shù)據(jù)庫、程序、設(shè)計(jì)語言等。在軟件工程專業(yè)教學(xué)之中，既要系統(tǒng)學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)科學(xué)相關(guān)技術(shù)，也要全面了解基本理論知識，并且，對軟件工程管理方法和運(yùn)行模式進(jìn)行教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行軟件測試、軟件工程工具方法、軟件設(shè)計(jì)、軟件構(gòu)造與維護(hù)、軟件工程管理、軟件需求及配置管理等方面的教學(xué)，較好地提升學(xué)生對軟件工程產(chǎn)品的定義、維護(hù)、開發(fā)和管理［1］。

具體來說，在軟件工程專業(yè)教學(xué)之中，要讓學(xué)習(xí)者理解軟件工程專業(yè)教學(xué)的基本理論和專業(yè)知識，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者進(jìn)行面對對象的程序設(shè)計(jì)、Java語言和實(shí)踐訓(xùn)練，學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)、應(yīng)用和編程能力。同時(shí)，通過大量的實(shí)踐提升學(xué)習(xí)者的實(shí)際問題解決能力，并能夠逐漸進(jìn)入到社會中從事計(jì)算機(jī)軟硬件開發(fā)、系統(tǒng)集成、程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)等行業(yè)領(lǐng)域之中。

二、大數(shù)據(jù)時(shí)代軟件工程專業(yè)教學(xué)存在的問題剖析

（一）課程目標(biāo)定位存在偏差

當(dāng)前軟件工程專業(yè)教學(xué)課程目標(biāo)存在一定的偏差，軟件工程專業(yè)課程設(shè)置與計(jì)算機(jī)專業(yè)存在一定的重復(fù)。為此，需要培育出軟件工程特色專業(yè)應(yīng)用人才，凸顯軟件工程專業(yè)人才在軟件領(lǐng)域中的作用和地位。

（二）課程內(nèi)容設(shè)置不夠合理

大數(shù)據(jù)時(shí)代下的軟件工程專業(yè)教學(xué)課程結(jié)構(gòu)不夠合理，課程內(nèi)容較為陳舊，沒有跟上大數(shù)據(jù)發(fā)展的速度，局限于面向?qū)ο蠓椒ń虒W(xué)內(nèi)容和生命周期教學(xué)內(nèi)容等，對于CMM、UML、軟件度量、軟件配置管理、軟件質(zhì)量管理等課程內(nèi)容缺乏充分的關(guān)注［2］。這些大數(shù)據(jù)時(shí)代的時(shí)興技術(shù)沒有體現(xiàn)在課程教學(xué)內(nèi)容之中，不利于學(xué)生對軟件工程專業(yè)課程的深入理解和應(yīng)用。

同時(shí)，在軟件工程專業(yè)實(shí)踐課程設(shè)置中也存在一定的欠缺。由于受到諸多條件的限制和影響，軟件工程教學(xué)實(shí)踐與社會需求存在錯(cuò)位現(xiàn)象，學(xué)生在學(xué)習(xí)中無法將理論較好地應(yīng)用于實(shí)踐操作之中，不僅軟件配置和軟件風(fēng)險(xiǎn)在管理上存在問題，而且在軟件過程等管理方面距離標(biāo)準(zhǔn)差距也很大，更不要說復(fù)合型以及復(fù)合型人才的相關(guān)需求。

（三）專業(yè)教學(xué)實(shí)施較為單一

現(xiàn)階段軟件工程專業(yè)教學(xué)只是采取了單一化的模式，使學(xué)生在課堂上并不占據(jù)主導(dǎo)地位和發(fā)揮主導(dǎo)作用，只能是被動(dòng)式的接受，所以，不利于培養(yǎng)學(xué)生在軟件工程專業(yè)學(xué)習(xí)中的主動(dòng)性和創(chuàng)造性。同時(shí)，由于軟件工程專業(yè)教學(xué)實(shí)施模式較為單調(diào)，學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力明顯不足，缺乏良好的師生互動(dòng)和交流，導(dǎo)致學(xué)生對軟件工程專業(yè)缺乏具象化認(rèn)知，沒有充分認(rèn)識到軟件工程在社會實(shí)際中的應(yīng)用價(jià)值，降低了軟件工程專業(yè)教學(xué)的效果。

三、大數(shù)據(jù)時(shí)代下軟件工程專業(yè)教學(xué)改革的舉措

（一）明確軟件工程專業(yè)教學(xué)課程目標(biāo)

要明確大數(shù)據(jù)時(shí)代下軟件工程專業(yè)課程培養(yǎng)的目標(biāo)，充分體現(xiàn)軟件工程專業(yè)的自身特色，結(jié)合社會需求進(jìn)行精準(zhǔn)定位，如：某高校在軟件工程人才培養(yǎng)的過程中就提出了“面向軟件工程領(lǐng)域前沿，融合國際先進(jìn)的NIIT 軟件人才教育模式”為人才培養(yǎng)目標(biāo)，重點(diǎn)培育能夠?qū)Υ笾行蛷?fù)雜軟件系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)、管理等具有高級水平的人才。

同時(shí)，在對軟件工程專業(yè)課程目標(biāo)進(jìn)行合理定位的前提下，要結(jié)合IT 產(chǎn)業(yè)的市場需求，注重理論、方法、技術(shù)和軟件管理教學(xué)并重，合理設(shè)計(jì)切實(shí)可行的軟件工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案，設(shè)計(jì)科學(xué)合理、切實(shí)可行的理論和實(shí)踐課程。

（二）完善軟件工程專業(yè)教學(xué)結(jié)構(gòu)

首先，要改變先進(jìn)行理論課程學(xué)習(xí)后進(jìn)行課程設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)的縱向課程結(jié)構(gòu)，使得理論教學(xué)和課程設(shè)計(jì)能夠同時(shí)安排，推進(jìn)學(xué)生對軟件工程專業(yè)知識的理解和應(yīng)用。

在軟件工程專業(yè)理論教學(xué)之中，要進(jìn)一步加強(qiáng)在軟件工程方面的理論教學(xué)，并且將結(jié)構(gòu)化方法教學(xué)作為重要基礎(chǔ)，為學(xué)生提供接觸到專業(yè)軟件工程方法機(jī)會和實(shí)踐，幫助學(xué)生擁有更強(qiáng)的軟件開發(fā)運(yùn)維能力［3］。還可以讓學(xué)生在課堂實(shí)踐中運(yùn)用主流的C#或Java 語言進(jìn)行軟件開發(fā)，讓學(xué)生對軟件工程理論知識有更為深入的理解。同時(shí)，還要增設(shè)《Python 程序設(shè)計(jì)》《數(shù)據(jù)科學(xué)基礎(chǔ)》《算法分析與設(shè)計(jì)》《人工智能導(dǎo)論》《云計(jì)算技術(shù)》等課程，還要更新數(shù)據(jù)庫相關(guān)課程內(nèi)容，包括分布式數(shù)據(jù)庫、NoSQL 數(shù)據(jù)庫等，為學(xué)生的軟件工程專業(yè)學(xué)習(xí)提供新的視野和思路。

其次，要進(jìn)一步加強(qiáng)軟件項(xiàng)目管理知識的授予以及科學(xué)教學(xué)方法的采取，使得學(xué)生盡可能多地掌握軟件項(xiàng)目管理科學(xué)可行的方法。比方說，知曉怎樣估算項(xiàng)目規(guī)模和具體的工作量，明白怎樣估算項(xiàng)目當(dāng)前的實(shí)際進(jìn)度，了解進(jìn)度計(jì)劃的相關(guān)方法等，這對于軟件開發(fā)實(shí)踐過程來說非常重要。

在軟件工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)之中，可以采用校內(nèi)實(shí)踐和校外實(shí)踐的不同方式，較好地改善實(shí)踐教學(xué)效果和質(zhì)量。在校內(nèi)實(shí)踐教學(xué)之中，可以組建項(xiàng)目開發(fā)小組，選擇難易程度適宜的研究課題，對標(biāo)對表進(jìn)度安排，認(rèn)真細(xì)致地落實(shí)軟件開發(fā)任務(wù)，教師則在這一過程實(shí)施及時(shí)必要的指導(dǎo)和幫助，如幫助學(xué)生進(jìn)行軟件開發(fā)的需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)等方面的指導(dǎo)，學(xué)生要充分借助分工合作這一有利契機(jī)，彼此之間進(jìn)行深入探討和多方交流，在完成軟件開發(fā)后編制課題報(bào)告并進(jìn)行課題答辯，通過軟件開發(fā)實(shí)踐掌握軟件相關(guān)技術(shù)和方法。在校外實(shí)踐教學(xué)之中，要由任課老師帶隊(duì)，分組進(jìn)入到實(shí)踐基地之中進(jìn)行實(shí)訓(xùn)練習(xí)，增強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的能力。

另外，在完善和優(yōu)化軟件工程課程結(jié)構(gòu)的過程之中，要采用模塊化管理的方式，構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)的軟件工程專業(yè)教學(xué)課程體系，主要包括公共基礎(chǔ)與自然科學(xué)模塊、綜合素質(zhì)、專業(yè)基礎(chǔ)、專業(yè)課程、工程應(yīng)用與創(chuàng)新等不同模塊單元，使之形成高內(nèi)聚、低耦合的特征，較好地適應(yīng)在大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下，越來越多的軟件工程專業(yè)人才需求。

（三）探索多樣化的課程實(shí)施方法

1．案例教學(xué)法

基于大數(shù)據(jù)時(shí)代的軟件工程專業(yè)教學(xué)要充分利用大數(shù)據(jù)平臺和系統(tǒng)，將教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)于真實(shí)復(fù)雜的可視化情境之中，引導(dǎo)學(xué)生對各個(gè)知識點(diǎn)產(chǎn)生沉浸式的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，快速融入到軟件工程開發(fā)的可視化場景之中，積極主動(dòng)地進(jìn)行學(xué)習(xí)和探究。

考慮到軟件工程案例構(gòu)建存在一定的難度，要貼近學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)需求構(gòu)建基于軟件工程的第三方智能化教學(xué)與實(shí)訓(xùn)平臺，如：EduCoder［https：//www．educoder．net/］等，在該平臺中設(shè)計(jì)不同的子模塊，包括建模系統(tǒng)平臺、Git 可視化分析系統(tǒng)、代碼閱讀標(biāo)注系統(tǒng)、團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目管理平臺等，在教學(xué)改革實(shí)踐中借助于基于軟件工程的第三方智能化教學(xué)與實(shí)訓(xùn)平臺開展輔助教學(xué)，凝練、總結(jié)和設(shè)計(jì)教學(xué)案例，引領(lǐng)學(xué)生深入挖掘軟件工程專業(yè)知識重點(diǎn)和難點(diǎn)，幫助學(xué)生進(jìn)一步理解案例中的關(guān)鍵知識點(diǎn)［4］。具體設(shè)計(jì)如下幾個(gè)教學(xué)案例：

案例一：模型保存功能。針對“保存模型”的教學(xué)需求，程序員要能夠利用“自動(dòng)保存”功能捕捉所有界面退出的事件，并在該事件后自動(dòng)運(yùn)行保存功能。在這一案例之中，程序員首先要有效獲取軟件需求，進(jìn)行有效的用戶驗(yàn)收測試，從用戶的感受對功能進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，從而較好地提高用戶的使用體驗(yàn)。

案例二：時(shí)間緊張下未充分測試的問題。對于這一問題的解決要進(jìn)行全面的分析，不能僅僅是由程序人員對本機(jī)進(jìn)行測試，還應(yīng)當(dāng)進(jìn)行跨平臺的系統(tǒng)測試，并在測試用例中設(shè)計(jì)完整的內(nèi)容，包括黑盒測試、白盒測試等，并設(shè)計(jì)完整的測試用例代碼。同時(shí)，還要進(jìn)行實(shí)際的用戶驗(yàn)收測試，考慮用戶的使用偏好和習(xí)慣，對于測試中可能存在的異常操作進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)施，從而較好地提高建模的效率。由此可見，軟件工程人員要進(jìn)行合理高效的工程項(xiàng)目管理，準(zhǔn)確評估軟件開發(fā)的難度，制定合理可行的項(xiàng)目計(jì)劃，避免開發(fā)周期過長而縮減軟件測試的問題。

案例三：技術(shù)方案的局限性而導(dǎo)致需求變更。對于部分瀏覽器不支持jQuery AJAX request 的模型丟失現(xiàn)象而言，程序員在比較短的時(shí)間之內(nèi)并不能修改好，因此，要在固有的系統(tǒng)需求外添加約束條件，也即對軟件需求進(jìn)行適當(dāng)?shù)难莼?，使之能夠跟隨系統(tǒng)的開發(fā)和使用發(fā)生變化。

2．基于MOOC、PBL 和FC 的課堂教學(xué)

傳統(tǒng)教學(xué)模式教學(xué)手段較為單一，缺乏多樣性和靈活性，難以有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、自能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和實(shí)踐動(dòng)手能力。當(dāng)前，在大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下的軟件工程教學(xué)要充分利用MOOC、PBL、翻轉(zhuǎn)課堂等方法進(jìn)行融合教學(xué)，系統(tǒng)改革現(xiàn)階段的軟件工程專業(yè)教學(xué)模式，以問題為載體，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生對于探究的激情和熱情，在教師的指引和點(diǎn)撥之下提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力。

在基于MOOC、PBL 和FC 的課堂教學(xué)之中，老師要預(yù)先設(shè)計(jì)軟件工程專業(yè)課程問題，要將學(xué)生當(dāng)前的實(shí)際情況和學(xué)習(xí)要求作為出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)，富有創(chuàng)意地設(shè)計(jì)實(shí)用性、擴(kuò)展性、啟發(fā)性和綜合性的課程問題［5］。并將課前準(zhǔn)備好的課件、教學(xué)視頻、教案、測試題等資源上傳到MOOC 平臺，學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習(xí)需求和學(xué)習(xí)時(shí)間進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，登錄到慕課平臺之中學(xué)習(xí)相關(guān)課程章節(jié)，并進(jìn)行相關(guān)章節(jié)的習(xí)題在線測試，記錄下自己在學(xué)習(xí)和測試中遇到的問題，教師對學(xué)生進(jìn)行在線學(xué)習(xí)的問題進(jìn)行歸納之后進(jìn)行集中解答和討論，在課上對學(xué)生遇到的問題進(jìn)行反饋和講解。并在課后對課堂情況進(jìn)行梳理，在慕課平臺上布置隨堂測試和課后作業(yè)，檢查學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，以此作為后期教學(xué)計(jì)劃的調(diào)整依據(jù)。

3．引入CDIO 教學(xué)模式

CDIO 是將理論與實(shí)踐融合的教學(xué)模式，涵蓋構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、執(zhí)行（Implement）、運(yùn)作（Operate）等內(nèi)容，是以軟件產(chǎn)品的研發(fā)、測試、運(yùn)行等生命周期為載體進(jìn)行有針對性的理論實(shí)踐教學(xué)改革，既要著眼于基礎(chǔ)知識和實(shí)踐能力，也要聚焦于工程系統(tǒng)等不同維度開展對學(xué)生的專業(yè)培養(yǎng)和教育，讓學(xué)生在主動(dòng)的、聯(lián)系實(shí)際的、課程互動(dòng)的環(huán)境中進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和探究。

教師合理設(shè)計(jì)相關(guān)課程問題，引導(dǎo)學(xué)生圍繞課程問題進(jìn)行思考、自主分析和探索，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識和問題探索能力。以學(xué)習(xí)《操作系統(tǒng)》的“存儲管理”知識點(diǎn)為例，教師精心設(shè)計(jì)課程問題，向?qū)W生提問：“Linux 操作系統(tǒng)采用哪種存儲管理方式？”“Linux 操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)內(nèi)存擴(kuò)充的途徑是怎樣的呢？”學(xué)生帶著問題進(jìn)行思考和探究，能夠快速進(jìn)入到對專業(yè)知識的學(xué)習(xí)之中。

教師預(yù)先設(shè)計(jì)一個(gè)完整的課程項(xiàng)目，讓學(xué)生圍繞這一項(xiàng)目開展學(xué)習(xí)和實(shí)踐。以學(xué)習(xí)《Java 程序設(shè)計(jì)》的課程為例，教師可以結(jié)合學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)，合理設(shè)計(jì)課程項(xiàng)目“員工薪酬管理系統(tǒng)”和“圖書館管理系統(tǒng)”，全程教學(xué)圍繞這兩個(gè)完整的項(xiàng)目展開，讓學(xué)生在相應(yīng)項(xiàng)目模塊中進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)踐，體會項(xiàng)目中蘊(yùn)藏的專業(yè)知識點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合。

（四）大數(shù)據(jù)軟件工程實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)

大數(shù)據(jù)時(shí)代下的軟件工程專業(yè)教學(xué)要根據(jù)課程體系設(shè)計(jì)要求，建設(shè)軟件工程實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)室，既要引進(jìn)我國和國外的高校人才，也要重視研究機(jī)構(gòu)以及企業(yè)界的“行家里手”，并且樹立和鞏固大數(shù)據(jù)全生命周期管理的核心地位，重點(diǎn)做好軟件工程實(shí)驗(yàn)室的大數(shù)據(jù)存儲、處理和計(jì)算分析等內(nèi)容，形成以大數(shù)據(jù)系統(tǒng)軟件產(chǎn)業(yè)為核心的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)，并且在創(chuàng)新研發(fā)上花更多的心思，在技術(shù)轉(zhuǎn)化上下更多功夫，在應(yīng)用示范平臺上做更大的努力，使得專業(yè)課程教學(xué)和行業(yè)應(yīng)用能夠更加緊密聯(lián)系在一起。

綜上所述，想要與大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和軟件人才的各項(xiàng)需求同頻共振，需要改革當(dāng)前的軟件工程專業(yè)教學(xué)，找到大數(shù)據(jù)背景下最為符合客觀發(fā)展的培養(yǎng)創(chuàng)新模式，同時(shí)，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)方法和手段，融入多樣化的軟件工程專業(yè)人才教學(xué)方法，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生面向大數(shù)據(jù)環(huán)境的問題解決能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力，從理論和實(shí)踐相結(jié)合的角度開展軟件工程專業(yè)教學(xué)，從而幫助學(xué)生更好地突破軟件工程專業(yè)課程的重點(diǎn)難點(diǎn)，增進(jìn)對軟件工程專業(yè)課程的理解和應(yīng)用水平。