摘要：本文通過分析軟件工程課程的特點和學(xué)生的實踐背景，指出了本課程傳統(tǒng)實驗教學(xué)過程中存在的一些局限性。針對這些不足，本文提出了在實驗教學(xué)中引入敏捷方法，并結(jié)合案例教學(xué)和團隊開發(fā)等教學(xué)手段和方法來提高學(xué)生的實踐能力。

關(guān)鍵詞：敏捷方法；Ruby on Rails；案例教學(xué)

中圖分類號：G64 文獻標(biāo)識碼：A

1軟件工程課程的特點

“軟件工程”是一門工程實踐性較強的課程，目標(biāo)是讓學(xué)生掌握求解軟件的基本思想、工具、技術(shù)、過程和方法，為后續(xù)的專業(yè)知識學(xué)習(xí)以及今后從事計算機軟件開發(fā)、測試與維護奠定良好的基礎(chǔ)。但本課程內(nèi)容較難講授，學(xué)生學(xué)習(xí)起來感到較抽象，有些空洞。其主要原因有：

(1) 學(xué)生實踐經(jīng)驗不足，動手能力不強。本課程是屬于實用工程學(xué)科，課本內(nèi)容采用將知識點從具體到抽象、對實踐經(jīng)驗進行概括總結(jié)的方法加以敘述，但是學(xué)生對實例并不了解，難以理解所講述的實踐經(jīng)驗和知識。而且授課對象是大二的學(xué)生，掌握的開發(fā)技術(shù)和工具很有限，動手能力有待提高。

(2) 課程的綜合性強。軟件開發(fā)是一項綜合性和系統(tǒng)性很強的工程，需要開發(fā)者具有程序設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和開發(fā)工具環(huán)境等多方面知識和綜合運用能力。而學(xué)生學(xué)習(xí)的只是單一的課本知識，而且沒有系統(tǒng)化。

(3) 學(xué)生獨立性較強，不善于團隊合作和溝通。在程序設(shè)計和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等先修課程中主要是培養(yǎng)學(xué)生獨立的邏輯思考和編程能力，而忽視了溝通、交互與團隊合作。

通過收集以往選修該課程的學(xué)生反饋來看，不少同學(xué)反映對后續(xù)兩年在校期間的軟件項目開發(fā)幫助不大，所學(xué)的軟件工程的方法和技術(shù)并沒有得到很好的應(yīng)用。因此，應(yīng)該對實驗教學(xué)內(nèi)容進行適當(dāng)調(diào)整。通過引入敏捷Web開發(fā)框架、結(jié)對編程和測試驅(qū)動開發(fā)等敏捷方法，并結(jié)合案例教學(xué)和團隊開發(fā)等教學(xué)手段和教學(xué)方法，來培養(yǎng)學(xué)生開發(fā)軟件系統(tǒng)的工作能力、實際操作能力以及溝通能力。

2敏捷方法以及Ruby on Rails

在2001年召開的研討軟件過程未來發(fā)展趨勢的一次會議上，17位業(yè)界專家就什么是“敏捷”達(dá)成一致意見，成立了“敏捷聯(lián)盟”并發(fā)布了聯(lián)盟敏捷宣言。這份聯(lián)盟敏捷宣言是“敏捷軟件開發(fā)”價值和目標(biāo)的濃縮定義，并通過許多共同的原則進行了細(xì)化。敏捷的價值觀是：個體和交互勝過過程和工具；可以工作的軟件勝過面面俱到的文檔；客戶合作勝過合同談判；響應(yīng)變化勝過遵循計劃。敏捷方法強調(diào)應(yīng)加強開發(fā)人員之間的交互，加強與客戶的交互，注重有可工作的軟件和完善、不過分的文檔，積極、快速應(yīng)對客戶的需求變化，而不是回避。

Ruby on Rails是一個具備了敏捷特性的Web開發(fā)框架，使Web應(yīng)用的開發(fā)、部署和維護變得更容易。該框架非常強調(diào)人和交互，鼓勵用戶與開發(fā)團隊合作。Rails強烈要求遵循“不要重復(fù)你自己”和“慣例重于配置”兩個原則，使得當(dāng)需求變化時，Rails應(yīng)用需要修改的代碼量比用其它框架開發(fā)的應(yīng)用要少得多。Rails應(yīng)用是用Ruby編寫的，而Ruby能夠準(zhǔn)確、簡煉地描述程序概念，因此變化也更加容易地被限制在一個小模塊內(nèi)部，并且代碼修改也更容易。該框架強烈重視單元測試和功能測試。Rails的這些特點使該框架能很好地響應(yīng)變化。

3實驗教學(xué)改革及實施過程

通過分析敏捷方法的主要特征以及Rails框架的敏捷特性，在軟件工程課程實驗教學(xué)中引入敏捷方法有助于綜合提高學(xué)生對敏捷軟件工程關(guān)鍵性技術(shù)的全過程實踐與應(yīng)用，理解軟件需求與軟件測試、軟件開發(fā)的緊密關(guān)系，掌握現(xiàn)場需求捕捉、單元/功能/系統(tǒng)測試等方面的技術(shù)。因此，在軟件工程課程中的后期以案例驅(qū)動的方式講授應(yīng)用Rails進行敏捷Web開發(fā)。在實驗教學(xué)中，主講教師要求學(xué)生以分組的形式完成自擬作業(yè)題系統(tǒng)的敏捷Web開發(fā)，并全程指導(dǎo)應(yīng)用結(jié)對編程、測試驅(qū)動開發(fā)等敏捷方法，鼓勵并促進小組成員之間的溝通與合作。

具體實施包括以下三個環(huán)節(jié)：案例學(xué)習(xí)及重現(xiàn)、分組系統(tǒng)開發(fā)和系統(tǒng)評審環(huán)節(jié)。

(1) 案例學(xué)習(xí)及重現(xiàn)

在軟件工程教學(xué)中引入案例教學(xué)能有效地提高教學(xué)效果。在這個環(huán)節(jié)中，學(xué)生首先在課余時間認(rèn)真閱讀案例，并進行分析。老師同步在課堂上講授案例，包括一些主要任務(wù)、技術(shù)以及開發(fā)工具，然后學(xué)生在實驗課按照案例中步驟重現(xiàn)案例中的系統(tǒng)開發(fā)過程，最后總結(jié)歸納。

采用的案例是depot應(yīng)用系統(tǒng)，該系統(tǒng)是一個采用Ruby on Rails實現(xiàn)的網(wǎng)上購書系統(tǒng)，包括了貨品維護、分類顯示、購物車、結(jié)算、發(fā)貨以及用戶權(quán)限管理等功能。該案例真實、生動，且具有普遍性。學(xué)生在深入剖析該案例后，能模仿該案例來開發(fā)其他Web應(yīng)用系統(tǒng)。

學(xué)生先利用課余時間對案例進行一定的分析，教師則在課程上同步講授案例，以迭代開發(fā)的方式不斷改進depot應(yīng)用系統(tǒng)。在講授過程中，根據(jù)敏捷方法的特點，一開始進行了適當(dāng)?shù)男枨蠓治龊驮O(shè)計，包括數(shù)據(jù)建模、業(yè)務(wù)流程分析和對象建模，并撰寫了必要的文檔，包括了ER圖、活動圖以及類圖，然后進行系統(tǒng)實現(xiàn)。在實現(xiàn)過程中，教師既要充當(dāng)開發(fā)人員又要充當(dāng)客戶，從客戶的角度來看待系統(tǒng)。具體來看，先找到當(dāng)前首要任務(wù)進行迭代開發(fā)，并從客戶的角度出發(fā)指出系統(tǒng)當(dāng)前的主要問題，然后立即按客戶要求進行修改。

在實驗課堂上，重點是按照老師講授的步驟重現(xiàn)depot系統(tǒng)開發(fā)。由于學(xué)生對于開發(fā)語言和工具不熟悉，所以實驗課上教師應(yīng)全程指導(dǎo)，重點解決操作和代碼理解方面的問題。在實驗課上，學(xué)生也可以按照分組來進行討論，集體交流。

總結(jié)歸納是本環(huán)節(jié)的最后階段，要求學(xué)生總結(jié)在重現(xiàn)depot系統(tǒng)開發(fā)過程時獲得的經(jīng)驗和教訓(xùn)，為以后開發(fā)新系統(tǒng)做準(zhǔn)備。

(2) 分組系統(tǒng)開發(fā)

本環(huán)節(jié)是實施過程中最重要的環(huán)節(jié)，主要目標(biāo)是讓學(xué)生體驗敏捷軟件開發(fā)的全過程，且學(xué)會與他人合作，培養(yǎng)團隊精神。在本環(huán)節(jié)中，強調(diào)結(jié)對編程、測試驅(qū)動開發(fā)等敏捷方法的應(yīng)用。學(xué)生在此環(huán)節(jié)處于主導(dǎo)地位，教師只起輔助作用。學(xué)生按要求分成開發(fā)小組(每組最多不超過4人)。各個小組由小組長負(fù)責(zé)組織、分工、控制進度等，對小組成員的最終實驗成績有一定分?jǐn)?shù)浮動調(diào)整權(quán)；組長帶領(lǐng)全組順利完成任務(wù)，總評可以加一定分?jǐn)?shù)。在實踐中注意滿足學(xué)生的受“尊重的需要”和“自我實現(xiàn)的需要”，采取“角色扮演法”，根據(jù)每個同學(xué)的特點，盡可能發(fā)揮其在技術(shù)或管理方面的長處。

所有的小組都要求用Ruby on Rails開發(fā)自擬作業(yè)題系統(tǒng)，這樣在評審時可以相對客觀地比較各組的成果。該系統(tǒng)的必需功能需求統(tǒng)一指定，但是各小組可以擴展功能，從而使得各小組有一定的開發(fā)自由度。

小組完成項目之后，除遞交系統(tǒng)和文檔外，還必須完成一份報告。報告中應(yīng)該包括項目分工情況說明、組員的貢獻以及他們參與系統(tǒng)開發(fā)過程的心得體會，讓學(xué)生自己在總結(jié)中學(xué)習(xí)知識，提高水平。

(3) 系統(tǒng)評審

每個小組都將匯報，展示自己的成果。所有小組構(gòu)成一個環(huán)來進行匯報和評審，匯報的順序由抽簽決定。匯報完的一組的組員將評審下一組的匯報，第一組的匯報由最后匯報的一組的組員來評審。教師先提前公布評分標(biāo)準(zhǔn)，并在匯報現(xiàn)場準(zhǔn)備好評分表。在學(xué)生評審的同時，教師也應(yīng)該對每個小組的匯報情況、系統(tǒng)的質(zhì)量、文檔以及報告進行評審、打分，并寫出評語，但不能影響學(xué)生的評審。教師評定成績占小組成績的70%，學(xué)生評定的平均成績占30%。最后，教師要對小組的表現(xiàn)進行總結(jié)點評，幫助學(xué)生整理敏捷開發(fā)過程中的技術(shù)內(nèi)容，鼓勵積極性，但也要適當(dāng)?shù)刂赋鱿到y(tǒng)開發(fā)中的不足。

4結(jié)束語

目前，在軟件工程專業(yè)方向的“軟件工程”課程實驗教學(xué)中已經(jīng)引入了敏捷方法。當(dāng)引入敏捷方法后，學(xué)生普遍反映開始能夠較好地理解并掌握軟件工程項目的開發(fā)理論和方法。和前期和中期的教學(xué)相比，后期的教學(xué)內(nèi)容和方式更容易讓人接受。而且在實驗經(jīng)驗和專業(yè)知識有限的前提下，學(xué)生能夠參與完成一個具體的Web系統(tǒng)開發(fā)項目，能極大地激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和主動性，增強在今后的學(xué)習(xí)過程中開發(fā)中小型軟件項目的專業(yè)能力和信心。

總結(jié)起來，經(jīng)探索提出的該教學(xué)方案，其主要特色可以歸納為三方面:

(1) 在學(xué)生實踐經(jīng)驗不足和專業(yè)知識不全面的前提下，通過引入敏捷方法能降低學(xué)生開發(fā)一個實用軟件系統(tǒng)的門檻，使學(xué)生能在開發(fā)實用系統(tǒng)的同時自覺應(yīng)用軟件工程思想，包括敏捷軟件開發(fā)的原則來分析問題和解決問題，從而激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

(2) 采用案例學(xué)習(xí)、重現(xiàn)系統(tǒng)開發(fā)以及開發(fā)新系統(tǒng)相結(jié)合的教學(xué)手段，使學(xué)生在深入理解案例的基礎(chǔ)上能效仿該案例，運用其中的技術(shù)來開發(fā)新系統(tǒng)。

(3) 在分組系統(tǒng)開發(fā)過程中，鼓勵學(xué)生通過角色扮演、組內(nèi)討論交流以及網(wǎng)絡(luò)途徑找到獲取需求以及解決一些技術(shù)難題的辦法。

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