朱大勇 張新麗 李樹全

摘要:綜合性課程設(shè)計能有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生的動手能力,促進其綜合素質(zhì)的全面發(fā)展。本文闡述了開展軟件工程綜合性課程設(shè)計的必要性,給出了課程設(shè)計的組織方式、考核與評價方法;并且通過教學(xué)實踐,提出了課程設(shè)計的創(chuàng)新模式。

關(guān)鍵詞:綜合性課程設(shè)計;軟件工程;教學(xué)實踐;創(chuàng)新模式

中圖分類號:G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

1引言

軟件工程課程具有綜合性強,實踐性要求高的特點。但是,通過教學(xué)實踐發(fā)現(xiàn)學(xué)生普遍感覺軟件工程課程中的概念抽象,不容易在課堂講授中獲取切身的體會和認(rèn)識。同時,大部分學(xué)生的編程實踐較少,很少參與開發(fā)實際的軟件項目,對項目的背景了解甚少,欠缺在實際環(huán)境中綜合運用知識的能力。因此,僅僅是在上軟件工程課程的時候以固定課時的方式進行實驗訓(xùn)練,學(xué)生很難真正理解和掌握軟件工程的內(nèi)涵。從實驗過程來說,學(xué)生也沒有足夠的時間為具體的項目做好充分的準(zhǔn)備,以完成資料查找、閱讀、系統(tǒng)分析、設(shè)計、編碼和測試等軟件開發(fā)工作。此外,很多學(xué)生重視編程等技術(shù)的學(xué)習(xí)而忽視了必要的文獻(xiàn)查找、閱讀和寫作的訓(xùn)練。

開展綜合性課程設(shè)計主要是要解決本科生在學(xué)習(xí)中重理論輕實踐,缺乏綜合運用各種知識來完成實際工作的問題。軟件工程綜合性課程設(shè)計作為培養(yǎng)學(xué)生軟件開發(fā)能力的重要教學(xué)手段為軟件工程課程教學(xué)提供了理論與實踐相結(jié)合的有效途徑。通過參與綜合性課程設(shè)計,學(xué)生能更好地掌握軟件開發(fā)的基本技能,培養(yǎng)動手能力,鍛煉分析和解決問題的能力。通過經(jīng)歷整個軟件開發(fā)過程,學(xué)生發(fā)現(xiàn)和解決各種問題,能進一步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì);同時,經(jīng)過工程實踐,學(xué)生還能建立起獨立開展軟件開發(fā)工作的信心和動力。

2課程設(shè)計的組織

課程設(shè)計以學(xué)生為主體,為學(xué)生提供一個既動腦又動手,并且獨立實踐的機會。首先實驗題目要能激發(fā)學(xué)生的興趣而不僅僅是一些常規(guī)的示例性課題。其次,課程設(shè)計的時間安排、實驗的開展都需要學(xué)生自己把握。因此,在實踐過程中不能按通常的課程教學(xué)來組織,需要圍繞給定的具體題目指導(dǎo)學(xué)生自己查閱相關(guān)的資料,自學(xué)必要的開發(fā)工具,搭建實驗的開發(fā)環(huán)境,完成編程和測試工作。除了軟件開發(fā)實踐以外,還要在此過程中培養(yǎng)學(xué)生的項目組織和管理能力,以及團隊協(xié)作精神。老師主要是通過指引方向、討論問題、提出建議、評價和考核完成情況為學(xué)生提供一個將所學(xué)知識進行融會貫通的環(huán)境,讓學(xué)生在這個環(huán)境中自由的成長。

圍繞上述的教學(xué)理念,教學(xué)過程的組織主要包括以下三個方面:

(1) 制定目標(biāo)和要求。讓學(xué)生明確綜合課程設(shè)計的重要性、需要完成的任務(wù)和考核目標(biāo),給出具體的問題領(lǐng)域和題目。綜合性設(shè)計的題目可以按照不同的標(biāo)準(zhǔn)進行劃分,例如:研究型和應(yīng)用型題目,或科研型和教學(xué)型題目。研究型題目可以指定學(xué)生完成某個特定的研究問題,例如:某些比較復(fù)雜且學(xué)生沒有學(xué)過的算法。應(yīng)用型題目則偏重軟件開發(fā)實踐,訓(xùn)練學(xué)生掌握新的技術(shù),例如對于網(wǎng)站開發(fā)類題目,不僅是簡單的實現(xiàn)網(wǎng)站構(gòu)建,而是引入當(dāng)前IT領(lǐng)域最新的技術(shù)(如Ajax),使學(xué)生學(xué)會如何在較短時間內(nèi)掌握一門新的開發(fā)技術(shù)。

(2) 按學(xué)生的實際水平和情況進行分組管理。學(xué)生在知識掌握和運用方面有一定的差異。有的學(xué)生具有較強的分析、理解能力,但是動手能力較差;而有的學(xué)生動手能力較強,但在寫作方面的訓(xùn)練較少。不少的學(xué)生在接觸到自己不熟悉的領(lǐng)域時,感覺進入陌生的領(lǐng)域很困難,缺乏完成題目的信心。另外,很多學(xué)生由于認(rèn)識上的問題,關(guān)心編程鍛煉而忽視寫作練習(xí)。針對這些問題,在組織管理時,要充分了解學(xué)生各自的特點,把不同類型的學(xué)生劃分到一個小組中,例如:在一個小組中以五個人為上限,進行合理組合和搭配使在一個團隊中既有具有較強管理意識的學(xué)生、編程能力較強的學(xué)生,又有一定寫作能力的學(xué)生。在管理小組時,讓每個人去嘗試其他小組成員的角色,讓他們從團隊中學(xué)習(xí),既發(fā)揮各自的專長,又能全面培養(yǎng)軟件開發(fā)的才能。

(3) 項目實施和指導(dǎo)。采用定期檢查任務(wù)進度、召開團隊會議、討論問題等形式關(guān)注并檢查學(xué)生的工作情況。在時間安排方面,通過一個學(xué)期來實施整個課程設(shè)計,所有實踐不占用課程時間,學(xué)生利用課余時間來完成分配的任務(wù)。前期老師對如何開展工作進行指導(dǎo),然后定期對學(xué)生的階段性成果進行檢查。根據(jù)學(xué)生所積累的問題的數(shù)量和重要程度不定期的做一些軟件開發(fā)知識的專題指導(dǎo),如軟件編程規(guī)范、界面和數(shù)據(jù)庫設(shè)計、軟件體系架構(gòu)等。在完成系統(tǒng)后,指導(dǎo)學(xué)生依據(jù)文檔規(guī)范撰寫實驗報告。針對在寫作過程中出現(xiàn)的條理混亂、表述不清等問題,通過講解相應(yīng)的寫作模板和案例來加強學(xué)生的寫作訓(xùn)練。最后,對學(xué)生提交的各種文檔采用分析、討論等方式進行評審和考核。

3教學(xué)實踐

在綜合考慮各情況的基礎(chǔ)上,以實驗項目的形式開展綜合課程設(shè)計的教學(xué)活動。設(shè)計的實驗題目涉及多領(lǐng)域的知識和工程背景。老師在指導(dǎo)過程中,運用引導(dǎo)、輔助等手段來充分發(fā)揮學(xué)生在實踐中的主導(dǎo)作用,加強創(chuàng)新能力的培養(yǎng),讓學(xué)生充滿熱情地參與到系統(tǒng)開發(fā),從中獲取知識和經(jīng)驗。

(1) 引導(dǎo)學(xué)生進入課程設(shè)計

開始課程設(shè)計時,首先召集學(xué)生,建立小組聯(lián)系方式,確立項目的開發(fā)團隊。給小組成員講解綜合性課程設(shè)計的目的和意義、題目背景,以及所涉及的知識領(lǐng)域。大多數(shù)學(xué)生是第一次完成這樣較大的軟件開發(fā)題目,缺乏足夠的自信,老師需要通過鼓勵來幫助學(xué)生掃清心理障礙。剛開始學(xué)生對整個工作沒有明確的思路和規(guī)劃,因此要引導(dǎo)學(xué)生按照項目的開發(fā)方式進行規(guī)劃,包括時間安排、任務(wù)分配、確定重點、查閱資料文獻(xiàn),等等。通過培養(yǎng)學(xué)生獨立查閱文獻(xiàn)資料的能力和對系統(tǒng)進行分析和設(shè)計的能力,使他們能獨立地思考問題,逐步擺脫對老師的依賴。

對于項目完成的成果,給出明確的規(guī)范和考核標(biāo)準(zhǔn)。在開始課程設(shè)計前需要向參加項目的成員介紹軟件開發(fā)需要建立哪些文檔,例如:需求規(guī)格說明書、概要設(shè)計說明書,等等,要求學(xué)生按照標(biāo)準(zhǔn)的軟件工程文檔來完成課程設(shè)計報告。概要講解有關(guān)的軟件開發(fā)工具,包括設(shè)計工具(MS Visio等)、開發(fā)環(huán)境工具(MS Visual Studio,Eclipse等)、測試工具(JUnit等)。這些工具的安裝、配置和使用要學(xué)生通過搜索Internet、查找圖書館資料來自學(xué)掌握。

(2) 培養(yǎng)創(chuàng)新能力

軟件工程教學(xué)如果僅僅在抽象的概念、術(shù)語和圖表上進行分析、講解,學(xué)生沒有直接的項目開發(fā)體驗,不了解真實用戶的需求,就很難發(fā)現(xiàn)在軟件開發(fā)中存在的問題,這樣也就限制了學(xué)生用新的思維或新的角度去思考問題。從很多IT行業(yè)的成功例子中可以發(fā)現(xiàn)很多優(yōu)秀的人才在實踐中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題從而創(chuàng)造了新的產(chǎn)品和技術(shù),甚至開拓了一個新的市場或領(lǐng)域。例如,Google、Facebook、P2P軟件等都是從最初一點想法和實踐發(fā)展起來的。因此,在綜合性的課程設(shè)計中要充分考慮發(fā)揮學(xué)生自己的想象力,訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新思維。

在綜合性課程設(shè)計中提出四種創(chuàng)新模式,通過不同的創(chuàng)新模式引導(dǎo)學(xué)生突破傳統(tǒng)和常規(guī)的思維方式,盡可能以創(chuàng)造性的方式去解決實踐中遇到的問題。

① 應(yīng)用創(chuàng)新。應(yīng)用創(chuàng)新以實際工程中的用戶需求為核心,以多領(lǐng)域相結(jié)合,強調(diào)軟件系統(tǒng)的實用性,例如:在指導(dǎo)學(xué)生確定題目時,把P2P網(wǎng)絡(luò)和信息檢索相結(jié)合提出應(yīng)用軟件課題。

② 技術(shù)創(chuàng)新。開發(fā)一個具體的軟件系統(tǒng)需要各門課程,甚至是其他學(xué)科的知識,因此,掌握新的技術(shù),并對多種技術(shù)進行融合創(chuàng)新,能極大地激發(fā)學(xué)生的積極性。例如:根據(jù)學(xué)生已掌握的操作系統(tǒng)知識,在實驗中結(jié)合多核技術(shù)擬定“基于多核實現(xiàn)矩陣并行運算”的題目。

③ 研究創(chuàng)新。研究創(chuàng)新強調(diào)問題驅(qū)動和研究導(dǎo)向,通過給出能激發(fā)學(xué)生興趣的研究問題,進行研討式分析和實驗。老師指導(dǎo)學(xué)生閱讀某個研究領(lǐng)域前沿性的論文,在論文的基礎(chǔ)上實現(xiàn)相關(guān)的算法和系統(tǒng),在逐步積累的基礎(chǔ)上,對不足的地方加以改進,實現(xiàn)創(chuàng)新。

④ 管理創(chuàng)新。在實際的軟件項目開發(fā)中,管理比技術(shù)更重要。通過實踐要讓學(xué)生重視管理,學(xué)會管理,培養(yǎng)管理能力,實現(xiàn)管理創(chuàng)新。例如,在軟件開發(fā)中經(jīng)常會出現(xiàn)各種變化,包括軟件需求、設(shè)計、源代碼等都會在開發(fā)過程中出現(xiàn)這樣或那樣的改變,學(xué)生通過在實踐中體會這些變化對軟件開發(fā)的影響,思考如何從管理的角度去解決這些問題,從而發(fā)揮創(chuàng)造性。

(3) 評價與考核

在實驗過程中要進行階段性評價,以討論的方式找出軟件系統(tǒng)和文檔中的問題。將文檔分發(fā)給團隊成員,每個人要對其他成員的工作進行分析和衡量,對程序代碼和各種文檔進行評估,提出自己的看法。通過討論以及批判性和創(chuàng)造性的思考,來強化學(xué)生之間的知識交流,提高其分析能力,鍛煉交流和溝通技能。老師在評價時要考察學(xué)生的開發(fā)進度、商討解決出現(xiàn)的技術(shù)問題,協(xié)調(diào)管理中的矛盾。在總結(jié)學(xué)生工作時要對學(xué)生作出指導(dǎo),并給出改進建議。

考核方式主要是對學(xué)生開發(fā)的軟件系統(tǒng)和課程設(shè)計報告進行評分。在評分時,要綜合考慮學(xué)生的平時表現(xiàn)、提交的源代碼、課程設(shè)計報告,以及是否具有創(chuàng)新性。具體來說,考核分為三個部分:第一部分是軟件系統(tǒng)的需求分析,這一部分占 30分,主要根據(jù)文檔考察學(xué)生對系統(tǒng)的認(rèn)識和分析能力;第二部分是軟件系統(tǒng)的設(shè)計,這一部分占30分,主要考核學(xué)生運用各種圖表和語言進行系統(tǒng)分解和設(shè)計的能力;第三部分是軟件系統(tǒng)的編碼和測試,這一部分占40分,主要考核學(xué)生的邏輯思維能力和動手能力。

4總結(jié)

當(dāng)前本科生除了掌握基本的理論知識和技能外,還需要通過訓(xùn)練學(xué)會如何運用各種知識來解決實際問題。綜合性課程設(shè)計以培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力為目標(biāo),以發(fā)揮學(xué)生主觀能動性為指導(dǎo)思想,注重學(xué)生在實踐過程中各方面能力的培養(yǎng)。通過開展軟件工程的綜合性課程設(shè)計,為學(xué)生建立起完成具體任務(wù)的團隊合作環(huán)境,使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主動者,讓學(xué)生組織項目團隊,擔(dān)任不同的角色,培養(yǎng)了組織和管理才能,提升了動手能力和創(chuàng)新素質(zhì)。

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Teaching Practice of Comprehensive Course Design of Software Engineering

ZHU Da-yong1, ZHANG Xin-li2, LI Shu-quan1

(1. School of Software, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054, China; 2. Department of Math and Information, Chengdu University of Information Technology, Chengdu 610054, China)

Abstract: Comprehensive course design can effectively motivate learning interest of students, improve practical ability, and promote comprehensive quality. In this paper, we discuss the necessity of teaching practice of comprehensive course design and introduce the organization and assessment method of course design. Innovation modes of developing overall quality of students are presented through practice of teaching practice.

Key words: comprehensive course design, software engineering, teaching practice, innovation pattern