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        基于實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的軟件工程課程教學(xué)改革研究

        2014-05-04 11:53:50穆海倫田曉
        計(jì)算機(jī)教育 2014年2期
        關(guān)鍵詞:學(xué)習(xí)空間軟件工程知識(shí)庫

        穆海倫 田曉

        摘要:分析目前軟件工程課程實(shí)踐教學(xué)中存在的問題,提出以課程實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)為基礎(chǔ)的教學(xué)改革方案,闡述實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)主要包括案例學(xué)習(xí)、案例模擬訓(xùn)練、項(xiàng)目實(shí)踐、角色扮演、學(xué)習(xí)空間、知識(shí)庫等多個(gè)方面內(nèi)容,從學(xué)習(xí)、訓(xùn)練、實(shí)踐、總結(jié)及積累等方面加強(qiáng)學(xué)生軟件工程實(shí)踐能力的培養(yǎng),使其盡快獲得工程技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。

        關(guān)鍵詞:軟件工程;實(shí)踐教學(xué)平臺(tái);角色扮演;學(xué)習(xí)空間;知識(shí)庫

        1、高校軟件工程課程實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀

        隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,軟件產(chǎn)業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中越來越起到了舉足輕重的作用。高校作為社會(huì)所需人才的培養(yǎng)基地,有責(zé)任和義務(wù)培養(yǎng)和提供掌握軟件開發(fā)方法和具有實(shí)踐技能的軟件人才,以更好地促進(jìn)軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。為此,很多高校開設(shè)了軟件工程課程,以讓學(xué)生從工程化的角度認(rèn)識(shí)軟件開發(fā)和維護(hù),工程化的概念、原理、技術(shù)和方法必須通過實(shí)踐才能真正理解和把握。但是,目前的軟件工程課程教學(xué)存在著“重理論、輕實(shí)踐”的現(xiàn)象,且傳統(tǒng)的授課模式也不利于開展實(shí)踐教學(xué)。下面將對(duì)目前高校軟件工程課程實(shí)踐教學(xué)中存在的困難和問題進(jìn)行分析。

        1.1 傳統(tǒng)的課程結(jié)構(gòu)設(shè)置,不利于開展實(shí)踐教學(xué)

        目前,高校的軟件工程課程結(jié)構(gòu)基本上是采用理論課+上機(jī)課的形式,總學(xué)時(shí)為48學(xué)時(shí),其中,理論課36學(xué)時(shí),上機(jī)課12學(xué)時(shí)。這樣的課程結(jié)構(gòu)設(shè)置凸顯了以教師講授為主、實(shí)踐教學(xué)為輔的特點(diǎn),學(xué)生的實(shí)踐訓(xùn)練基本以課下為主。

        1.2 教學(xué)案例過于“文檔化”,學(xué)生無法了解過程細(xì)節(jié)

        在軟件工程課程的教學(xué)中,教師一般都會(huì)從教材或其他資料上引入一些軟件開發(fā)的案例,但是,這些案例一般都是直接給出了結(jié)果,卻沒有對(duì)過程進(jìn)行詳細(xì)的描述。例如,在講授需求分析時(shí),可能案例中直接給出的是需求分析的結(jié)果——《需求規(guī)格說明書》,其中描述了功能需求、性能需求、接口需求、安全性需求等,并構(gòu)建了相應(yīng)的分析模型,但是卻沒有給出需求分析的過程描述,即這些功能、性能等的需求是如何分析出來的,模型是如何一步一步建立起來的等。再如,在講授系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),案例中可能直接給出了數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的結(jié)果,其中包括數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)、視圖等,但是卻沒有詳細(xì)的描述數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的過程,即如何建立數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)模型,如何設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫表,數(shù)據(jù)庫表中的字段以及字段的類型、約束等是如何得到的等。這些案例只有結(jié)果描述,類似于企業(yè)里開發(fā)所用的文檔,學(xué)生僅僅通過這些“文檔化”的案例,是無法真正掌握軟件開發(fā)的細(xì)節(jié)的,而導(dǎo)致的結(jié)果是——學(xué)生看看都會(huì),聽聽都明白,動(dòng)起手來卻是滿腦子空白。

        1.3 缺乏有效的實(shí)踐教學(xué)環(huán)境。無法做到“學(xué)”“練”和“指導(dǎo)”的全過程互動(dòng)

        目前的軟件工程課程實(shí)踐教學(xué)主要采用學(xué)生課下完成實(shí)踐作業(yè)的形式,學(xué)生在學(xué)習(xí)“紙質(zhì)的”和“靜態(tài)的”理論知識(shí)和案例的基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)實(shí)踐,這樣的實(shí)踐教學(xué)過于簡(jiǎn)單,缺乏環(huán)境的支持,無法做到“學(xué)”“練”和“指導(dǎo)”的全過程互動(dòng),不利于真正提高學(xué)生的實(shí)踐能力。

        (1)學(xué)生只能被動(dòng)地學(xué)習(xí)和接受案例,但是卻不能提出自己的見解,更不能將其與其他學(xué)生來分享。

        (2)學(xué)生無法對(duì)案例細(xì)節(jié)和過程進(jìn)行“拆解”,并對(duì)某部分過程和細(xì)節(jié)進(jìn)行模擬訓(xùn)練,更無法對(duì)模擬的結(jié)果進(jìn)行動(dòng)態(tài)的對(duì)照,發(fā)現(xiàn)自身理解的偏差和問題,從而加深對(duì)案例的理解和掌握,不至于讓案例學(xué)習(xí)“流于表面”。

        (3)學(xué)生無法通過實(shí)踐環(huán)境,動(dòng)態(tài)創(chuàng)建軟件開發(fā)項(xiàng)目,并將項(xiàng)目開發(fā)的過程細(xì)節(jié)和結(jié)果與其他學(xué)生進(jìn)行分享,甚至讓其他的學(xué)生動(dòng)態(tài)參與其中,也無法讓教師對(duì)實(shí)踐項(xiàng)目進(jìn)行全程指導(dǎo)。

        (4)學(xué)生沒有自己的學(xué)習(xí)空間,無法將課程學(xué)習(xí)和實(shí)踐中的心得、體會(huì)等進(jìn)行記錄,也無法將一些好的技術(shù)、方法等資料與其他學(xué)生進(jìn)行分享。

        (5)案例的更新缺乏一種動(dòng)態(tài)的機(jī)制,只能依賴教師去收集,無論是數(shù)量,還是真實(shí)性、貼切度,都無法滿足實(shí)踐教學(xué)的要求。

        2、具體改革實(shí)施方案

        經(jīng)過上文的分析,我們發(fā)現(xiàn)目前的軟件工程課程實(shí)踐教學(xué)存在課程設(shè)置不合理、缺乏能夠被學(xué)生深入學(xué)習(xí)和理解的實(shí)際案例、缺乏能夠支持“學(xué)”“練”和“指導(dǎo)”全過程互動(dòng)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)境等問題。為此,我們提出了基于實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的軟件工程課程實(shí)踐教學(xué)改革方案,主要從課程結(jié)構(gòu)設(shè)置和實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的使用兩個(gè)方面人手,加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐訓(xùn)練,并以實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)為支撐,讓學(xué)生切實(shí)提高實(shí)踐能力。下面將對(duì)具體的改革方案進(jìn)行論述。

        2.1 以課程實(shí)訓(xùn)代替上機(jī)課,加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)

        我們以課程實(shí)訓(xùn)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的上機(jī)課,將總學(xué)時(shí)數(shù)由48學(xué)時(shí)調(diào)整為64學(xué)時(shí),其中,理論課設(shè)置為32學(xué)時(shí),實(shí)訓(xùn)課設(shè)置為32學(xué)時(shí)。課程實(shí)訓(xùn)是在教師的指導(dǎo)下,由學(xué)生自己完成一個(gè)完整的軟件開發(fā)實(shí)踐課題,具體的課程內(nèi)容如下。

        (1)課題確定:由學(xué)生自己根據(jù)日常生活和學(xué)習(xí)中所接觸或熟悉的軟件來命題,如學(xué)生管理系統(tǒng)、圖書館管理系統(tǒng)、選課系統(tǒng)、宿舍管理系統(tǒng)等,也可以由教師結(jié)合教學(xué)、科研的實(shí)際情況設(shè)置多個(gè)課題供學(xué)生選擇,要求課題的規(guī)模大小適中,有一定難度,但經(jīng)過努力可以較好地完成。

        (2)組織形式:課題以小組的形式來進(jìn)行組織,包括一位組長(zhǎng)和3~4位組員,對(duì)于系統(tǒng)中的部分開發(fā)工作也可以采用“外包”的形式,即由組外的其他學(xué)生來幫助完成。

        (3)教學(xué)安排:實(shí)訓(xùn)課每周安排2學(xué)時(shí),每一位組長(zhǎng)在課上介紹本組項(xiàng)目的進(jìn)展情況和碰到的問題等,其他項(xiàng)目組的學(xué)生可以就項(xiàng)目的某些部分提出疑問,教師可以對(duì)項(xiàng)目的實(shí)施進(jìn)行指導(dǎo),也可以引導(dǎo)學(xué)生就某一細(xì)節(jié)問題展開討論。

        (4)成績(jī)?cè)u(píng)定:課程實(shí)訓(xùn)結(jié)束時(shí),每組需提交所完成的軟件系統(tǒng)和相關(guān)的文檔、實(shí)踐報(bào)告等,而成績(jī)的評(píng)定采用驗(yàn)收答辯的形式,即每個(gè)小組演示開發(fā)完成的軟件系統(tǒng),并總結(jié)項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和提出改進(jìn)意見,由教師主持實(shí)踐項(xiàng)目驗(yàn)收答辯,由其他組的代表(或組長(zhǎng))充當(dāng)評(píng)委,共同對(duì)實(shí)踐項(xiàng)目的成果進(jìn)行評(píng)審并打分,最后由教師進(jìn)行綜合評(píng)定,給出每組的課程實(shí)訓(xùn)的最終成績(jī)。

        2.2 建立完整的課程實(shí)踐平臺(tái),注重過程學(xué)習(xí)和模擬實(shí)踐訓(xùn)練

        我們建立一套完整的課程實(shí)踐平臺(tái),學(xué)生可以利用平臺(tái)來進(jìn)行案例學(xué)習(xí)和模擬訓(xùn)練,也可以通過共享資料來形成知識(shí)庫,供每個(gè)人參考。此課程實(shí)踐平臺(tái)主要包括4個(gè)部分。

        1)案例學(xué)習(xí)機(jī)。

        案例學(xué)習(xí)機(jī)主要為學(xué)生提供完整的案例,以供學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)。案例學(xué)習(xí)機(jī)包含由多個(gè)案例構(gòu)成的案例庫,案例的選擇基本上以學(xué)生所熟悉和易于接受的軟件開發(fā)項(xiàng)目為主,每個(gè)案例都詳細(xì)記錄了一個(gè)完整的軟件開發(fā)項(xiàng)目實(shí)踐,包括項(xiàng)目管理的內(nèi)容,具體內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面。

        (1)案例分解,細(xì)節(jié)分析:每一個(gè)案例都是完整的整體,同時(shí)又可以按照軟件開發(fā)的流程(瀑布模型)進(jìn)行分解(如圖1所示),學(xué)生既可以看到軟件開發(fā)過程中每一步的結(jié)果,也可以看到每一步的過程細(xì)節(jié),包括開發(fā)中所碰到的問題,解決的辦法,甚至開發(fā)中所走的彎路等,都可以在案例中進(jìn)行瀏覽和學(xué)習(xí)。

        (2)個(gè)性思考:學(xué)生在學(xué)習(xí)案例的過程中,可以針對(duì)某一個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行思考,并發(fā)表自己的評(píng)論(如圖2所示),也可以瀏覽其他學(xué)生針對(duì)此所發(fā)表的評(píng)論,所有的評(píng)論構(gòu)成了一個(gè)個(gè)性思考評(píng)論空間,可以給后續(xù)的更多的學(xué)生提供借鑒。

        2)項(xiàng)目模擬訓(xùn)練器。

        項(xiàng)目模擬訓(xùn)練器為學(xué)生提供了一個(gè)案例模擬和項(xiàng)目開發(fā)實(shí)踐的平臺(tái),為學(xué)生進(jìn)行課程實(shí)訓(xùn)提供了實(shí)踐環(huán)境,學(xué)生可以將案例作為框架,進(jìn)行模擬訓(xùn)練,也可以進(jìn)行全新的項(xiàng)目開發(fā)實(shí)踐訓(xùn)練,具體內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面。

        (1)案例模擬環(huán)境:學(xué)生可以直接引入一個(gè)案例作為模擬項(xiàng)目,可以參照案例的執(zhí)行步驟自行進(jìn)行每一步的執(zhí)行操作,并將自己的操作結(jié)果與案例進(jìn)行對(duì)照(如圖3所示),找出自己模擬訓(xùn)練中存在的問題。

        (2)項(xiàng)目實(shí)踐環(huán)境:學(xué)生可以自行創(chuàng)建一個(gè)新的項(xiàng)目,實(shí)踐環(huán)境將給出項(xiàng)目管理和開發(fā)實(shí)踐的基本流程及任務(wù)框架(如圖4所示),學(xué)生可以進(jìn)行項(xiàng)目組建、編寫項(xiàng)目計(jì)劃、記錄項(xiàng)目執(zhí)行過程,可以按照軟件開發(fā)流程進(jìn)行需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編碼及測(cè)試等活動(dòng)。

        這樣的項(xiàng)目實(shí)踐環(huán)境是全方位的,即學(xué)生可以訓(xùn)練項(xiàng)目管理方面的技能,也可以訓(xùn)練軟件開發(fā)環(huán)節(jié)的技能,如學(xué)生可以創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目,并擔(dān)任項(xiàng)目經(jīng)理,同時(shí)可以將項(xiàng)目在系統(tǒng)中發(fā)布,并“招聘”分析人員、設(shè)計(jì)人員、編碼人員、測(cè)試人員等,其他學(xué)生可以在系統(tǒng)中看到發(fā)布的“招聘”信息,如果愿意的話,可以在此項(xiàng)目中擔(dān)任相關(guān)的角色,這樣可以實(shí)現(xiàn)一種“角色扮演”,即某個(gè)學(xué)生既可以是A項(xiàng)目的項(xiàng)目經(jīng)理,以此訓(xùn)練項(xiàng)目管理方面的技能,也可以是B項(xiàng)目的系統(tǒng)分析師,以此訓(xùn)練系統(tǒng)分析的技能,還可以是C項(xiàng)目的開發(fā)工程師,以此訓(xùn)練編碼實(shí)現(xiàn)的技能等。

        (3)網(wǎng)上評(píng)審:學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)踐環(huán)境中創(chuàng)建了自己的項(xiàng)目后,安排相應(yīng)的開發(fā)工作,在每一個(gè)開發(fā)階段結(jié)束時(shí),都可以發(fā)布“網(wǎng)上評(píng)審”邀請(qǐng),其他學(xué)生可以對(duì)該項(xiàng)目本階段的工作進(jìn)行評(píng)審和打分,這樣,最終會(huì)匯總出每個(gè)項(xiàng)目的總分,也可以根據(jù)每個(gè)學(xué)生在各個(gè)項(xiàng)目中參與的工作評(píng)分匯總出其項(xiàng)目實(shí)踐的總分,教師也可以很容易統(tǒng)計(jì)出每個(gè)學(xué)生的實(shí)踐課程成績(jī)。

        (4)師生交流平臺(tái):教師和學(xué)生可以在模擬訓(xùn)練器中針對(duì)某個(gè)具體的任務(wù)或?qū)嵺`活動(dòng)進(jìn)行交流,教師可以提出相應(yīng)的指導(dǎo)意見,也可以創(chuàng)建一個(gè)論壇,以方便學(xué)生之間、學(xué)生和教師之間的交流。

        (5)案例申請(qǐng):學(xué)生可以將自己的實(shí)踐項(xiàng)目申請(qǐng)成為案例,教師對(duì)實(shí)踐項(xiàng)目的過程細(xì)節(jié)和結(jié)果進(jìn)行評(píng)估,若通過,則可以提交到案例學(xué)習(xí)機(jī)的案例庫中,這樣可以形成一個(gè)良性循環(huán),不斷地補(bǔ)充由學(xué)生自己開發(fā)的真實(shí)案例,以供更多的學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)。

        3)學(xué)習(xí)空間。

        學(xué)習(xí)空間是為每個(gè)學(xué)生的課程學(xué)習(xí)和實(shí)踐所建立的一個(gè)私有空間,學(xué)生可以將課程學(xué)習(xí)的計(jì)劃、日程安排、學(xué)習(xí)心得等置入學(xué)習(xí)空間中,形成一個(gè)完整的學(xué)習(xí)平臺(tái)。學(xué)生可以在個(gè)人的學(xué)習(xí)空間的桌面上放置便簽、今日安排、實(shí)踐項(xiàng)目列表、消息提醒、常用聯(lián)系人等快捷圖標(biāo)(如圖5所示),并通過點(diǎn)擊進(jìn)人相關(guān)部分進(jìn)行操作。

        4)知識(shí)庫。

        知識(shí)庫是所有資料的共享空間,學(xué)生和教師均可以將與軟件開發(fā)項(xiàng)目相關(guān)的資料上傳到知識(shí)庫中,并依照技術(shù)、管理等進(jìn)行分類,以供所有學(xué)生進(jìn)行查閱(如圖6所示),還可以建立一個(gè)FAO庫,把所有的問題和問題的解答(可以是教師解答的,也可以是其他學(xué)生解答的)進(jìn)行記錄并存儲(chǔ)到FAQ庫中,以供學(xué)生在實(shí)踐過程中碰到問題時(shí)進(jìn)行查閱參考。

        建立了課程實(shí)踐平臺(tái)后,軟件工程的課程實(shí)訓(xùn)就可以依賴此平臺(tái)進(jìn)行開展,學(xué)生可以在“案例學(xué)習(xí)機(jī)”中進(jìn)行學(xué)習(xí),在“案例模擬環(huán)境”中自己動(dòng)手參照案例進(jìn)行模擬訓(xùn)練,在“項(xiàng)目實(shí)踐環(huán)境”中創(chuàng)建和組織新的項(xiàng)目,也可以參與到其他組的項(xiàng)目工作中,在“學(xué)習(xí)空間”中構(gòu)造自己的私有學(xué)習(xí)環(huán)境,記錄學(xué)習(xí)心得等,還可以將心得或資料上傳到“知識(shí)庫”中,與其他學(xué)生進(jìn)行分享,從而使“學(xué)”與“練”動(dòng)態(tài)結(jié)合,真正達(dá)到課程實(shí)訓(xùn)的目標(biāo)。

        3、結(jié)語

        隨著國(guó)內(nèi)軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,軟件企業(yè)對(duì)軟件人才的需求無論從數(shù)量上還是從質(zhì)量上都在不斷的提升,這也使得高校不斷地嘗試和探索進(jìn)行各種課程教學(xué)模式的改革,從而真正培養(yǎng)出具有實(shí)踐開發(fā)能力的軟件人才。筆者正是基于這一背景而提出的軟件工程課程實(shí)踐教學(xué)改革方案,是基于一套完整的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)環(huán)境,以課程實(shí)訓(xùn)的方式來切實(shí)提高學(xué)生的軟件工程實(shí)踐能力。該方案從2010年提出并開始實(shí)施,目前已基本完成實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)環(huán)境的開發(fā)并對(duì)2009級(jí)和2010級(jí)軟件工程專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行了實(shí)踐教學(xué)改革的嘗試,取得了良好的教學(xué)效果。下一步,我們將繼續(xù)完善實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)環(huán)境,并在進(jìn)一步完善改革方案的基礎(chǔ)上,將其推廣到計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)及其他計(jì)算機(jī)軟件相關(guān)專業(yè),以滿足企業(yè)對(duì)軟件人才的需要。

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