袁 超，李春青

（天津工業(yè)大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，天津 300387）

0 引言

工程碩士研究生教育是我國(guó)學(xué)位與研究生教育的重要組成部分[1]。1997年4月，國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)辦公室和原國(guó)家教委研究生工作辦公室借鑒國(guó)外成功經(jīng)驗(yàn)，提出設(shè)置工程碩士，并獲國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)第十五次會(huì)議通過(guò)，工程碩士專業(yè)學(xué)位正式誕生[2]。2009年，教育部黨組決定增招碩士研究生，全部用于招收應(yīng)屆本科畢業(yè)生全日制攻讀碩士專業(yè)學(xué)位[3]。自此，工程碩士專業(yè)學(xué)位研究生納入全日制碩士研究生招生渠道，更好地滿足了經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要以及人民群眾對(duì)研究生教育的需求[3]。

高級(jí)軟件工程課程是軟件工程專業(yè)工程碩士的學(xué)位課，具有較強(qiáng)的科學(xué)性、技術(shù)性和實(shí)踐性[4]。通過(guò)學(xué)習(xí)該課程，學(xué)生能夠扎實(shí)掌握軟件工程領(lǐng)域前沿的理論和技術(shù)，具備一定的工程研究能力和獨(dú)立承擔(dān)大型軟件項(xiàng)目的能力，為學(xué)生后續(xù)課題研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。目前，關(guān)于本科軟件工程課程教學(xué)研究的文獻(xiàn)相對(duì)較多，而關(guān)于工程碩士高級(jí)軟件工程課程教學(xué)研究的文獻(xiàn)較為鮮見(jiàn)。

1 高級(jí)軟件工程課程授課現(xiàn)狀

本課程與本科階段的軟件工程課程不同，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。

（1）小班授課。每年選修本課程的工程碩士人數(shù)在20人左右，利于采用更加靈活的授課方式。

（2）學(xué)生基礎(chǔ)不同。在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生所具有的學(xué)科背景和專業(yè)基礎(chǔ)各不相同。其中，一些學(xué)生本科來(lái)自本專業(yè)或相關(guān)專業(yè)，具有相當(dāng)?shù)膶?shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)本課程的教學(xué)期望更高；而有些學(xué)生基礎(chǔ)較薄弱，尤其是一些跨專業(yè)學(xué)生，起點(diǎn)相對(duì)較低。由于學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)不同，導(dǎo)致該課程的教學(xué)難度增加。

（3）本課程講授內(nèi)容比本科軟件工程課程更加深入，前沿性、創(chuàng)新性和實(shí)踐性要求更高。作為工程碩士課程，本課程比本科生課程要求更高，內(nèi)容更加前沿和深入，要求學(xué)生具有更強(qiáng)的分析解決問(wèn)題的能力。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，既要培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，也要培養(yǎng)學(xué)生的工程研究能力。本課程會(huì)涉及比較前沿的技術(shù)，如云計(jì)算技術(shù)、軟件重用和軟件構(gòu)件技術(shù)、SOA、軟件演化、人工智能技術(shù)在軟件工程中的應(yīng)用等。其次，本課程要求學(xué)生能夠針對(duì)復(fù)雜大型系統(tǒng)進(jìn)行管理、規(guī)劃、分析、設(shè)計(jì)、建模、開(kāi)發(fā)及維護(hù)。因此，本課程探討的教學(xué)案例業(yè)務(wù)邏輯更復(fù)雜，系統(tǒng)規(guī)模較大，具有高并發(fā)、高吞吐量等特點(diǎn)，這無(wú)疑增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)難度。

2 “1+2+N”教學(xué)模式概念及實(shí)踐

為了能夠較系統(tǒng)地培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐和工程研究能力，提出了“1+2+N”教學(xué)模式。其中，“1”指用一個(gè)完整的具有實(shí)際工程背景的軟件項(xiàng)目作為主線貫穿整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)；“2”指從“工程實(shí)踐”和“工程研究”兩個(gè)維度組織教學(xué)；“N”指綜合利用多種教學(xué)方法達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。

2.1 用一個(gè)完整的具有實(shí)際工程背景的項(xiàng)目案例貫穿整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)

由于課時(shí)有限，在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)案例并不是越多越好。案例過(guò)多，容易貪多嚼不爛。把一個(gè)具有實(shí)際應(yīng)用背景的教學(xué)案例研究透，讓學(xué)生深刻體會(huì)軟件開(kāi)發(fā)的全過(guò)程，反而效果更好，能夠讓學(xué)生系統(tǒng)掌握軟件開(kāi)發(fā)的理論、方法、技術(shù)和工具。作者曾主持和參與過(guò)10多個(gè)軟件開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，如“新能源汽車充電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)服務(wù)平臺(tái)”“天津市軌道交通故障仿真與維修訓(xùn)練平臺(tái)”“軌道交通在線考試系統(tǒng)”以及“精米控制系統(tǒng)”等。在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，課程組選取了業(yè)務(wù)邏輯相對(duì)簡(jiǎn)單（適合于課堂教學(xué)）、學(xué)生容易理解的“軌道交通在線考試系統(tǒng)”作為教學(xué)案例。考慮到保密要求，刪掉了項(xiàng)目背景，對(duì)業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了修改、簡(jiǎn)化和相關(guān)脫敏處理。修改后的項(xiàng)目案例簡(jiǎn)述如下。

在線考試系統(tǒng)——某單位欲開(kāi)發(fā)一套在線考試系統(tǒng)。參加考試的考生規(guī)模大致在20 000人左右。試卷題型主要有單選題、多選題和判斷題，一份試卷中各種題型可以自由組合，共有100道題，答題時(shí)間為40分鐘。要求系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)考生在線考試（通過(guò)手機(jī)終端或者臺(tái)式電腦），并能夠?qū)崿F(xiàn)題庫(kù)管理、自動(dòng)組卷、自動(dòng)判卷、考場(chǎng)監(jiān)控、保存考生歷次考試記錄、考試成績(jī)查詢及打印等功能。

系統(tǒng)基本用例圖和系統(tǒng)總體架構(gòu)分別如圖1和圖2所示。

圖1 在線考試系統(tǒng)用例圖

圖2 在線考試系統(tǒng)總體架構(gòu)

在課堂講授過(guò)程中，重點(diǎn)講解自動(dòng)組卷和在線考試兩個(gè)功能模塊。整個(gè)項(xiàng)目則需要學(xué)生課后分組完成（4～5人一組）。從項(xiàng)目立項(xiàng)開(kāi)始，到完成交付結(jié)束，涉及項(xiàng)目管理、軟件過(guò)程模型、系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)（架構(gòu)設(shè)計(jì)、接口設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)等）、編碼實(shí)現(xiàn)、測(cè)試及維護(hù)等多個(gè)專題和知識(shí)點(diǎn)。其間，穿插課堂討論、項(xiàng)目演示等方式，增加課堂趣味性，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，加深學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的掌握。

2.2 從“工程實(shí)踐”和“工程研究”兩個(gè)維度組織教學(xué)

“1+2+N”中的“2”指工程實(shí)踐和工程研究?jī)蓚€(gè)維度。工程碩士的培養(yǎng)既注重工程實(shí)踐能力，也注重工程研究能力，因此本課程提出要從這兩個(gè)維度組織教學(xué)，以達(dá)成學(xué)生的畢業(yè)要求。

1）工程實(shí)踐維度。

工程實(shí)踐教育的目標(biāo)在于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新的工程實(shí)踐意識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓こ虒?shí)踐作風(fēng)、科學(xué)的工程實(shí)踐素質(zhì)、優(yōu)秀的工程實(shí)踐能力和規(guī)范的工程實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)等[5]。

本課程是培養(yǎng)本專業(yè)工程碩士工程實(shí)踐能力的一門重要學(xué)位課。以實(shí)際工程項(xiàng)目為案例，通過(guò)課堂講授、學(xué)生課后項(xiàng)目實(shí)踐、項(xiàng)目演示及課堂匯報(bào)等方式，主要達(dá)到以下目標(biāo)：①運(yùn)用軟件工程的理論、方法和技術(shù)解決復(fù)雜工程項(xiàng)目中的系統(tǒng)規(guī)劃、分析與設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)與維護(hù)、組織與實(shí)施以及關(guān)鍵技術(shù)等實(shí)際問(wèn)題；②掌握軟件工程各階段CASE工具的使用，如項(xiàng)目管理工具Project、配置管理工具SVN、快速原型設(shè)計(jì)工具Axure RP、數(shù)據(jù)建模工具PowerDesigner、軟件建模工具Rational Rose、測(cè)試工具Junit和JMeter等；③培養(yǎng)學(xué)生良好的職業(yè)素養(yǎng)，熟悉軟件工程的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，具備規(guī)范化的文檔編制能力。

2）工程研究維度。

工程碩士屬于高層次應(yīng)用型人才，應(yīng)該能夠持續(xù)學(xué)習(xí)和掌握本專業(yè)的前沿理論和技術(shù)，所以要具備一定的工程研究能力。對(duì)于本課程來(lái)說(shuō)，應(yīng)該使學(xué)生掌握軟件工程領(lǐng)域前沿的理論、方法和技術(shù)，并應(yīng)用這些新理論、新方法和新技術(shù)解決復(fù)雜的工程問(wèn)題。同時(shí)，應(yīng)該了解本學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)，能夠?qū)ο嚓P(guān)理論和工程問(wèn)題具有自己的見(jiàn)解，具備一定的創(chuàng)新意識(shí)和持續(xù)學(xué)習(xí)研究能力，從而適應(yīng)本行業(yè)的快速變化。

針對(duì)工程研究能力，本課程主要從兩個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)：①及時(shí)更新授課內(nèi)容，跟蹤當(dāng)前的新理論和新技術(shù)。軟件工程理論和技術(shù)的發(fā)展對(duì)軟件產(chǎn)業(yè)向工程化、標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化方向的發(fā)展起到了重要的促進(jìn)作用。當(dāng)前，軟件工程領(lǐng)域有許多熱點(diǎn)問(wèn)題和亟待解決的難題，如軟件可靠性、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化、分布式技術(shù)、軟件架構(gòu)技術(shù)、軟件復(fù)用、軟件演化等問(wèn)題，這些問(wèn)題都可以作為教學(xué)專題進(jìn)行討論。②對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行改進(jìn)。例如，對(duì)一些涉及前沿技術(shù)的專題，可以邀請(qǐng)行業(yè)專家作專題報(bào)告；其次，針對(duì)一些復(fù)雜的工程難題，可以發(fā)揮學(xué)生的主體作用，讓其通過(guò)查閱文獻(xiàn)、小組討論或者課堂匯報(bào)等形式，提出自己的想法和見(jiàn)解。

2.3 綜合應(yīng)用多種教學(xué)方法達(dá)成教學(xué)目標(biāo)

“1+2+N”中的“N”指多種教學(xué)方法，即綜合應(yīng)用多種教學(xué)方法達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。關(guān)于軟件工程課程，相關(guān)文獻(xiàn)提出了多種教學(xué)方法，比如MOOC/SPOC、案例教學(xué)等。然而，要系統(tǒng)上好這門課，還需要有針對(duì)性地應(yīng)用多種教學(xué)方法。

1）針對(duì)學(xué)情不同，通過(guò)分組教學(xué)和針對(duì)性補(bǔ)習(xí)減小學(xué)生的基礎(chǔ)差異。

工程碩士的學(xué)情不同于本科生，因?yàn)閷W(xué)生的專業(yè)背景、學(xué)習(xí)起點(diǎn)各不相同。其中，有些同學(xué)有過(guò)行業(yè)工作經(jīng)歷，有些同學(xué)是本專業(yè)應(yīng)屆畢業(yè)生，有些同學(xué)屬于跨專業(yè)。為了縮小其基礎(chǔ)差異，可通過(guò)兩種方式：①采用分組教學(xué)法，將學(xué)生分成小組，以小組為單位組織教學(xué)。小組中既有基礎(chǔ)較好的，也有基礎(chǔ)較差的。通過(guò)課后作業(yè)、課后實(shí)踐和課堂討論，基礎(chǔ)較好的同學(xué)帶動(dòng)基礎(chǔ)較差的，逐漸縮小基礎(chǔ)差異。②采用針對(duì)性補(bǔ)習(xí)的方式，根據(jù)學(xué)生的知識(shí)背景和基礎(chǔ)，有針對(duì)性地指定相應(yīng)補(bǔ)習(xí)內(nèi)容和資料，學(xué)生通過(guò)課外補(bǔ)習(xí)達(dá)到預(yù)期水平，從而縮小全班學(xué)生水平差異，便于后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。

舉例來(lái)說(shuō)，本課程在第一次上課時(shí)會(huì)跟學(xué)生有一個(gè)互動(dòng)，給每個(gè)學(xué)生分發(fā)一張卡片?？ㄆ蠒?huì)提一些本科軟件工程課的問(wèn)題，讓學(xué)生在卡片背面填寫是否能夠回答這些問(wèn)題，并讓學(xué)生說(shuō)明對(duì)本門課程的了解程度和對(duì)本課程的教學(xué)期望。通過(guò)該方法，可以初步收集班級(jí)的學(xué)情。然后對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，每組4～5人，選一個(gè)基礎(chǔ)較好的學(xué)生作為組長(zhǎng)，成員既有基礎(chǔ)較好的，也有基礎(chǔ)較薄弱的。以后上課時(shí)，每個(gè)小組的成員坐在一起，作為一個(gè)基本教學(xué)單位。學(xué)習(xí)本課程，需要具備相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，如本科階段的軟件工程、數(shù)據(jù)庫(kù)、UML、軟件體系結(jié)構(gòu)、Java/C#編程語(yǔ)言等。對(duì)于缺少相關(guān)知識(shí)基礎(chǔ)的學(xué)生，會(huì)根據(jù)課程進(jìn)度，分發(fā)相關(guān)資料進(jìn)行課后補(bǔ)習(xí)，以便學(xué)生跟上課堂節(jié)奏。

2）針對(duì)項(xiàng)目管理、系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)、項(xiàng)目實(shí)施、測(cè)試與維護(hù)等環(huán)節(jié)，綜合應(yīng)用分組教學(xué)、案例教學(xué)、課后實(shí)踐、課堂討論、項(xiàng)目演示等教學(xué)方式，可調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性與主動(dòng)性，有助于學(xué)生理解軟件工程的相關(guān)理論，增強(qiáng)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力和工程實(shí)踐能力。

具體來(lái)說(shuō)，以上文“在線考試系統(tǒng)”為教學(xué)案例，以項(xiàng)目小組為單位組織教學(xué)活動(dòng)。課后實(shí)踐要求以小組為單位完成整個(gè)軟件項(xiàng)目，包括項(xiàng)目管理、系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)與建模、代碼編寫、測(cè)試與維護(hù)等，同時(shí)要掌握相關(guān)CASE工具的使用（見(jiàn)3.2節(jié)），按照規(guī)范編制項(xiàng)目文檔。學(xué)期結(jié)束，要求各小組演示自己的成果，作為實(shí)踐考核依據(jù)。平時(shí)也可以隨機(jī)安排一兩組學(xué)生到講臺(tái)前演示項(xiàng)目階段成果，以活躍課堂氣氛，發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造力，分享各自的見(jiàn)解。對(duì)于一些關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn)（如軟件過(guò)程模型、系統(tǒng)架構(gòu)、設(shè)計(jì)模式等），以小組為單位安排幾次課堂討論，有助于調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握。

3）對(duì)于軟件工程前沿專題內(nèi)容，通過(guò)課堂講授、邀請(qǐng)專家作專題報(bào)告、課堂討論及匯報(bào)、查閱文獻(xiàn)等方式，培養(yǎng)學(xué)生的工程創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。

如前文所述，新理論、新技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了軟件工程學(xué)科的發(fā)展。學(xué)生有必要掌握本學(xué)科的前沿理論和技術(shù)。本課程會(huì)邀請(qǐng)行業(yè)專家進(jìn)課堂，分享其研究方向，如云計(jì)算技術(shù)、軟件理解與軟件演化、SOA等。同時(shí)，會(huì)安排學(xué)生查閱文獻(xiàn)，通過(guò)課堂討論、課堂匯報(bào)等方式探討軟件復(fù)用與軟件構(gòu)件技術(shù)、設(shè)計(jì)模式、軟件過(guò)程模型、軟件可靠性、AI技術(shù)在軟件工程中的應(yīng)用等問(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

我校于2009年取得軟件工程工程碩士學(xué)位授予權(quán)。以國(guó)家級(jí)卓越軟件工程師實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地為依托，在培養(yǎng)過(guò)程中突出產(chǎn)業(yè)適用型人才培養(yǎng)特色，遵循“實(shí)用型、有特色、高層次”的教育理念，為軟件產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實(shí)、素質(zhì)全面、工程實(shí)踐能力強(qiáng)并具有一定工程研究能力的應(yīng)用型、復(fù)合型高層次工程技術(shù)和工程管理人才。

高級(jí)軟件工程課程屬于軟件工程專業(yè)工程碩士的學(xué)位課，是培養(yǎng)本專業(yè)高層次應(yīng)用型人才的一門重要課程，能夠?yàn)楹罄m(xù)課題研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，但是由于工程碩士專業(yè)背景、學(xué)科基礎(chǔ)差別較大，增加了課程的授課難度，相應(yīng)的教學(xué)文獻(xiàn)也比較少見(jiàn)。針對(duì)工程碩士工程實(shí)踐和工程研究能力的培養(yǎng)要求，我們提出了“1+2+N”教學(xué)模式，基于該教學(xué)模式給出了一個(gè)高并發(fā)系統(tǒng)的教學(xué)案例——“在線考試系統(tǒng)”，同時(shí)介紹了該教學(xué)模式的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)。在實(shí)踐中，該教學(xué)模式取得了較好的效果。首先，學(xué)生的課堂積極性和參與度有所提高，課堂氣氛活躍。其次，學(xué)生的工程實(shí)踐能力和工程研究能力得到加強(qiáng)。各小組都能完成實(shí)踐項(xiàng)目，并提交規(guī)范的項(xiàng)目文檔。同時(shí)，學(xué)生能夠從系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和可維護(hù)性等角度出發(fā)，采用當(dāng)前流行的架構(gòu)技術(shù)、設(shè)計(jì)模式等對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，每個(gè)小組都體現(xiàn)了自己的特色。例如，有的小組采用了SSM框架，并從設(shè)計(jì)模式的角度給出了解讀；有的小組考慮到成員技術(shù)背景不同，通過(guò)查閱文獻(xiàn)，提出了基于WebService的跨平臺(tái)集成方案，利用HttpClient和JSON等技術(shù)集成C#和Java項(xiàng)目。這些都是學(xué)生創(chuàng)新能力的表現(xiàn)。此外，本教學(xué)模式通過(guò)課堂報(bào)告等方式，鍛煉了學(xué)生的演講和表達(dá)能力，有利于綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。