劉秀燕， 熊曉蕓，周煒

(青島理工大學信息與控制工程學院，山東青島 266520)

隨著計算機與軟件技術(shù)的迅猛發(fā)展，在人工智能與大數(shù)據(jù)時代背景下，新型軟件已逐步滲透到人們生活的各個方面，然而軟件在開發(fā)、運行及維護時存在一系列嚴重問題，嚴重影響軟件的可靠性。因此，軟件工程為解決軟件危機而產(chǎn)生的一門新興學科，指導人們?nèi)绾胃?guī)范地開發(fā)、維護與管理軟件。軟件工程是計算機科學與技術(shù)等相關(guān)專業(yè)的核心必修課程，具有較強的理論性、綜合性、實踐性等特點，這就需要學生具有較強的獨立分析問題、解決問題的綜合實踐創(chuàng)新能力。社會對軟件人才的需求也不斷更新與變化，對軟件工程課程如何培養(yǎng)符合社會發(fā)展需求的高質(zhì)量軟件人才提出了更高的要求[1]。因此，如何充分利用課堂教學提高學生軟件開發(fā)能力與水平是計算機與軟件工程專業(yè)學科不斷探索與研究的課題。

一、研究現(xiàn)狀分析

軟件工程作為一門理論性、實踐性、應(yīng)用性及工程性很強的課程，由于軟件更新?lián)Q代速度很快，需要教師與學生不斷進行自主學習，更新知識儲備量，同時也對教師教學方法與模式的與時俱進性提出更高的要求[2]。因此，越來越多的研究學者從不同角度對軟件工程培養(yǎng)方法、教學方法與手段、實踐教學環(huán)節(jié)等方面進行了改革與探索。

近年來，基于案例驅(qū)動的互動式教學模式作為理論與實踐相結(jié)合的新型教學方法得到越來越廣泛的應(yīng)用，為培養(yǎng)新型高質(zhì)量軟件人才奠定基礎(chǔ)。案例驅(qū)動教學模式旨在通過選取現(xiàn)實生活中合理的案例調(diào)動學生的積極性、創(chuàng)造性和主動性，引導學生主動思考并參與教學，通過案例實踐讓學生真正將理論及技術(shù)應(yīng)用于實際軟件開發(fā)中，達到理論聯(lián)系實際的目的，進而實現(xiàn)解決實際復雜工程問題的目標。趙輝等人[3]通過深入研究軟件工程課程特點，提出“項目導向案例驅(qū)動”的教學模式，通過項目案例充分調(diào)動課堂活躍氛圍，激發(fā)學生的學習興趣與積極性。張耀民[4]針對軟件工程傳統(tǒng)教學模式中存在的問題，提出“項目驅(qū)動+案例教學”的教學方案，通過講解相關(guān)案例調(diào)動學生的主動性，加強學生理論與實踐教學的聯(lián)系，提高學生解決實際問題的能力。

目前，軟件工程大部分案例庫側(cè)重軟件開發(fā)案例庫的建設(shè)，不能滿足軟件工程自身發(fā)展的實際需求和社會的新技術(shù)發(fā)展需求，因此孫小兵等人[5]根據(jù)軟件工程學科發(fā)展特點，提出建設(shè)基于實踐驅(qū)動的軟件工程教學案例庫，總結(jié)并介紹了14種面向軟件工程實踐的課程案例庫。李娟等人[6]通過分析軟件工程案例教學方法的必要性、實施方法等方面，對軟件工程課程教學模式進行了改革，主要從如何建設(shè)課程案例庫及如何在課堂上以項目化方式進行課程實踐內(nèi)容進行了改革。楊楠等人[7]提出“一體兩翼”的軟件工程教學模式，從學生角度出發(fā)建立貼近學生實際的案例庫，讓學生直接參與教學案例庫的建設(shè)，從而減少構(gòu)建案例庫的成本，學生在參與的過程中不斷提高實踐水平，而且學生構(gòu)建的案例也有利于提升案例教學效果。項目實踐教學方法是目前比較流行的能夠促進學生自主學習、自主發(fā)展的新型教學手段，旨在實際項目的驅(qū)動下，讓學生在解決實際工程問題過程中提高實踐能力。但是，目前在軟件課程教學過程中沒有得到實際廣泛的應(yīng)用，主要因為典型案例的有效性、完整性、復雜性及易于理解性是直接影響案例教學效果的關(guān)鍵因素，因此選取合適的教學案例對教學課程改革起著關(guān)鍵作用。

二、軟件工程教學改革理念

軟件工程課程對實踐能力的要求極高，因此在教學中除了提供正常的線下（課堂、研討）教學，還需要在線上提供全面的實踐平臺，這種教學模式能夠充分保證學生隨時隨地都能尋求到實踐、學習的機會，全面做到“以教師為主導、以學生為主體”的教學模式。針對軟件工程課程在實際教學中存在的問題，全面提高軟件工程實踐課程教學質(zhì)量，改變軟件工程教學難的局面，以案例驅(qū)動的新型教學模式不斷涌現(xiàn)。通過讓學生積極參與項目實踐研究，鍛煉學生的思維能力及解決復雜問題的能力。優(yōu)秀的案例對提高教學質(zhì)量與教學效果起著決定作用，優(yōu)秀案例的選取與設(shè)計也是實現(xiàn)案例教學模式的關(guān)鍵。因此，案例的選取需要考慮案例的知識相關(guān)性、典型性、趣味性、啟發(fā)性、綜合性、難度與復雜性等標準[8]。選取的案例應(yīng)該與教學目標、專業(yè)理論知識相契合，能夠激發(fā)學生的內(nèi)在學習動力及求知欲，促進學生自主學習、主動學習的積極性。為提高軟件工程教學質(zhì)量，本文提出基于案例驅(qū)動的新型互動教學模式，注重多元化教學模式，通過引入生動案例而加強實踐教學內(nèi)容，注重過程評價，著眼于科學全面地評價學生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力?；谝陨侠砟睿卷椖康母母锼悸房蚣苋缦拢?/p>

（一）加強實踐教學環(huán)節(jié)

實踐能力的培養(yǎng)是課堂所缺乏的，要實現(xiàn)軟件工程教學改革實踐，就要把理論知識和實踐能力相結(jié)合，設(shè)計出更加合理的教學計劃，通過實踐對理論知識進行鞏固。主要改革方法是確定新的教學目標，即全面提升學生的綜合實踐能力，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，所有的教學內(nèi)容都應(yīng)圍繞此目標進行設(shè)定。

（二）改革教學方法

轉(zhuǎn)變原有教學模式，提高學生主動性，把教學課堂主角交給學生，采用多元化的教學模式。運用不同的教學方法，激發(fā)學生的積極性和好奇心，在課堂中重視學生的主體地位，可在課堂中添加案例分析，案例分析能提高學生分析能力，體現(xiàn)學生學習的自主性。

（三）提高教師教學質(zhì)量

教師的專業(yè)能力與課堂教學效率存在著一定的聯(lián)系，軟件工程要提高學生專業(yè)能力，首先要從老師專業(yè)能力的提升入手。應(yīng)該加強與企業(yè)的聯(lián)系，完善校企聯(lián)合項目，學校方面可以邀請一些有經(jīng)驗的教師，為學生帶來一些新的企業(yè)背景知識，只有不斷提高教師的專業(yè)能力，教學質(zhì)量才能得到保障，可以組織教師培訓及參與大型軟件開發(fā)項目。

（四）精心設(shè)計典型軟件項目案例

立足目前軟件工程領(lǐng)域缺少成熟的教學案例的現(xiàn)狀，為增強軟件工程學科的實踐性教學深度和廣度，深化課程理論講授和實踐實訓能力融合，培養(yǎng)學生解決復雜軟件工程問題的能力，本項目在傳統(tǒng)課堂模式中融入案例教學及互動式模式，精心設(shè)計典型的案例，鼓勵教師及學生參加CCF-SE軟件工程教學案例大賽，以推進軟件工程領(lǐng)域?qū)嵺`教學的理念。

（五）改革考核機制

考核方式多樣化，注重過程考查。在教學課程中，要添加一定的考核制度，從傳統(tǒng)的筆試考核制度上增加實踐能力的考查。學生可以通過考核評估自己的學習效果，通過分析考核結(jié)果對自己成果進行總結(jié)。老師還可以將學生劃分為幾個不同的小組，讓小組成員相互合作，相互監(jiān)督，共同完成一個作品。老師對各個小組的作品進行點評，小組自評、組間互評，這種方式不僅可以增強學生之間的合作精神，加強老師與學生之間的交流與溝通，還可以完善老師對各小組同學成績的考核方式。

三、軟件工程教學改革方法

（一）項目驅(qū)動的“學案”式教學方法

以課堂講授為導向的“學案”式基礎(chǔ)實踐能力培養(yǎng)模式，主要采用案例/項目驅(qū)動法和小組討論法的混合教學手段，教師通過課堂上講解典型案例，通過分解小項目，布置學習任務(wù)及實訓小項目，根據(jù)學生反饋的問題課堂進行答疑、點評與指導，學生則分組討論，組間相互溝通、協(xié)作完成課堂實訓并現(xiàn)場演示，進行組間互評，最終提交完整的軟件開發(fā)設(shè)計文檔，通過讓學生主動參與實訓項目，變被動學習為自主學習，實現(xiàn)基于學生視角的遞進式“學案”式教學模式改革。

學生的課程學習活動是在項目開發(fā)與實踐過程驅(qū)動下完成的，每個項目小組合作開發(fā)完成，項目組成員一般為4～5人。案例選題可以是下列可供參考的案例，也可以是學生根據(jù)自己的興趣自擬題目，逐步完善案例庫。

一些村的財務(wù)管理制度缺乏相應(yīng)的執(zhí)行力，資金管理制度不夠健全，執(zhí)行力缺乏。在新農(nóng)村建設(shè)的過程中廣大農(nóng)村尚未建立起固定資產(chǎn)明確賬目，村級財務(wù)賬本沒有專人進行保管，容易出現(xiàn)固定資產(chǎn)流失或者是村級固定資產(chǎn)被占用的情形，無法達到固定資產(chǎn)管理的效果，不利于我國村級財務(wù)管理工作的開展。

①第一個案例是圖書管理系統(tǒng)。因為學生還沒有從頭到尾做過一個完整的系統(tǒng)，這個案例完全是手把手式的講授形式。教師選取一個比較簡單的案例，手把手教學生如何從問題分析、可行性研究和需求分析階段過渡到總體設(shè)計、詳細設(shè)計、編碼實現(xiàn)、測試等各個階段，每個階段的任務(wù)是什么，輸出文檔是什么，如何書寫規(guī)范的軟件開發(fā)文檔。

②第二個案例是無人值守圖書管理系統(tǒng)，這時的教學不再是教師為主導，變手把手式為半放手式教學形式。教師為學生列出這個案例開發(fā)的流程，每個階段應(yīng)該完成的任務(wù)，提交的時間，然后各個小組開始該項目的開發(fā)。開發(fā)過程中，教師全程跟蹤指導，統(tǒng)一講解典型問題。每個小組都有項目負責人，協(xié)調(diào)成員之間的工作，檢查工作質(zhì)量，督促項目進度。這個階段，學生提高了自主學習的創(chuàng)新能力，彼此之間的協(xié)調(diào)更加默契，開發(fā)流程日益熟悉，各個方面的能力都有所提升。

③第三個案例是機器人博弈系統(tǒng)。這個案例完全由學生完成，屬于全放手授課形式。案例的開發(fā)流程，每個階段完成的任務(wù)和提交時間由小組成員協(xié)商確定，項目負責人收取所有資料，最后匯總到老師這里。這樣進行后，每個小組的自主能力得到大大加強，小組成員根據(jù)自己的情況完成相應(yīng)的任務(wù)，而不是老師讓你做什么就做什么。協(xié)作能力也得到很大提升，流程也更加規(guī)范。

④第四個案例是多無人機編隊管理系統(tǒng)。這個案例也是完全由學生完成，屬于全開放式授課形式。學生獨立把整個案例按軟件生命周期各階段進行拆分，并設(shè)計對應(yīng)的階段任務(wù)；之后學生根據(jù)自己的興趣愛好自由組成團隊、角色分工，并對其所選案例各階段任務(wù)進行討論、分析和提交解決方案；最后，各團隊將本組所選案例進行項目演示、答辯和歸納總結(jié)，教師進行最終的考核評價。

基于項目驅(qū)動的學案式教學方法主要以學生為主體，以多元化評價方法為手段。通過案例教學真正激發(fā)學生自主學習的積極性，讓學生參與項目開發(fā)的每個環(huán)節(jié)，注重理論與實踐相結(jié)合，加強師生間的交流，增強學生的團隊協(xié)作精神，提升實踐教學的教學效果。

（二）多元化考核機制

課程考核機制是評價案例教學質(zhì)量與效果的重要部分，以學案式的教學改革模式的考核機制兼顧理論教學的同時，也側(cè)重于項目實踐能力。課程考核包括期末考試和實踐項目兩部分，期末考試成績占30%，采用閉卷筆試方式，實踐項目成績占70%，采用階段評審方式對各小組階段產(chǎn)出的工作產(chǎn)品進行評審，通過學員互評和教師評價相結(jié)合的方法確定團隊成績（40%）和個人成績（30%）。學員分組進行講解、答辯、成果演示，學員和教師分別對各組進行整體評價，獲得團隊成績，個人成績由組長根據(jù)組員在項目開發(fā)中的表現(xiàn)以及對項目的貢獻大小獲得。項目具體的評價指標：①項目規(guī)模、技術(shù)難度、工作量（20分）；②項目實現(xiàn)結(jié)果（可運行演示）（30分）；③團隊分工與協(xié)作情況（10分）；④項目文檔及報告的規(guī)范性（30分）；⑤答辯表現(xiàn)（10分）。案例實施過程考核結(jié)果將納入最終考核指標中，使考核機制多元化。

四、結(jié)束語

軟件工程是一門理論性和實踐性很強的課程，針對目前軟件工程課程在學生實踐能力教學中存在的問題，本文提出基于項目驅(qū)動及案例分析的互動式教學改革方法，以開發(fā)綜合創(chuàng)新實踐能力為導向，在課堂教學與實驗環(huán)節(jié)融入案例，合理有效地利用案例教學手段，學生通過參與案例研發(fā)與設(shè)計過程，能夠提高自身實踐動手能力，將軟件開發(fā)理論與實踐融會貫通，提高學生獨立分析與解決實際工程問題的能力，進而提高教學質(zhì)量與效果。

在今后的軟件工程課程教學中，將逐步完善與更新教學案例庫，使案例庫的內(nèi)容更貼近實際的社會需求，強化案例庫的多樣性、多維性與創(chuàng)造性，全面提升案例庫的實際實用價值，為培養(yǎng)符合社會需求的軟件開發(fā)人才提供基礎(chǔ)。