《軟件工程》實(shí)踐性教學(xué)改革探討

摘要：軟件工程是一門指導(dǎo)軟件開發(fā)和維護(hù)的工程學(xué)科，是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程。針對軟件工程的課程特點(diǎn)，本文從更新軟件工程教學(xué)內(nèi)容、改革教學(xué)方法和手段、注重實(shí)踐環(huán)節(jié)和課程設(shè)計(jì)、改善教學(xué)環(huán)境等方面，探討了側(cè)重實(shí)踐的軟件工程課程教學(xué)改革。

關(guān)鍵詞：軟件工程；教學(xué)改革；案例教學(xué)

“軟件工程”是計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)的一門專業(yè)課，是培養(yǎng)學(xué)生的軟件開發(fā)能力和項(xiàng)目管理能力的一門重要課程，反映計(jì)算機(jī)專業(yè)人員綜合應(yīng)用的素質(zhì)和能力。它要求學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不僅要注重概念、原理、方法和技術(shù)的掌握，還要注重方法、技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。然而，在實(shí)際教學(xué)中，很多學(xué)生認(rèn)為這是一門理論課，內(nèi)容繁瑣，感到枯燥，學(xué)習(xí)興趣不大，待到用時(shí)又不知如何運(yùn)用這些知識。同時(shí)，軟件工程是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)重要的學(xué)科，如面向?qū)ο蟮拈_發(fā)方法、CASE工具與環(huán)境、軟件重用技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的軟件開發(fā)技術(shù)等有了長足的發(fā)展，而目前的教材內(nèi)容、實(shí)踐環(huán)節(jié)等方面存在嚴(yán)重的缺陷，制約了軟件工程課程的教學(xué)效果。

本文結(jié)合作者多年來的軟件工程課程教學(xué)和科研的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，就軟件工程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段、實(shí)踐環(huán)節(jié)安排、教學(xué)環(huán)境乃至考核方式等方面進(jìn)行了一些探索和研究。

一、結(jié)合行業(yè)發(fā)展，不斷更新教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)內(nèi)容是連接教師與學(xué)生的紐帶，是教學(xué)改革的重要內(nèi)容，具有開放性、綜合性，應(yīng)體現(xiàn)學(xué)科之間的相互聯(lián)系、體現(xiàn)現(xiàn)代性，反映科學(xué)發(fā)展、知識更新規(guī)律。

《軟件工程》課程是一綜合性學(xué)科，涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)、管理學(xué)、數(shù)學(xué)、心理學(xué)等相關(guān)學(xué)科的知識。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的迅猛發(fā)展，與相關(guān)學(xué)科的聯(lián)系更加密切。為適應(yīng)21世紀(jì)學(xué)科發(fā)展的需要，要適當(dāng)壓縮傳統(tǒng)的面向過程方法學(xué)內(nèi)容，力求反映20世紀(jì)90年代以來面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)的最新進(jìn)展。在教學(xué)過程中以軟件開發(fā)過程為主線，重點(diǎn)講解軟件開發(fā)的分析和設(shè)計(jì)方法，內(nèi)容涉及軟件工程方法、工具、過程三要素，使學(xué)生從工程的角度認(rèn)識軟件開發(fā)，對軟件開發(fā)有比較完整和深入的認(rèn)識，了解國內(nèi)外軟件工程學(xué)發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢，并且在更廣闊和更高層次上加深對軟件工程學(xué)的認(rèn)識，為后續(xù)課程及相關(guān)工作的開展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

在教材選擇方面，宜采用中英文教材結(jié)合的方式。對于基本理論和基本方法部分使用中文教材，對于新方法、新技術(shù)以及國際標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容則直接使用相關(guān)的英文資料，并鼓勵(lì)和推薦學(xué)生課外閱讀英文資料，更好地了解其最新發(fā)展。

二、采用立體化教學(xué)手段

在軟件工程的教學(xué)過程中，采用多種立體化教學(xué)手段，拓寬學(xué)生的知識面，以及更強(qiáng)的獨(dú)立思考、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和解決問題的能力。

1.多媒體課件。采用多媒體教學(xué)手段，制作內(nèi)容豐富、形象生動(dòng)的課件。這些課件不僅能形象地講授軟件工程基本原理，而且使得課堂信息量更大，教師還可以演示和講授軟件工程工具。還有部分課件被制作成自學(xué)模式，以便于學(xué)生課外擴(kuò)展知識。

2.雙語教學(xué)。對軟件工程可進(jìn)行雙語教學(xué)，采用國外優(yōu)秀的原版教材，課堂板書和作業(yè)都采用英語作為工作語言，并鼓勵(lì)學(xué)生使用英語解答；同時(shí)給學(xué)生提供英文的課外閱讀資料，讓他們及時(shí)了解國際上學(xué)科的最新發(fā)展。

3.實(shí)踐。在課外，采用大量的項(xiàng)目演練。項(xiàng)目以團(tuán)隊(duì)操練的方式進(jìn)行，一個(gè)項(xiàng)目組由5～6名學(xué)生組成，分別擔(dān)任項(xiàng)目經(jīng)理、客戶、上級經(jīng)理、系統(tǒng)分析員、程序員和測試員等角色。由教師為其提供一個(gè)虛擬的項(xiàng)目情景和要求。項(xiàng)目組根據(jù)項(xiàng)目需求，制定項(xiàng)目計(jì)劃，進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)、編碼和測試，運(yùn)用所學(xué)知識，分工協(xié)作、查資料、探尋問題的解決方案。應(yīng)注意培養(yǎng)學(xué)生遵守職業(yè)道德、法律和紀(jì)律，尊重知識產(chǎn)權(quán)。必須發(fā)揮團(tuán)隊(duì)的作用，提高學(xué)生在團(tuán)隊(duì)中工作的能力，培養(yǎng)學(xué)生交流、溝通、協(xié)調(diào)及與用戶合作的能力。進(jìn)入課程設(shè)計(jì)階段，學(xué)生就能夠進(jìn)行實(shí)際軟件項(xiàng)目開發(fā)。

4.課程網(wǎng)站。建立軟件工程網(wǎng)站，組織和幫助學(xué)生的探索性學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生的主動(dòng)發(fā)現(xiàn)和主動(dòng)探索，擴(kuò)展課堂教學(xué)。在網(wǎng)站上發(fā)布課程安排、教學(xué)大綱、師資介紹、作業(yè)、多媒體課件、實(shí)踐要求、常用軟件工程模板、自測題等內(nèi)容，同時(shí)提供大量有價(jià)值的參考書籍清單和電子文獻(xiàn)，供學(xué)生隨時(shí)查閱，學(xué)生還可以隨時(shí)和教師在網(wǎng)上進(jìn)行交流和答疑，變學(xué)時(shí)有限的教學(xué)為在讀期間的全程教學(xué)。

5.探索校企合作。軟件工程具有顯著的實(shí)踐特點(diǎn)，其教學(xué)內(nèi)容必須與當(dāng)前軟件行業(yè)的發(fā)展和需求保持同步。因此學(xué)校應(yīng)該與實(shí)力雄厚、管理規(guī)范的軟件企業(yè)建立合作關(guān)系，及時(shí)了解行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。聘請既有理論知識又有開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的軟件工程師為學(xué)生做有關(guān)先進(jìn)的工程技術(shù)和管理規(guī)范方面的專題報(bào)告，讓學(xué)生了解企業(yè)開發(fā)軟件項(xiàng)目的全過程、軟件開發(fā)的實(shí)際問題、行業(yè)現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢，及時(shí)調(diào)整學(xué)習(xí)方向，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。

三、進(jìn)行案例教學(xué)

軟件工程講授的原理、技術(shù)、方法都很抽象，容易產(chǎn)生枯燥乏味的感覺。為了使學(xué)生能深刻領(lǐng)會(huì)和理解軟件工程的思想和方法，在教學(xué)中引入實(shí)際案例，將復(fù)雜抽象的概念用具體生動(dòng)的案例進(jìn)行詮釋，能夠收到事半功倍的效果。具體可采用以下步驟：

1.設(shè)計(jì)一個(gè)典型的、完整的、易于理解的、實(shí)際的軟件項(xiàng)目案例。在整個(gè)教學(xué)過程中結(jié)合該案例講授每個(gè)知識點(diǎn)，將實(shí)際案例作為貫穿所有知識點(diǎn)的主線。該案例最好來源于授課教師直接參與的軟件項(xiàng)目，授課教師對其全部細(xì)節(jié)能夠準(zhǔn)確掌握。

2.討論案例。在講授一個(gè)重要的知識點(diǎn)后，安排一到兩節(jié)的案例課，針對知識點(diǎn)設(shè)計(jì)多個(gè)案例。教師用語言敘述案例，其中隱含著有待解決的問題及其所處的客觀條件，學(xué)生通過認(rèn)真閱讀案例，查閱相關(guān)資料，理出頭緒，明確給定條件，找出主要問題并做好記錄。然后分析問題，制定針對性的措施，提出解決主要問題的可行方案，并對方案進(jìn)行初步評價(jià)。

3.組織小組討論。將學(xué)生分成五至六人的小組，每位學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識對案例進(jìn)行分析、說明，提出解決的措施，重點(diǎn)闡述分析、設(shè)計(jì)的理由。然后，大家集思廣益，小組內(nèi)展開討論，并由專人記錄，討論的重點(diǎn)是對各個(gè)解決方案的相互對比和分析評價(jià)。最后，選出一個(gè)較為合理的解決方案，或者對所有方案進(jìn)行整理和歸納，得到一個(gè)最佳方案。

4.小組代表發(fā)言，集體討論。每組派一名代表上講臺，講述本組對案例的理解、分析、判斷、論證和決策過程，說明解決問題的方案和分析設(shè)計(jì)結(jié)果。對于同學(xué)發(fā)言老師要給予必要的引導(dǎo)，鼓勵(lì)他們多角度、多因素地觀察分析問題，培養(yǎng)學(xué)生的知識遷移和拓寬思維的能力，啟發(fā)他們學(xué)以致用的意識。然后，組織全體同學(xué)進(jìn)行分析、討論、評價(jià)。對于非確定型的決策問題，同學(xué)問往往存在著意見分歧，結(jié)論很難統(tǒng)一。這一過程可以增加學(xué)生對軟件開發(fā)項(xiàng)目的感性認(rèn)識和興趣，提高他們分析問題和解決問題的能力。

5.教師總結(jié)。在案例討論結(jié)束時(shí)教師要進(jìn)行總結(jié)，因?yàn)榻鉀Q案例問題的決策方案不是唯一的，所以教師的總結(jié)應(yīng)是就整個(gè)討論情況做出評價(jià)。對正確的論點(diǎn)給予肯定和完善，指出一些原則性的問題，特別是對某些問題可以更深一步思考，進(jìn)行啟發(fā)式誘導(dǎo)。

案例教學(xué)法通過案例貫穿軟件工程各知識點(diǎn)的講授，將枯燥的理論與實(shí)際緊密結(jié)合，變抽象為具體，幫助學(xué)生充分理解和掌握各知識點(diǎn)；通過組織學(xué)生參與案例討論，讓學(xué)生置身于模擬的真實(shí)環(huán)境中，扮演不同的角色，身臨其境，真正從“工程師”的角度考慮問題，學(xué)習(xí)如何應(yīng)用知識解決問題，是軟件工程課程進(jìn)行實(shí)踐性教學(xué)改革的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

四、強(qiáng)調(diào)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，合理安排課程實(shí)踐

軟件工程課的目的是使學(xué)生能夠真正在大型軟件開發(fā)活動(dòng)中貫徹軟件工程的思想，正確使用軟件開發(fā)方法，提高軟件質(zhì)量。為加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，教學(xué)中可采用以下方法：

1.重要的基礎(chǔ)概念和基本方法必須進(jìn)行實(shí)踐。例如，需求分析建模的重要工具數(shù)據(jù)流圖、實(shí)體關(guān)系圖和面向?qū)ο蠼５龋@些知識看似容易掌握，但做起來可能會(huì)漏洞百出。在講述相關(guān)內(nèi)容時(shí)，應(yīng)及時(shí)安排實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)學(xué)生是否掌握基本工具的使用。

2.將CASE工具貫穿于所有的軟件開發(fā)活動(dòng)。例如，在介紹基于UML的面向?qū)ο筌浖_發(fā)方法時(shí)，學(xué)生即可通過RationalRose針對實(shí)際應(yīng)用問題構(gòu)造UML模型。

3.根據(jù)軟件工程課程實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，結(jié)合教學(xué)進(jìn)度，開設(shè)綜合性的設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)一《軟件工程課程設(shè)計(jì)》。該課程設(shè)計(jì)與《軟件工程》課程的理論教學(xué)內(nèi)容緊密配合，同步進(jìn)行，讓學(xué)生通過軟件開發(fā)的實(shí)踐訓(xùn)練，進(jìn)一步掌握軟件工程的方法和技術(shù)，提高軟件開發(fā)的實(shí)際能力，培養(yǎng)創(chuàng)造性的工程設(shè)計(jì)能力和綜合分析、解決問題的能力。

課程設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容是：在教師指導(dǎo)下，按照軟件工程的開發(fā)技術(shù)和管理規(guī)范，開發(fā)小組進(jìn)行“應(yīng)用軟件項(xiàng)目開發(fā)”。課程設(shè)計(jì)過程中，開設(shè)1～2次“軟件新技術(shù)講座”，并提供豐富的“教學(xué)資源”，為學(xué)生提供幫助。其主要內(nèi)容是按照“案例導(dǎo)向、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”的設(shè)計(jì)思想，模擬軟件企業(yè)先進(jìn)的軟件項(xiàng)目管理和開發(fā)過程，進(jìn)行“應(yīng)用軟件的開發(fā)實(shí)踐”。以項(xiàng)目開發(fā)帶動(dòng)軟件工程的理論學(xué)習(xí)，又以軟件工程的理論來指導(dǎo)軟件開發(fā)的實(shí)踐。使學(xué)生得到較全面、系統(tǒng)和規(guī)范的軟件工程實(shí)踐的訓(xùn)練，培養(yǎng)創(chuàng)造性的軟件設(shè)計(jì)能力和綜合分析、解決問題的能力。

軟件開發(fā)是智力活動(dòng)，同樣的軟件項(xiàng)目，不同的軟件開發(fā)組織和人員采用的方案，耗費(fèi)的時(shí)間、資源、成本，軟件產(chǎn)品的質(zhì)量可能相差很多。一個(gè)重要的因素是軟件開發(fā)組織和人員的創(chuàng)新能力和水平。因此，在教學(xué)和軟件開發(fā)活動(dòng)中應(yīng)營造一個(gè)寬松、和諧的環(huán)境，努力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。

五、重視教學(xué)和科研環(huán)境建設(shè)，建立軟件工程實(shí)驗(yàn)室

有效地使用軟件工具和軟件開發(fā)環(huán)境，對提高軟件開發(fā)質(zhì)量、效率，保證按時(shí)交付具有十分重要的作用，應(yīng)加大軟件實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)力度，重視流行軟件工具和軟件開發(fā)環(huán)境的有效使用，提高學(xué)生的軟件開發(fā)能力。如面向?qū)ο蟮能浖７椒ā?shù)據(jù)建模方法、軟件度量方法、軟件測試方法、現(xiàn)代軟件管理方法、開發(fā)工具Rational Rose、Power Designer等不僅教師要掌握，學(xué)生也要盡可能熟悉。要熟悉和掌握的軟件工程工具包括：分析設(shè)計(jì)工具、程序設(shè)計(jì)工具、軟件測試工具、配置管理工具等。將這些工具貫穿教學(xué)及其軟件開發(fā)活動(dòng)，既有利于教師提高自身的研發(fā)能力，也能夠讓學(xué)生接觸和學(xué)習(xí)各種CASE技術(shù)，鍛煉他們的軟件開發(fā)能力。

軟件工程實(shí)驗(yàn)室需要配備適用的軟硬件設(shè)施和比較科學(xué)先進(jìn)的軟件開發(fā)工具，以便為軟件工程的教學(xué)和研究創(chuàng)造『必要的環(huán)境與條件。通過實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，不僅可以加強(qiáng)教學(xué)效果，還可以進(jìn)一步提高教師的科研水平。

六、改革教學(xué)評價(jià)體系

作為實(shí)踐性課程，軟件工程的考試方法有別于其他課程，檢驗(yàn)的重點(diǎn)不是理論考試成績，而是學(xué)生能否在軟件開發(fā)過程中貫徹軟件工程學(xué)的思想和方法。考核不僅是檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握課程的情況，更重要的是鼓勵(lì)和督促學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，注重學(xué)生綜合知識和應(yīng)用能力方面的考核。我們提出的方案是：平時(shí)作業(yè)占10％，課程設(shè)計(jì)占40％，筆試占50％。筆試要注意兩個(gè)方面：一是反對死記硬背，進(jìn)行開卷考試；二是卷面綜合性題目、實(shí)踐性題目占主要部分，重點(diǎn)考查學(xué)生綜合運(yùn)用理論知識的能力和方法，考核學(xué)生對軟件工程思想和軟件開發(fā)方法的實(shí)際掌握程度。

信息化需要大批軟件人才，為適應(yīng)信息化建設(shè)的需要，“計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)”學(xué)科的內(nèi)涵和方向都需要擴(kuò)展。軟件工程是一個(gè)充滿活力的新興學(xué)科，軟件工程教育以計(jì)算機(jī)科學(xué)為基礎(chǔ)，需要從更新軟件工程教學(xué)內(nèi)容、改革教學(xué)方法和手段、注重實(shí)踐環(huán)節(jié)和課程設(shè)計(jì)、改善教學(xué)環(huán)境等方面進(jìn)行探索和研究。此外，還需要該門課程的教師不斷學(xué)習(xí)、更新和實(shí)踐新理論、方法和技術(shù)，提高自身的理論和科研水平，以科研促進(jìn)教學(xué)。